根據歐洲標準EN10088/2,當前供應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)量的連續退火酸洗線(xiàn)生產(chǎn),產(chǎn)量可達150t/h,鋼帶的退火是在氧化氣氛中進(jìn)行(燃燒氣體混合物)。退火中所產(chǎn)生的氧化層必須被去除,然后恢復鈍化狀態(tài)。該工序通常由電解除鱗和化學(xué)酸洗工藝來(lái)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(lái)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(jìn)行退火,控制好露點(diǎn),從而防止了帶鋼表面的氧化,而無(wú)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(guān),2R表面產(chǎn)品比2D/B更受歡迎。
通過(guò)結合兩種工藝的主要優(yōu)點(diǎn),開(kāi)發(fā)出一項創(chuàng )新的工藝技術(shù),并應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(chǎng)全球化正在驅使鋼鐵制造商尋求新的工藝和技術(shù)來(lái)減少生產(chǎn)成本、提高競爭力、改善產(chǎn)品質(zhì)量,同時(shí)還要減少生產(chǎn)過(guò)程對于環(huán)境的影響。為了追求這個(gè)目標,開(kāi)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(shí)可以維持與傳統退火酸洗線(xiàn)相同的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)成本的工藝,其進(jìn)一步的優(yōu)勢還表現在能減少化學(xué)酸洗工藝對環(huán)境的影響。
與傳統退火酸洗線(xiàn)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(guò)特殊的帶鋼熱處理周期和精確控制每個(gè)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(jìn)行,以限制氧化層的生長(cháng);
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(kāi)發(fā)
從已經(jīng)擁有的耐磨板連續退火和酸洗的生產(chǎn)工藝和廠(chǎng)家的技術(shù)訣竅開(kāi)始,首先在實(shí)驗室中的處理設施上進(jìn)行初步研發(fā)。后來(lái),新工藝的實(shí)驗驗證在特別設計和建造的連續退火實(shí)驗機組上進(jìn)行。并進(jìn)行了退火樣品板的表面特性和酸洗的測試。
(1) 退火
研究耐磨板在傳統退火和新工藝下產(chǎn)生的氧化現象,結果表明,在新工藝下退火的初始加熱段(850℃~950℃),氧化的減少是通過(guò)采用較傳統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(gè)階段大量的氧化形成),通過(guò)采用非氧化性氣氛防止了氧化物的增長(cháng),同樣的,在冷卻段,采用非氧化性氣氛也防止了進(jìn)一步的氧化物產(chǎn)生。
(2) 酸洗
傳統的冷軋退火酸洗線(xiàn)的酸洗段通常分為兩部分。一個(gè)電解段溶解氧化層,一個(gè)化學(xué)段(混合硝酸和氫氟酸池或者生態(tài)鹽池)通過(guò)溶解內層的反應層來(lái)去除殘余氧化鐵皮和恢復鈍化表面。
因為新工藝減少了氧化層的產(chǎn)生,薄氧化層能夠通過(guò)在傳統電解段的簡(jiǎn)單電解除鱗處理很容易被去除。電解處理后,帶鋼表面無(wú)氧化,呈現接近與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(shí)間)保證了即使在退火酸洗線(xiàn)非標準工作環(huán)境下(如因為生產(chǎn)產(chǎn)量和來(lái)料的改變而引起的爐子的過(guò)渡期,生產(chǎn)線(xiàn)降速等)也能實(shí)現完全酸洗。因為極大地減少了氧化現象從而降低了鋼帶表面反應性,最終的輕微化學(xué)酸洗跟傳統工藝相比,極大減少了材料的損耗和酸洗的時(shí)間。
(3) 試驗工廠(chǎng)
所建造的退火試驗線(xiàn)能夠以最高機組速度10m/min連續處理0.4mm~2.0mm厚和300mm寬的帶鋼,機組是模塊化設計的,能夠復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域最高1400℃的溫度,并且配備了工藝控制儀表。當帶鋼到達爐子的第二個(gè)區域時(shí),溫度達到最高,此時(shí)由電阻加熱或者輻射管進(jìn)行間接加熱。大量的實(shí)驗在這條機組上進(jìn)行,致力于尋求最好的工藝條件、按比例增加的標準,并定義了相應的工業(yè)生產(chǎn)用工藝技術(shù)。