MX2014003564A - Decapado de acero inoxidable en un baño acido electrolitico, oxidante. - Google Patents

Abstract

Un proceso de decapado diseñado para decapar una tira de metal tal como una tira de acero inoxidable reduce la cantidad de HF y/o HNO3; la tira se sumerge en al menos un primer cubo de decapado que contiene una mezcla de un ácido tal como H2SO4, un exceso de al menos un agente oxidante e incluye electrodos que pueden aplicar una corriente a la tira que corre a través de la mezcla.

Description

DECAPADO DE ACERO INOXIDABLE EN UN BAÑO ÁCIDO ELECTROLÍTICO. OXIDANTE PRIORIDAD Esta solicitud reivindica prioridad a la solicitud de patente provisional estadounidense N° de serie 61/539,259, presentada el 26 de setiembre de 2011 , con el título "STAINLESS STEEL PICKLING IN AN OXIDIZING, ELECTROLYTIC ACID BATH," cuya descripción se incorpora a la presente mediante esta referencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El recocido de una tira de metal tal como una tira de acero inoxidable puede dar como resultado la formación de óxidos en la superficie de la tira de metal. Estos óxidos comprenden, por ejemplo, hierro, cromo, níquel y otros óxidos de metal asociados y se retiran o reducen antes de utilizar la tira. Los óxidos de acero inoxidable, sin embargo, pueden ser resistentes a los tratamientos de ácidos comunes. Además, estos óxidos se adhieren firmemente al metal base y por lo tanto pueden requerir craqueo a escala mecánica tal como limpieza con chorro de perdigones, plegado por rodillos o nivelación de la tira de metal o tratamiento con baño de sal electrolítico y/o fundido antes del decapado (remoción de los óxidos en la superficie de la tira) ya sea para aflojar estos óxidos o para hacer que la superficie de óxido sea más porosa antes de decapar la tira.

Tradicionalmente, los óxidos en la superficie del acero inoxidable se retiraron o "retiraron por decapado", usando ácido nítrico en combinación con ácido fluorhídrico o usando una combinación de peróxido de hidrógeno, ácido sulfúrico y ácido fluorhídrico, tal como se describe en la patente estadounidense N° 6,645,306, con el título "Hydrogen Peroxide Pickling Scheme for Stainless Steel Grades", emitida el 11 de noviembre de 2003, cuya patente se incorpora a la presente mediante referencia. Tales ácidos, particularmente, ácido fluorhídrico, son caros. Además, el ácido nítrico no se considera ecológico.

La presente solicitud describe un proceso para decapar acero inoxidable preparando una mezcla de un ácido tal como ácido sulfúrico (H2SO4), un exceso de peróxido de hidrógeno (H2O2) y al menos un conjunto de electrodos que incluye al menos uno de un cátodo o ánodo y aplicar una corriente a una tira de metal (tal como una tira de acero inoxidable) que corre a través de la mezcla. Debido a un exceso de H2O2, todo el sulfato ferroso se convierte en sulfato férrico (Fe2(S04)3), que actúa como un agente oxidante en sí mismo. El proceso permite una reducción de productos químicos totales consumidos en el proceso de decapado en comparación con los procesos de decapado conocidos y particularmente una reducción de ácido nítrico (HNO3) y/o ácido fluorhídrico (HF) en comparación con los procesos de decapado conocidos. Además, determinados aceros inoxidables ferríticos se pueden decapar sin incluir HF en un proceso de decapado que utiliza la mezcla descrita anteriormente de un ácido tal como ácido sulfúrico (H2S04), un exceso de peróxido de hidrógeno (H202) y al menos un conjunto de electrodos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Si bien la memoria descriptiva concluye con reivindicaciones que destacan particularmente y reivindican de forma particular la invención, se cree que la presente invención se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción de determinados ejemplos tomada junto con los dibujos adjuntos donde los números de referencia similares identifican los mismos elementos y donde: La FIG. 1 ilustra un esquema de una disposición de tres cubos de decapado de la técnica previa de una tira de acero inoxidable; La FIG. 2 ilustra un esquema de una disposición de tres cubos del decapado de una tira de acero donde el primer cubo incluye un conjunto de electrodos cátodo-ánodo-cátodo y La FIG. 3 ilustra un esquema de una disposición electrolítica de un cubo de decapado de una tira de acero inoxidable.

Los dibujos no pretenden ser taxativos de forma alguna y se contempla que se pueden realizar varias modalidades de la invención en diversas formas diferentes, incluyendo aquellas no ilustradas necesariamente en los dibujos. Los dibujos adjuntos que se incorporan y forman parte de la memoria descriptiva ilustran varios aspectos de la presente invención y junto con la descripción sirven para explicar los principios de la invención; se entiende, sin embargo, que esta invención no se limita a las disposiciones exactas que se muestran.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción de determinados ejemplos no se debería usar para limitar el alcance de la presente invención. Otros ejemplos, rasgos, aspectos, modalidades y ventajas del nuevo proceso de decapado serán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción. Tal como se notará, la invención es capaz de otros aspectos diferentes y obvios, todo sin apartarse de la invención. Por consiguiente, los dibujos y descripciones se deberían considerar como de naturaleza ilustrativa y no taxativa.

La presente descripción se refiere a un proceso para decapar metal y en particular para decapar una tira de acero inoxidable laminada en caliente, laminada en caliente y recocida o laminada en frío y recocida que se procesa en una forma continua. El proceso comprende al menos un tanque de decapado y opcionalmente puede incluir al menos uno de un tanque de pre decapado, un tanque de cepillo depurador, un tanque de desengrase, una unidad de filtración o un intercambiador de calor. Por ejemplo, el proceso puede comprender una serie de pasos previos al decapado que son mecánicos y/o químicos, uno o más tanques de decapado y un paso de postratamiento para enjuagar y secar el material tratado, todos los cuales se conocen en la técnica. Un paso de pretratamiento puede incluir, por ejemplo, limpieza con chorro de perdigones, nivelado de estiramiento, una exposición a baño fundido o un paso de pretratamiento adecuado como será evidente para un experto en la técnica en vista de las enseñanzas de la presente. Estos pasos de pretratamiento craquean mecánicamente y/o retiran escamas y/o reducen químicamente una capa de escamas en una tira de metal para preparar la tira de metal para un decapado más eficaz.

La naturaleza de los óxidos y los tratamientos para retirarlos del metal base dependen de la composición de aleación del metal base. Los aceros inoxidables son ricos en cromo (Cr) y cuando se calientan forman óxidos ricos en Cr. Los óxidos ricos en Cr son relativamente resistentes/pasivos a ataque por la mayoría de los ácidos. Típicamente requieren el uso de una combinación de ácidos tales como ácido nítrico (HN03) y ácido fluorhídrico (HF) para retirarlos completamente. Una función del HF es penetrar el óxido rico en Cr protector y luego permitir que los ácidos oxidantes tales como HN03 disuelvan el metal base sin Cr y eviten la pasivación prematura del metal base antes de retirar completamente la capa de óxido. HF es un producto químico caro y HNO3 tiende a ser desaprobado debido a preocupaciones ambientales.

El proceso descrito reduce las concentraciones requeridas de ácidos, particularmente HN03 y/o HF sin impacto negativo sobre las velocidades de producción usando la potencia de decapado adicional de al menos un conjunto de electrodos que tiene al menos un cátodo y al menos un ánodo, un exceso de un agente oxidante tal como H2O2. El exceso del agente oxidante crea otro agente oxidante y la potencia del otro agente oxidante, tal como Fe2(S04)3, actúa para atacar agresivamente el óxido rico y así liberar/elevar el óxido del metal base. El proceso permite una reducción de los productos químicos totales consumidos en el proceso de decapado en comparación con procesos de decapado conocidos y una reducción de ácido nítrico (HNO3) y/o ácido fluorhídrico (HF) en comparación con procesos de decapado conocidos.

En los métodos de decapado conocidos, el material de metal laminado en caliente, material de metal laminado en caliente y recocido y/o material de metal laminado en frío y recocido tal como una tira de acero inoxidable se procesan en una combinación de ácidos mezclados y se exponen a una serie de tanques o cubos de decapado. En un proceso conocido, un primer tanque puede incluir ácido sulfúrico (H2S04) y HF. Un segundo tanque puede incluir HN03 y HF. Un tanque final puede incluir HN03 para pasivar la superficie de la tira de metal, que luego se enjuaga y seca. La FIG. 1 muestra un método de decapado de la técnica previa conocido que tiene tres tanques. El primer tanque 10 incluye H2S0 y también puede incluir HF. El segundo tanque 12 incluye HNO3 y HF. El tercer tanque 14 incluye HNO3. La tira de acero inoxidable 16 pasa en una forma continua a través de cada uno del primer tanque 10, segundo tanque 12 y tercer tanque 14 en la dirección de la flecha A.

Se describe un proceso que puede reducir o eliminar la necesidad del baño de HN03 y HF en el segundo tanque para aceros inoxidables ferríticos y reduce las concentraciones necesarias en tal baño de HNO3 y HF para aceros inoxidables asuteníticos y martensíticos.

El proceso descrito sigue uno o más de los pasos de pretratamiento descritos anteriormente en el párrafo

[0011]. Luego de uno o más pasos de pretratamiento, la tira de metal se sumerge en un primer baño de decapado electrolítico que comprende una composición ácida y un agente oxidante. El ambiente ácido puede incluir H2S04, por ejemplo, y también puede incluir HF. Determinados aceros inoxidables ferríticos no requerirán HF en este paso del proceso. Uno de los agentes oxidantes puede ser, por ejemplo, sulfato férrico (Fe2(S04)3), que se puede crear inyectando continuamente otro agente oxidante tal como peróxido de hidrógeno (H202) y el H2O2 se puede mantener en exceso de los metales disueltos de modo que H2O2 existiría a una concentración mayor de la necesaria para convertir todo el metal ferroso en metal férrico. Por ejemplo, a medida que la escama de óxidos en una tira de acero se disuelve por un proceso de decapado, los metales ferrosos se disuelven en la mezcla de decapado como sulfato ferroso. El sulfato ferroso ralentiza la reacción química asociada con una velocidad de decapado. El sulfato ferroso se puede convertir en sulfato férrico mediante un agente oxidante tal como H202 o HNO3, por ejemplo. El sulfato férrico actúa ventajosamente como un acelerador de la velocidad de reacción de decapado químico. Una cantidad en exceso de H2O2 asegura que se ha realizado una conversión completa de sulfato ferroso a sulfato férrico.

Se usan electrodos para aplicar una corriente a la tira de metal mientras que la tira se sumerge en este baño. Un conjunto de electrodos puede incluir al menos uno de un cátodo o un ánodo, donde una tira de metal puede actuar como el otro de un cátodo o un ánodo para conducir corriente. Por ejemplo, en un proceso de decapado en lote, se sumergen bobinas de alambre de acero, o partes de acero, en una unidad separada, en vez de una tira continua, en un lote que contiene una mezcla de decapado. En tal instancia, un cátodo puede estar presente en la mezcla y la parte de acero puede actuar como ánodo. De manera adicional o alternativa, para un proceso en lote o un proceso continuo, se puede usar, por ejemplo, al menos un conjunto de electrodos cátodo y al menos uno ánodo. La disposición puede ser una disposición de conjunto de electrodos cátodo-ánodo-cátodo, pese a que se pueden usar, de manera adicional o alternativa, otras disposiciones de conjunto de electrodos que serán evidentes para un experto en la técnica en vista de las enseñanzas de la presente. Por ejemplo, se puede usar un único conjunto de electrodos que incluye un cátodo y un ánodo. Con el baño de decapado electrolítico descrito anteriormente, no se requiere el control de la relación de iones férricos a ferrosos en el baño de decapado.

El uso de tal solución como el primer baño de decapado descrito anteriormente ventajosamente desescama la mayoría de los aceros inoxidables ferríticos y reduce significativamente una capa de escamas de los aceros inoxidables austeníticos que luego pueden necesitar un segundo baño de decapado que contiene concentraciones reducidas de ácidos tales como HNO3 y/o HF, para retirar de forma suficiente cualquier capa de óxido/escama restante. Si bien el proceso descrito no necesita un tercer baño de HNO3 para obtener una tira de metal decapada y limpia en aceros inoxidables ferríticos, dicho tercer baño se puede usar para pasivar una superficie de la tira de metal tratada.

La FIG. 2 muestra un ejemplo del proceso descrito que usa un baño de decapado electrolítico luego del recocido y el tratamiento con sal fundida de una tira de acero 16. El primer tanque 20 incluye un baño de H2SO4 y HF que tiene conjuntos de electrodos 22, 24 y 26 organizados como una disposición 28 a través de la cual corre la tira de acero inoxidable 16 en una forma continua y en la dirección de la flecha A. El primer tanque 20 puede contener, por ejemplo, de alrededor de 10 g/L a alrededor de 200 g/L de H2SO4, o alrededor de 30 g/L a alrededor de 120 g/L de H2S04, o alrededor de 25 g/L a alrededor de 35 g/L de H2S04, de alrededor de 0 g/L a alrededor de 100 g/L de HF, de alrededor de 0.01 g/L a alrededor de 100 g/L de H202, o alrededor de 1 g/L a alrededor de 100 g/L de H202, o alrededor de 5 g/L a alrededor de 100 g/L de H202, y al menos un conjunto de electrodos cátodo y uno ánodo. La inclusión de HF en el baño electrolítico necesitaría un material compatible especial que sea resistente a ataque químico, pero que igual sea eléctricamente conductor. El conjunto de electrodos 22 es un conjunto de electrodos cátodo, el conjunto de electrodos 24 es un conjunto de electrodos ánodo y el conjunto de electrodos 26 es un conjunto de electrodos cátodo. La tira de metal 16 corre a través de la disposición 28 y cada conjunto 22, 24, 26 aplica corriente a la tira de acero 16. Se puede aplicar corriente, por ejemplo, en un intervalo de alrededor de 10 a alrededor de 200 Coulombs por dm2 con una densidad de corriente de alrededor de 1 a alrededor de 100 Amps por dm2 o de alrededor de 1 a alrededor de 10 Amps por dm2. Una temperatura de alrededor de 21 °C a alrededor de 82°C o de alrededor de 27°C a alrededor de 54°C se puede mantener para manejar la ruptura de H202 cuando se inyecta en el sistema. Una cantidad de metales disueltos podría ser igual o menor que alrededor de 80 g/L, en el intervalo de alrededor de 0 a 80 g/L o en un intervalo de alrededor de 5 a alrededor de 40 g/L.

El segundo tanque 30 incluye HN03 para usarse, por ejemplo, con procesamiento de acero inoxidable ferrítico. El segundo tanque 30 puede contener, por ejemplo, de alrededor de 10 g/L a alrededor de 130 g/L de HN03. Un segundo tanque es opcional para procesamiento de acero inoxidable ferrítico a menos que se desee aclarar y pasivar la tira de acero mediante el proceso de decapado en vez de mediante una reacción natural posterior con aire, punto en el cual el segundo tanque sería necesario. Para grados de acero inoxidable austenítico, un segundo tanque puede contener una cantidad total de HNO3 y HF reducida de la que se usa en procesos de decapado conocidos. Por ejemplo, tal como se describe a continuación con respecto al Ejemplo 1 , HF se puede reducir en alrededor de 50% en comparación con un proceso conocido de modo que un consumo total de HN03 y HF se reduce en el segundo tanque. El HF se puede incluir en la concentración de, por ejemplo, alrededor de 1 g/L a alrededor de 100 g/L o alrededor de 5 g/L a alrededor de 30 g/L o alrededor de 5 g/L a alrededor de 25 g/L. El tercer tanque 32 puede incluir HNO3 para usarse, por ejemplo, con procesamiento de acero inoxidable ferrítico, o puede utilizar HF para usarse, por ejemplo, con procesamiento de acero inoxidable austenítico. El tercer tanque 32 puede contener, por ejemplo, de alrededor de 10 g/L a alrededor de 130 g/L de HNO3. El HF se puede incluir en el tercer tanque 32 en la concentración de, por ejemplo, alrededor de 1 g/L a alrededor de 100 g/L o alrededor de 5 g/L a alrededor de 30 g/L o alrededor de 5 g/L a alrededor de 25 g/L. O el tercer tanque 32 puede incluir nada de HF y una cantidad de HNO3 que se reduce en alrededor de 20% en comparación con un proceso conocido de modo que un consumo total de ácidos se reduce en comparación con el de los procesos de la técnica previa en el tercer tanque.

El proceso de la presente solicitud alternativamente puede solo usar un único tanque, que se muestra en la FIG. 3 como un tanque único 40. Tal proceso de tanque único se puede usar particularmente para una tira de acero 16 que es un acero inoxidable ferrítico. El tanque 40 incluye la solución de baño descrita anteriormente para el primer tanque 20 de la FIG. 2. Luego de dejar el tanque 40, la tira de acero 16 procede a una sección de tratamiento de enjuague y secado como será evidente para un experto en la técnica en vista de las enseñanzas de la presente.

EJEMPLOS En los siguientes ejemplos, la polaridad del electrolito se cambió al menos una vez en una forma evidente para un experto en la técnica en vista de las enseñanzas de la presente.

EJEMPLO 1 En el primer ejemplo que muestra datos reales, se encontró que el proceso de decapado electrolítico ("EP") de la presente descripción consume menos productos químicos totales y funciona a menor temperatura a la vez que llega a mejores resultados que un proceso de decapado de la técnica previa (denominado "Punto de referencia" a continuación).

TABLA 1 Cubo 1 *No se midió H202 en este caso, pero se calculó teóricamente en función de la reacción química conocida.

Los aceros inoxidables de grados ASTM 301 , 304 y 316, cuyos grados y composiciones químicas asociadas se conocen en la técnica, se evaluaron tanto en el proceso de Punto de referencia como en el proceso de EP. Para el proceso de Punto de referencia, una cantidad restante de 30 g/L de Fe2+ mostró que H202 no está en exceso (al igual que la cantidad de 0 g/L de H2O2). Para el proceso de EP, una cantidad de 0 g/L de Fe2+ mostró que H2O2 está en exceso (también como se muestra por la cantidad de 5 g/L de H2O2). Para el acero inoxidable de grado 301, el proceso de Punto de referencia usó un primer cubo que tiene 100 g/L de H2SO4 y 30 Coulombs/dm2 a una temperatura de 71 grados centígrados, que dio como resultado una superficie de acero parcialmente limpia. El proceso de EP usó un primer cubo que tiene una cantidad reducida de 30 g/L de H2S04, 30 g/L de Fe3+ y un aumento de 100 Coulombs/dm2 a una temperatura reducida de 49 grados centígrados, que dio como resultado una superficie de acero sustancial y completamente limpia. Cantidades similares del acero inoxidable de grado 304 produjeron resultados equivalentes. Cantidades similares del acero inoxidable de grado 316 produjeron resultados donde la superficie de acero pareció ser la misma que antes del proceso de decapado, lo que indica una limpieza no exitosa. Los materiales de este primer ejemplo luego se pueden limpiar completamente en uno o más cubos posteriores que incluían cantidades reducidas de HN03 y HF en comparación con cubos posteriores usados en procesos de decapado conocidos. "HF total" se describe en los ejemplos que siguen y es la combinación de "HF libre" y la parte unida a metales disueltos.

Dependiendo de la técnica de análisis, se puede medir "HF total" o "HF libre".

Para limpiar completamente el material, se esperaría un decapado posterior en las siguientes concentraciones para cada uno de los cubos 2 y 3 que siguen. El término limpio indica una apariencia generalmente aceptable desde un punto de referencia de producción que sea evidente para un experto en la técnica.

TABLA 2 Cubo 2 TABLA 3 Cubo 3 En el proceso de EP descrito en el primer ejemplo, el HF consumido se redujo a más de la mitad del consumido en el proceso de Punto de referencia en el segundo cubo y retirado completamente de la mezcla en el tercer cubo. La concentración de HN03 se podría haber cortado en alrededor de 20% en el segundo cubo.

EJEMPLO 2 El siguiente segundo ejemplo se propone si se hacen materiales compatibles para los electrodos. En el segundo ejemplo, se usa un proceso de EP de dos cubos donde el segundo cubo solamente contiene HNO3 y da como resultado una superficie de acero inoxidable sustancialmente limpia. Debido a que no se usa HF en el segundo cubo, ocurre una reducción en el consumo total de ácidos en comparación con un proceso conocido que se sabe que utiliza HNO3 y HF en un segundo cubo. Debido a que es más difícil decapar el acero inoxidable de grado 316, la adición de HF en el segundo cubo es una opción.

TABLA 4 Cubo 1 Para cada uno de los grados evaluados (301 , 304, 316 y 409), se usan 30 g/L de H2S04 y 30 g/L de Fe3+ a una temperatura de 120 grados Fahrenheit. Para acero inoxidable de grado 316, un grado difícil de decapar, se usan 20 g/L de HF y 120 Coulombs/dm2. Para acero inoxidable de grado 301 y 304, se usan 10 g/L de HF y 100 Coulombs/dm2. Para acero inoxidable de grado 409, un grado más fácil de decapar, se usan 5 g/L de HF y 50 Coulombs/dm2. Para limpiar sustancialmente y además completamente las tiras de acero del segundo ejemplo, el segundo y/o tercer cubo podría incluir una cantidad reducida de HF de procesos de decapado conocidos. Por ejemplo, el acero inoxidable de grado 409 podría eliminar el uso de HF en uno o más cubos posteriores. El acero inoxidable de grado 301 y el acero inoxidable de grado 304 utilizarían entre alrededor de 0 g/L y alrededor de 10 g/L de HF y el acero inoxidable de grado 316 utilizaría alrededor de 10 g/L a alrededor de 30 g/L de HF. Esta concentración hubiera sido una reducción de alrededor de 20% a alrededor de 50% para estos grados de aceros inoxidables en comparación con los procesos de decapado conocidos.

EJEMPLO 3 El tercer ejemplo que se muestra a continuación y derivado de datos reales destaca que el proceso de EP permite una reducción en los productos químicos totales usados. Aquí, se usó sulfato de sodio (Na2S04) en un caso de punto de referencia y se evaluaron aceros inoxidables de grado 304 y grado 409 según el proceso de punto de referencia y el proceso de EP.

TABLA 5 Cubos 1-3 *No se midió H202 en este caso, pero se calculó teóricamente en función de la reacción química conocida.

Cabe destacar que para los cubos 2 y 3, HNO3 actúa como agente oxidante que permite una conversión completa de iones ferrosos en iones férricos. Para el acero inoxidable de grado 304, el proceso de punto de referencia usó 175 g/L de Na2S0 , 1-2 g/L de Fe3+, 1 - 2 g/L de Fe2+, 0 g/L de H202, 120 Coulombs/dm2 y se mantuvo a una temperatura de 66 grados centígrados en el primer cubo. Cada uno del segundo y tercer cubo incluyó 120 g/L de HN03, 42.3 g/L de HF, 27.5 g/L de Fe3+ a una temperatura de 54 grados centígrados. Se obtuvo visualmente una apariencia limpia final.

Para el acero inoxidable de grado 304, el proceso de EP usó 30 g/L de H2S04, 30 g/L de Fe3+, 0 g/L de Fe2+, una cantidad en exceso de H202 (> 0.1 g/L) 120 Coulombs/dm2 y se mantuvo a una temperatura reducida de 49 grados centígrados en el primer cubo. Cada uno del segundo y tercer cubo aun incluía 120 g/L de HN03, 42.3 g/L de HF, 27.5 g/L de Fe3+ a una temperatura de 54 grados centígrados. Una cantidad total reducida de productos químicos se consumió en el proceso de EP en comparación con el proceso de punto de referencia y se obtuvo visualmente una apariencia limpia final.

Para el acero inoxidable de grado 409, el proceso de punto de referencia usó 175 g/L de Na2S0 , 1-2 g/L de Fe3+, 1-2 g/L de Fe2+, 0 g/L de H2O2, 60 Coulombs/dm2 y se mantuvo a una temperatura de 66 grados centígrados en el primer cubo. El segundo cubo incluía 105 g/L de HN03, 8 g/L de HF, 32.5 g/L de Fe3+ a una temperatura de 52 grados centígrados. El tercer cubo incluía 120 g/L de HN03, 22.5 g/L de HF, 27.5 g/L de Fe3+ a una temperatura de 52 grados centígrados. Se obtuvo visualmente una apariencia limpia final.

Para el acero inoxidable de grado 409, el proceso de EP usó 30 g/L de H2S04, 30 g/L de Fe3+, 0 g/L de Fe2+, 5 g/L de H202 y 120 Coulombs/dm2 y se mantuvo a una temperatura reducida de 49 grados centígrados en el primer cubo. El segundo cubo incluía 105 g/L de HNO3, 8 g/L de HF, 32.5 g/L de Fe3+ a una temperatura de 52 grados centígrados. El tercer cubo incluía, a una temperatura de 52 grados centígrados, 27.5 g/L de Fe3+ y cantidades reducidas de 105 g/L de HNO3 y 8 g/L de HF. Una cantidad total reducida de ácidos se consumió en el proceso de EP en comparación con el proceso de punto de referencia. Por ejemplo, en el tercer cubo del proceso de EP, HN03 se redujo en 15 g/L en comparación con la concentración usada en el tercer cubo del proceso de punto de referencia y HF se redujo en 14.5 g/L en comparación con la concentración usada en el tercer cubo del proceso de punto de referencia. Esto dio como resultado una concentración reducida total de 29.5 g/L de ácidos usados en el tercer cubo del proceso de EP en comparación con la concentración total de ácidos usada en el proceso de punto de referencia. Además, se obtuvo visualmente una apariencia limpia final.

EJEMPLO 4 Un cuarto ejemplo que se muestra a continuación destaca que el proceso de EP permite una reducción en la concentración esperada de los productos químicos usados. Aquí, se usa sulfato de sodio (Na2SC>4) en un caso de punto de referencia y se evalúan aceros inoxidables de grado 304 y grado 409 conforme al proceso de punto de referencia y el proceso de EP.

TABLA 6 Cubos 1-3 *En este caso, H202 no se medirla pero se calcularla teóricamente en función de la reacción química conocida.

Para el acero inoxidable de grado 304, el proceso de punto de referencia usa 175 g/L de Na2S04, 1-2 g/L de Fe3+, 1-2 g/L de Fe2+, 0 g/L de H202, 120 Coulombs/dm2 y se mantiene a una temperatura de 66 grados centígrados en el primer cubo. El segundo cubo incluye 120 g/L de HN03, 40 g/L de HF, 30 g/L de Fe3+ a una temperatura de 54 grados centígrados y el tercer cubo incluye 100 g/L de HN03, 20 g/L de HF, 20 g/L de Fe3+ a una temperatura de 54 grados centígrados. Se espera obtener visualmente una apariencia limpia final.

Para el acero inoxidable de grado 304, el proceso de EP usa 30 g/L de H2S04, 40 g/L de Fe3+, 0 g/L de Fe2+, un exceso de H202 (>0.1 g/L), 120 Coulombs/dm2 y se mantiene a una temperatura reducida de 49 grados centígrados en el primer cubo. El segundo cubo incluye 100 g/L de HN03, 20 g/L de HF, 30 g/L de Fe3+ a una temperatura de 54 grados centígrados y el tercer cubo incluye 80 g/L de HN03, 10 g/L de HF, 20 g/L de Fe3+ a una temperatura de 54 grados centígrados. Una cantidad total reducida de ácidos se consume en el proceso de EP en comparación con el proceso de punto de referencia, así como una reducción de cada uno de HNÜ3 y HF en el segundo y tercer cubos. Por ejemplo, en el segundo cubo del proceso de EP, H 03 se redujo en 20 g/L en comparación con la concentración usada en el segundo cubo del proceso de punto de referencia y HF se redujo en 10 g/L en comparación con la concentración usada en el segundo cubo del proceso de punto de referencia. Esto dio como resultado una concentración reducida total de 30 g/L de ácidos usados en el segundo cubo del proceso de EP en comparación con la concentración total de ácidos usada en el proceso de punto de referencia. Además, en el tercer cubo del proceso de EP, HNO3 se redujo en 20 g/L en comparación con la concentración usada en el tercer cubo del proceso de punto de referencia y HF se redujo en 5 g/L en comparación con la concentración usada en el tercer cubo del proceso de punto de referencia. Esto dio como resultado una concentración reducida total de 25 g/L de ácidos usados en el tercer cubo del proceso de EP en comparación con la concentración total de ácidos usada en el proceso de punto de referencia. Se espera obtener visualmente una apariencia limpia final.

Para el acero inoxidable de grado 409, el proceso de punto de referencia usa 175 g/L de Na2S04, 0 g/L de Fe3+, 40 g/L de Fe2+, 0 g/L de H202, 60 Coulombs/dm2 y se mantiene a una temperatura de 66 grados centígrados en el primer cubo. El segundo cubo incluye 120 g/L de HN03, 20 g/L de HF, 30 g/L de Fe3+ a una temperatura de 49 grados centígrados. El tercer cubo incluye 80 g/L de HN03, 5 g/L de HF, 20 g/L de Fe3+ a una temperatura de 49 grados centígrados. Se espera obtener visualmente una apariencia limpia final.

Para el acero inoxidable de grado 409, el proceso de EP usa 30 g/L de H2S04, 30 g/L de Fe3+, 0 g/L de Fe2+, 5 g/L de H202 y 120 Coulombs/dm2 y se mantiene a una temperatura reducida de 49 grados centígrados en el primer cubo. El segundo cubo incluye 100 g/L de HNO3, 0 g/L de HF, 30 g/L de Fe3+ a una temperatura de 49 grados centígrados. El tercer cubo incluye, a una temperatura de 49 grados centígrados, 20 g/L de Fe3+ y cantidades reducidas de 80 g/L de HN03 y 0 g/L de HF. Una cantidad total reducida de ácidos se consume en el proceso de EP en comparación con el proceso de punto de referencia, así como una reducción de cada uno de HNO3 y HF en el segundo cubo y una reducción de HF en el tercer cubo. Por ejemplo, en el segundo cubo del proceso de EP, HNO3 se redujo en 20 g/L en comparación con la concentración usada en el segundo cubo del proceso de punto de referencia y HF se redujo en 20 g/L (a 0 g/L) en comparación con la concentración usada en el segundo cubo del proceso de punto de referencia. Esto dio como resultado una concentración reducida total de 40 g/L de ácidos usados en el segundo cubo del proceso de EP en comparación con la concentración total de ácidos usada en el proceso de punto de referencia. Además, en el tercer cubo del proceso de EP, se redujo HF en 5 g/L en comparación con la concentración usada en el tercer cubo del proceso de punto de referencia. Esto dio como resultado una concentración reducida total de 5 g/L de ácidos usados en el tercer cubo del proceso de EP en comparación con la concentración total de ácidos usada en el proceso de punto de referencia. Se espera obtener visualmente una apariencia limpia final.

Por lo tanto, para el acero inoxidable de grado 409 con el proceso de EP, se puede eliminar 100% del HF. Para otros grados ferríticos y los grados austeníticos de aleaciones menores, como acero inoxidable de grado 301 y acero inoxidable de grado 304, la concentración de HF se puede reducir en 20% o más en comparación con los procesos de punto de referencia. Para acero inoxidable de grado austenítico 316, puede que no ocurra una reducción sustancial. En algunos casos, la concentración de HNO3 se puede reducir en un proceso de EP en 10-20% en comparación con un proceso de punto de referencia.

Habiendo mostrado y descrito varias modalidades de la presente invención, se pueden lograr otras adaptaciones de los métodos y sistemas descritos en la presente por modificaciones apropiadas por un experto en la técnica sin alejarse del alcance de la presente invención. Varias de tales posibles modificaciones se han mencionado y otras serán evidentes para los expertos en la técnica. Por ejemplo, los ejemplos, modalidades, geometrías, materiales, dimensiones, relaciones, pasos y similares discutidos anteriormente son ilustrativos. Por consiguiente, el alcance de la presente invención se debería considerar en términos de las siguientes reivindicaciones y se entiende que no se limitan a los detalles de estructura y funcionamiento mostrados y descritos en la memoria descriptiva y dibujos.

Claims (26)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1. Un proceso para decapar una tira de acero inoxidable ferrítico que comprende: tratar el acero con una primera mezcla colocada en un primer cubo, la primera mezcla comprende H2SO4, un exceso de al menos un agente oxidante y aplicar una corriente al acero, donde la primera mezcla no incluye HF.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el al menos un agente oxidante sirve para convertir una cantidad total de sulfato ferroso en sulfato férrico (Fe2(S04)3)-

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la concentración de (Fe2(S04)3) es de alrededor de 5 g/L a alrededor de 100 g/L.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el al menos un agente oxidante es H202.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la concentración de H2SO4 es de alrededor de 10 g/L a alrededor de 200 g/L.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el primer cubo es el único cubo usado en el proceso de decapado.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el acero se decapa en forma continua.

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el paso de aplicar una corriente al acero comprende aplicar una corriente a través de al menos uno de un cátodo o ánodo.

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el acero comprende uno del cátodo o ánodo.

10. Un proceso para decapar una tira continua de acero inoxidable que comprende: tratar el acero con una primera mezcla colocada en un primer cubo, la primera mezcla comprende H2S04, un exceso de al menos un agente oxidante y aplicar una corriente al acero, donde la concentración de H2S04 es de alrededor de 10 g/L a alrededor de 200 g/L.

11. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el al menos un agente oxidante sirve para convertir una cantidad total de sulfato ferroso en sulfato férrico (Fe2(S04)3).

12. El proceso de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque la concentración de Fe2(S04)3 es de alrededor de 5 g/L a alrededor de 100 g/L.

13. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el al menos un agente oxidante es H2O2.

14. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque la primera mezcla también comprende HF.

15. El proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la concentración de H2SO4 es de alrededor de 25 g/L a alrededor de 35 g/L y donde la concentración de HF es de alrededor de 0 g/L a alrededor de 100 g/L.

16. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el paso de aplicar una corriente al acero comprende aplicar una corriente a través de al menos uno de un cátodo o ánodo.

17. El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque el acero comprende uno del cátodo o ánodo.

18. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque comprende adicionalmente tratar el acero con una segunda mezcla colocada en un segundo cubo, donde la segunda mezcla comprende al menos uno de HNO3 y HF, donde la concentración de HN03 es de alrededor de 10 g/L a alrededor de 130 g/L y donde la concentración de HF es de alrededor de 0 g/L a alrededor de 30 g/L.

19. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque la primera mezcla también comprende HF.

20. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque el acero inoxidable comprende un acero inoxidable ferrítico y la segunda mezcla comprende HNO3.

21. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque el acero inoxidable comprende un acero inoxidable austenítico y la segunda mezcla comprende HNO3 y HF y donde la concentración de HF en la segunda mezcla está en el intervalo de alrededor de 5 g/L a alrededor de 25 g/L.

22. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque comprende adicionalmente tratar el acero con una tercera mezcla colocada en un tercer cubo, donde la tercera mezcla comprende HNO3 y donde la concentración de HNO3 es de alrededor de 10 g/L a alrededor de 130 g/L.

23. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el acero se decapa en forma continua.

24. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque la temperatura de la primera mezcla está en el intervalo de alrededor de 21 °C a 82°C o en el intervalo de alrededor de 27°C a 54°C.

25. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque una cantidad de metales disueltos totales en la primera mezcla luego de que la primera mezcla trata la tira es igual o menor que alrededor de 80 g/L.

26. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el paso de aplicar una corriente al acero comprende aplicar una corriente mediante electrodos que comprenden una disposición cátodo-ánodo-cátodo y funcionan para aplicar una corriente en el intervalo de alrededor de 10 Colulombs/dm2 a alrededor de 200 Coulombs/dm2 con una densidad de corriente en el intervalo de alrededor de 1 Amps/dm2 a alrededor de 100 Amps/dm2.