冷軋不銹鋼退火酸洗線的幾種工藝分析

侯俊卿

摘要 介紹了幾種冷軋不銹鋼退火酸洗線的工藝流程及特點，并對幾種工藝進行了簡要對比分析對于今后不銹鋼退火酸洗工藝的選擇有一定參考作用。

關(guān)鍵詞 不銹鋼 退火 酸洗 節(jié)能

一、前言

不銹鋼經(jīng)冷軋成薄板后，強度和硬度大大提高，成型性能差，無法直接進入市場中使用，需要進行后續(xù)處理。冷軋不銹鋼退火酸洗線的作用是對冷軋薄板進行加工退火，消除帶鋼應力，將加工退火過程中產(chǎn)生的銹皮去除，最后經(jīng)精整矯直處理，提高鋼帶的表面質(zhì)量，得到最終產(chǎn)品。不銹鋼退火酸洗工藝如何做到低成本，低排放，節(jié)能環(huán)保，成為當前我們的重點關(guān)注問題。

二、冷軋不銹鋼退火酸洗線的幾種工藝及特點

（一）傳統(tǒng)工藝

傳統(tǒng)的冷軋不銹鋼退火酸洗機組工藝布置主要由以下幾部分組成：（1）入口區(qū)：由開卷機，矯直機，剪切機等組成，主要負責開卷。（2）焊機：一般采用窄搭接縫焊機，采用“先縫焊、后滾壓”的工藝進行焊接。（3）脫脂段：一般分為噴洗區(qū)，刷洗區(qū)，清洗段，干燥區(qū)四個功能區(qū)段。脫脂介質(zhì)為堿液或漂洗段熱水，采用氣刀干燥。（4）活套：入口活套和出口活套都是水平活套。（5）退火爐：一般采用水平懸索式燃氣退火爐，將鋼帶加熱到1050～1150℃，消除鋼帶軋延過程中產(chǎn)生的加工硬化和內(nèi)應力。主要由預熱段+加熱段+空氣冷卻段+水霧冷卻段+熱風干燥段組成。（6）酸洗段：目的是去除鋼帶表面在爐區(qū)退火過程中產(chǎn)生的銹皮。按照功能區(qū)段可以劃分為中性鹽電解區(qū)、刷洗區(qū)、混酸酸洗區(qū)、最終清洗段和干燥機。酸洗工藝采用“中性鹽電解+混酸酸洗”工藝。（7）出口段：主要由平整機，卷取機，剪切機等組成，完成鋼卷的分卷收卷功能。

（二）德國漢高環(huán)保型不銹鋼酸洗技術(shù)（無硝酸酸洗）

該技術(shù)與傳統(tǒng)工藝的區(qū)別僅在酸洗段不同：

機理：此工藝是在硫酸中加入氫氟酸、過氧化氫、穩(wěn)定劑、濕潤劑，從而組成H₂SO₄、HF、H₂O₂體系的混合酸洗液，初配時還需加入Fe³⁺，依靠Fe³⁺的氧化性來誘發(fā)硫酸與氧化鐵皮反應，借助于氫氟酸的活化作用，使酸液透過氧化皮的裂隙，進入氧化皮下最易反應的貧鉻層。使酸很易與Cr、Fe反應并產(chǎn)生大量氫氣，靠氫的剝離作用，將氧化皮撕裂、脫落。

工藝流程：預熱—堿浸—淬水—漂洗—H₂SO₄預酸洗—漂洗——Cleanox酸洗—高壓水噴淋—HNO₄鈍化—高壓水噴淋—中和。

主要優(yōu)點：（1）技術(shù)先進環(huán)保，酸洗時不產(chǎn)生氮氧化物，廢氣、廢水、廢酸、廢渣中的有害物少，不含難于處理的硝酸鹽，三廢處理費用低；（2）適用性廣，可處理奧氏體、馬氏體、鐵素體等任何鋼種的管材、線材、板材；（3）工藝自動控制，酸洗過程中只溶解氧化皮，不溶解基體，金屬損失少；（4）酸洗效率高、表面質(zhì)量好；（5）酸液壽命長，節(jié)省化學品。

（三）DalnoxBrightTM技術(shù)

與傳統(tǒng)CAPL相比，DaInoxBright的關(guān)鍵在于大大降低了退火過程中的氧化。因此，省去或減少了化學酸洗處理，從而使得表面質(zhì)量提高，避免酸洗處理并減少廢液中和量。采用特殊的帶鋼熱循環(huán)和在每個處理工序嚴格控制退火氣氛（加熱和冷卻）實現(xiàn)氧化膜形成的控制，特別注意溫度較高的工序。

DaInox Bright工藝技術(shù)的基本工序有：（1）在受控氧化氣氛中最初的快速加熱段，在該段氧化物集結(jié)和氧化薄膜形成；（2）第二退火段，為了限制氧化層長大，在非氧化氣氛（N2）中完成金相轉(zhuǎn)變（達到所要求的力學性能、晶粒尺寸、碳化物溶解等等）；（3）冷卻段，避免碳化物析出的冷卻速度，非氧化性氣氛；（4）電解除鱗段合理設(shè)置；（5）輕微化學酸洗段，降低環(huán)境沖擊和表面鈍化。

主要優(yōu)點：（1）具有和傳統(tǒng)退火酸洗線相同的生產(chǎn)能力；（2）高的靈活性，無論是生產(chǎn)2D產(chǎn)品的表面還是接近于2R的表面；（3）減少甚至取消化學酸洗，從而節(jié)約了設(shè)備投資和管理成本；（4）減輕對于環(huán)境的影響，從而降低了排放和廢物中和處理的費用；（5）更好的產(chǎn)品表面質(zhì)量，接近2R；（6）該技術(shù)對新建工廠和現(xiàn)有工廠改造都適合。對于改造，只需改造爐子段，而無需對酸洗段做任何改變，僅由于減少了帶鋼的氧化，從而提高了產(chǎn)量而獲得盈利。

三、對比分析

（1）技術(shù)成熟度。傳統(tǒng)的冷軋不銹鋼退火酸洗線發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，所有設(shè)備均可國內(nèi)制造，產(chǎn)品質(zhì)量完全可以滿足要求；德國漢高環(huán)保型不銹鋼酸洗技術(shù)（無硝酸酸洗）近些年也在國內(nèi)上馬了好多套，經(jīng)過實際生產(chǎn)證明，技術(shù)成熟可靠，產(chǎn)品質(zhì)量滿足要求；DaInox Bright工藝技術(shù)尚在設(shè)備實驗階段，雖說實驗結(jié)果產(chǎn)品表面可達2R等級（介于2B-2D與BA之間），但目前國內(nèi)沒有相關(guān)產(chǎn)線的報道，成熟性有待考證。

（2）環(huán)保角度。由于漢高采用的是無硝酸酸洗技術(shù)，酸洗時不產(chǎn)生氮氧化物，廢氣、廢水、廢酸、廢渣中的有害物少，不含難于處理的硝酸鹽，對環(huán)境的危害最小，環(huán)保成本低；Dalnox Bright工藝技術(shù)由于減少了氧化層，可適當減少或取消酸洗段，對環(huán)境的影響次之；傳統(tǒng)工藝酸洗采用“中性鹽電解+混酸酸洗”工藝，在混酸酸洗過程中有大量NO和NO₂產(chǎn)生，統(tǒng)稱為NOx氣體。這些NOx氣體都是有害的，不能直接排放到大氣中，必須經(jīng)由脫硝系統(tǒng)處理后轉(zhuǎn)化成無害的N₂排放，因此環(huán)保成本最高。

（3）運營成本。就現(xiàn)有的無硝酸酸洗生產(chǎn)線與傳統(tǒng)工藝成本對比，無硝酸酸洗成本比傳統(tǒng)工藝高約5元/噸，DaInoxBright工藝目前沒有確切數(shù)據(jù)，但經(jīng)過大概成本評估，DaInoxBright工藝與傳統(tǒng)退火酸洗工藝相比，生產(chǎn)AISI 304成本可以降低35%～40%左右。

四、結(jié)語

目前國內(nèi)的冷軋不銹鋼退火酸洗線大部分采用的是傳統(tǒng)工藝路線。隨著居民對環(huán)境關(guān)注度的持續(xù)提升，國家狠抓環(huán)保以及各不銹鋼企業(yè)對于低成本，高質(zhì)量的追求，隨著新工藝技術(shù)的逐步完善，預計今后無硝酸酸洗技術(shù)和Dalnox Bright工藝技術(shù)將會得到快速發(fā)展。