冷軋耐磨板退火酸洗新工藝及其優(yōu)點(一)

  根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN10088/2,當(dāng)前供應(yīng)的冷軋耐磨板帶通常分為兩種表面:

  1)2D/2B表面:冷軋、退火、酸洗并平整后的表面;
  2)2R表面:冷軋、經(jīng)光亮退火(BA)并平整后的表面。

  2D/2B 表面,通常用臥式高產(chǎn)量的連續(xù)退火酸洗線生產(chǎn),產(chǎn)量可達150t/h,鋼帶的退火是在氧化氣氛中進行(燃燒氣體混合物)。退火中所產(chǎn)生的氧化層必須被去除,然后恢復(fù)鈍化狀態(tài)。該工序通常由電解除鱗和化學(xué)酸洗工藝來完成,化學(xué)酸洗一般采用使用混合酸液(硝酸和氫氟酸)。由此產(chǎn)生的大量的污染物,如氮氧化物、廢水中的硝酸鹽以及污泥,需要特殊的處理工藝來處理。

  2R表面,在立式光亮退火機組上生產(chǎn)。帶鋼在氫氮混合物中進行退火,控制好露點,從而防止了帶鋼表面的氧化,而無需酸洗工藝。然而,立式爐限制了生產(chǎn)率,目前最大只能達到20t/h-25t/h左右。由于其鏡面特性和良好的外觀,2R表面產(chǎn)品比2D/B更受歡迎。

  通過結(jié)合兩種工藝的主要優(yōu)點,開發(fā)出一項創(chuàng)新的工藝技術(shù),并應(yīng)用于耐磨板冷軋帶鋼的退火酸洗處理。

  1.工藝和技術(shù)

  市場全球化正在驅(qū)使鋼鐵制造商尋求新的工藝和技術(shù)來減少生產(chǎn)成本、提高競爭力、改善產(chǎn)品質(zhì)量,同時還要減少生產(chǎn)過程對于環(huán)境的影響。為了追求這個目標(biāo),開發(fā)出了一種能夠得到接近于2R的增強表面質(zhì)量的新耐磨板帶生產(chǎn)技術(shù)、同時可以維持與傳統(tǒng)退火酸洗線相同的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)成本的工藝,其進一步的優(yōu)勢還表現(xiàn)在能減少化學(xué)酸洗工藝對環(huán)境的影響。

  與傳統(tǒng)退火酸洗線相比,新工藝能急劇減少帶鋼在退火段產(chǎn)生的氧化。因此,化學(xué)酸洗處理也就可以取消或者減少使用,從而獲得好的表面質(zhì)量,節(jié)約酸洗處理的費用并減少了需要中和處理的廢液量??刂蒲趸瘜拥男纬?,是通過特殊的帶鋼熱處理周期和精確控制每個工藝步驟(加熱和冷卻段)的退火氣氛中的氧化量,特別是在高溫工藝段。該工藝技術(shù)的關(guān)鍵步驟包括以下幾段:

  1)控制性氧化氣氛下的快速加熱段,在這里,氧化晶核和一層薄的氧化膜形成;
  2)退火段,完成冶金學(xué)的轉(zhuǎn)化(得到要求的力學(xué)性能、晶粒尺寸、碳的固熔等等),該退火在非氧化氣氛(氮氣)下進行,以限制氧化層的生長;
  3)在非氧化氣氛下的冷卻段,冷卻速率能避免碳化物析出;
  4)有效的電解除鱗段;
  5)輕微的化學(xué)酸洗段,可以減少對環(huán)境影響和產(chǎn)生鈍化的表面。要獲得最好的表面,該步驟可以免去。

  2.研究和開發(fā)

  從已經(jīng)擁有的耐磨板連續(xù)退火和酸洗的生產(chǎn)工藝和廠家的技術(shù)訣竅開始,首先在實驗室中的處理設(shè)施上進行初步研發(fā)。后來,新工藝的實驗驗證在特別設(shè)計和建造的連續(xù)退火實驗機組上進行。并進行了退火樣品板的表面特性和酸洗的測試。

  (1) 退火

  研究耐磨板在傳統(tǒng)退火和新工藝下產(chǎn)生的氧化現(xiàn)象,結(jié)果表明,在新工藝下退火的初始加熱段(850℃~950℃),氧化的減少是通過采用較傳統(tǒng)工藝下高的空燃比獲得的,從而在控制性氣氛下形成了一層保護性的薄的氧化層。在更高溫度下的退火(通常這個階段大量的氧化形成),通過采用非氧化性氣氛防止了氧化物的增長,同樣的,在冷卻段,采用非氧化性氣氛也防止了進一步的氧化物產(chǎn)生。

  (2) 酸洗

  傳統(tǒng)的冷軋退火酸洗線的酸洗段通常分為兩部分。一個電解段溶解氧化層,一個化學(xué)段(混合硝酸和氫氟酸池或者生態(tài)鹽池)通過溶解內(nèi)層的反應(yīng)層來去除殘余氧化鐵皮和恢復(fù)鈍化表面。

  因為新工藝減少了氧化層的產(chǎn)生,薄氧化層能夠通過在傳統(tǒng)電解段的簡單電解除鱗處理很容易被去除。電解處理后,帶鋼表面無氧化,呈現(xiàn)接近與2R的表面質(zhì)量。

  最后,輕微的化學(xué)處理(低溫,低氫氟酸含量,短處理時間)保證了即使在退火酸洗線非標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境下(如因為生產(chǎn)產(chǎn)量和來料的改變而引起的爐子的過渡期,生產(chǎn)線降速等)也能實現(xiàn)完全酸洗。因為極大地減少了氧化現(xiàn)象從而降低了鋼帶表面反應(yīng)性,最終的輕微化學(xué)酸洗跟傳統(tǒng)工藝相比,極大減少了材料的損耗和酸洗的時間。

  (3) 試驗工廠

  所建造的退火試驗線能夠以最高機組速度10m/min連續(xù)處理0.4mm~2.0mm厚和300mm寬的帶鋼,機組是模塊化設(shè)計的,能夠復(fù)制不同的退火周期和爐子氣氛。使用的耐火材料能夠承受加熱區(qū)域最高1400℃的溫度,并且配備了工藝控制儀表。當(dāng)帶鋼到達爐子的第二個區(qū)域時,溫度達到最高,此時由電阻加熱或者輻射管進行間接加熱。大量的實驗在這條機組上進行,致力于尋求最好的工藝條件、按比例增加的標(biāo)準(zhǔn),并定義了相應(yīng)的工業(yè)生產(chǎn)用工藝技術(shù)。

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