Способ контроля наличия хлоридов на травленой полосе Российский патент 2024 года по МПК G01N21/17 G01N21/27 B21B38/00 B21B99/00 

Область техники.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к прокатному производству, и может быть использовано для диагностирования состояния поверхности стального листа или стальной полосы холодной прокатки.

Одним из основных продуктов металлургического производства является прокат. В зависимости от способа производства его различают на горячекатаный и холоднокатаный. Качество проката определяет качество продуктов потребляющих предприятий, которыми являются машиностроительные и строительные компании, предприятия нефтегазовой промышленности, энергетического комплекса и другие. Потребность в металле с каждым годом растет. В связи с этим возникает и потребность в технологиях, позволяющих контролировать качество плоского проката, что напрямую влияет на производство продукта с высокой добавленной стоимостью.

Аналог 1

В настоящее время известен способ диагностирования качества поверхностной структуры металлопроката (RU 2483295 C2), включающий горизонтальную видеосъемку металлографических структур контролируемого объекта и предварительную обработку полученных снимков, получение вертикальных изображений сканируемой поверхности, дальнейший перевод полученных изображений в соответствующие временные ряды данных, осуществление структурного анализа полученного временного ряда данных для определения местоположения и отдельных координат контура дефекта.

Предлагаемое изобретение лучше способа, описанного в аналоге 1 тем, что:

1) осуществляется контроль наличия ионов (причины дефектов), а в аналоге 1 осуществляется поиск самих дефектов (коррозия и др.);

2) с точки зрения количества бит информации при обработке нескольких длин волн данные занимают существенно меньший объем, чем при обработке изображений, следовательно, скорость обработки информации значительно выше.

Аналог 2

Известен также способ определения содержания хлорид-ионов в жидких средах (SU1441305A1), основанный на введении в анализируемую пробу раствора реагента - насыщенного раствора сульфата меди с объемом, равным объему анализируемой пробы, и последующей регистрации температуры с помощью термодатчика, экранированного алюминиевой фольгой.

Предлагаемое изобретение лучше способа, описанного в аналоге 2 тем, что:

1) контроль наличия хлорид-ионов осуществляется непосредственно на листовом прокате (на плоскости), а в аналоге 2 - в растворе (в объеме);

2) контроль наличия хлорид-ионов осуществляется на производственной линии (поточный метод), а в аналоге 2 - в лабораторных условиях.

Прототип

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, описанный в патенте «Method for detecting chloride ion content on surface of cold-rolled steel plate or steel strip» (CN 102854163 A). Он включает следующие этапы: подготавливают образец, помещают испытуемую пластину в разбавленный 2-10% раствор азотной кислоты, нагревают до 50-80°С, добавляют изопропанол в количестве 5-30% от всего столбика раствора, выдерживают в течение 10-30 мин, промывают дистиллированной водой, нагревают раствор для замачивания на электрическом столе с песком и выпаривают до объема менее 10 мл, охлаждают, переносят в мерную колбу на 25 мл, добавляют 3-5 мл раствора азотной кислоты (1:1) и 2-4 мл раствора нитрата серебра с концентрацией 0,1 моль/л, разбавляют до 25 мл, выдерживают 20-40 мин, определяют его оптическую плотность при 450 нм ультрафиолетовым спектрофотометром, определяют концентрацию ионов хлора в пробе по стандартной кривой и рассчитывают содержание ионов хлорида на поверхности стального листа по формуле.

Недостатками данного способа являются:

1) долгое время обнаружения - более 1 часа;

2) предварительно необходимо подготавливать образец определенных размеров - вырезать из листового проката квадратную пластину;

3) контроль предусматривается осуществлять в лабораторных условиях.

Техническая проблема

Необходимость разработки обосновывается наличием технологической проблемы на промежуточном этапе производства холоднокатаного проката. В определенный момент подкат травят в соляной кислоте с целью удаления слоя окалины. Процесс отлично справляется с поставленной задачей, но возникают риски загрязнения подката хлоридами, которые воздействуют на оксидную пленку, образовавшуюся на металлах. В конечном итоге это приводит к возникновению точечной или питтинговой коррозии.

Техническая задача

Задачей является разработка способа диагностики состояния поверхности металлопроката, который позволяет обнаруживать интересующее вещество на поверхности листового проката на динамической производственной линии.

Техническая задача решается за счет распыления на поверхность стального листа или стальной полосы холодной прокатки раствора K4[Fe(CN)6]. Техническим результатом является оптическое обнаружение хлоридов на поверхности листового проката на динамической производственной линии путем получения зависимости относительной интенсивности отражения на длинах волн 500±50 нм и 800±50 нм.

Краткое описание изобретения:

Сущность изобретения заключается в том, что, как и в известном способе, принятом за прототип, проводится контроль наличия ионов хлора на поверхности холоднокатаного стального листа или стальной полосы, однако, в данном случае проводится контроль не предварительно подготовленной вырезанной из листового проката квадратной пластины, а движущегося металлопроката: в области выхода из непрерывно-травильного агрегата поверхность стального листа или стальной полосы холодной прокатки методом распыления обрабатывают раствором K4[Fe(CN)6] с концентрацией не более 1%, являющимся агентом, дающим качественную реакцию на ионы железа Fe³⁺, концентрация которых эквивалентна концентрации ионов хлора; далее происходит оптическое обнаружение вещества: контроль осуществляется либо по всей ширине стального листа или стальной полосы, либо в узкой области с возможностью динамического перемещения зоны контроля по ширине подката, получают зависимости относительной интенсивности отражения на длинах волн 500±50 нм и 800±50 нм c помощью оригинального устройства, состоящего из по меньшей мере одного фотоприемника и по меньшей мере одного источника света, соответствующих отмеченному спектральному диапазону, идентифицируя наличие/отсутствие гексацианоферрата(II) железа(III) Fe₄[Fe(CN)₆]₃, являющегося «маркером» наличия ионов хлора, и в зависимости от результата контроля принимают решение по качеству отмывки полосы металлопроката.

Результаты контроля представляют собой положительное заключение (на поверхности холоднокатаного стального листа или стальной полосы были обнаружены хлориды) или отрицательное заключение (на поверхности холоднокатаного стального листа или стальной полосы хлориды не были обнаружены).

Контролируется непосредственно листовой прокат, контроль осуществляется на металле (на плоскости) на динамической производственной линии, локация контроля на производственной линии - область выхода подката из ванны промывки непрерывно-травильного агрегата после моечно-сушильного устройства.

Пример

Испытания были проведены на полученных от металлургического предприятия образцах холоднокатанной стали. Был смоделирован процесс травления подката в ваннах непрерывно-травильного агрегата: поверхность образца была подвержена обработке 5%-ым раствором соляной кислоты HCl в течение 30 сек. при температуре порядка 20°С. На поверхность образца методом распыления наносился 1%-ый раствор K₄[Fe(CN)₆]. Оптическим методом происходило обнаружение вещества путем получения зависимости относительной интенсивности отражения на длинах волн 500±50 нм и 800±50 нм.

Изобретение относится к контролю наличия ионов хлора на поверхности стального листа или стальной полосы холодной прокатки. Контроль осуществляется путем обнаружения ионов железа, концентрация которых эквивалентна концентрации ионов хлора. Ионы железа связывают в комплекс путем обработки стального листа или стальной полосы холодной прокатки раствором K₄[Fe(CN)₆], имеющим концентрацию не более 1%, являющимся агентом, дающим качественную реакцию на ионы железа. Осуществляют оптическое обнаружение вещества путем получения зависимости относительной интенсивности отражения на длинах волн 500±50 нм и 800±50 нм с помощью по меньшей мере одного фотоприемника и по меньшей мере одного источника света, соответствующих указанному спектральному диапазону. В результате обеспечивается оптическое обнаружение хлоридов на поверхности листового проката на динамической производственной линии. 1 пр.

Способ контроля наличия ионов хлора на поверхности стального листа или стальной полосы холодной прокатки, отличающийся тем, что контроль осуществляют путем обнаружения ионов железа, концентрация которых эквивалентна концентрации ионов хлора, при этом ионы железа связывают в комплекс путем обработки стального листа или стальной полосы холодной прокатки раствором K₄[Fe(CN)₆], имеющим концентрацию не более 1%, являющимся агентом, дающим качественную реакцию на ионы железа, далее осуществляют оптическое обнаружение вещества K₄[Fe(CN)₆] путем получения зависимости относительной интенсивности отражения на длинах волн со спектральными диапазонами 500±50 нм и 800±50 нм с помощью по меньшей мере одного фотоприемника и по меньшей мере одного источника света, соответствующих указанным спектральным диапазонам.