Die neue Technologie des Glühens und Beizens von kaltgewalztem Edelstahl und ihre Vorteile
Nach der europäischen Norm EN10088/2 ist die kaltgewalztes Edelstahlband derzeit geliefert wird in der Regel in zwei Arten von Oberflächen unterteilt:
1) 2D/2B-Oberfläche: die Oberfläche nach dem Kaltwalzen, Glühen, Beizen und Nivellieren;
2) 2R-Oberfläche: die Oberfläche nach dem Kaltwalzen, Blankglühen (BA) und Richten.
2D/2B-Oberfläche, in der Regel durch horizontale Hochleistungs-Durchlaufglüh- und Beizlinie hergestellt, die Leistung kann 150 t/h erreichen, das Glühen des Stahlbandes erfolgt in einer oxidierenden Atmosphäre (Brenngasgemisch). Die beim Tempern entstandene Oxidschicht muss entfernt werden, anschließend wird der Passivierungszustand wiederhergestellt. Dieser Vorgang wird in der Regel durch elektrolytisches Entzundern und chemisches Beizen abgeschlossen. Beim chemischen Beizen wird im Allgemeinen eine gemischte Säurelösung (Salpetersäure und Flusssäure) verwendet. Die dabei entstehenden großen Schadstoffmengen, wie Stickoxide, Nitrate in Abwasser und Schlamm, erfordern spezielle Aufbereitungsverfahren.
2R Oberfläche, hergestellt auf einer vertikalen Blankglühlinie. Zur Taupunktkontrolle wird der Bandstahl in einem Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch geglüht, wodurch die Oxidation der Bandoberfläche ohne Beizen verhindert wird. Der Vertikalofen begrenzt jedoch die Produktivität, und derzeit kann das Maximum nur etwa 20 t/h-25 t/h erreichen. Aufgrund ihrer Spiegeleigenschaften und ihres guten Aussehens sind 2R-Oberflächenprodukte beliebter als 2D/B.
Durch die Kombination der Hauptvorteile der beiden Verfahren wurde eine innovative Verfahrenstechnik entwickelt und auf die Glüh- und Beizbehandlung von kaltgewalzten Edelstahlbändern angewendet.
1 Prozess und Technologie
Die Globalisierung des Marktes treibt Stahlhersteller dazu, nach neuen Verfahren und Technologien zu suchen, um die Produktionskosten zu senken, die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern, die Produktqualität zu verbessern und gleichzeitig die Umweltauswirkungen des Produktionsprozesses zu reduzieren. Um dieses Ziel zu verfolgen, wurde eine neue Technologie zur Herstellung von Edelstahlbändern entwickelt, die eine verbesserte Oberflächenqualität nahe 2R erreichen kann, während die Produktionskapazität und die Produktionskosten der herkömmlichen Glüh- und Beizlinie beibehalten werden. Seine weiteren Vorteile sind: Es kann die Umweltauswirkungen des chemischen Beizprozesses reduzieren.
Im Vergleich zur herkömmlichen Glüh- und Beizlinie kann durch das neue Verfahren die Oxidation des Bandes in der Glühstrecke drastisch reduziert werden. Daher kann auch die chemische Beizbehandlung eliminiert oder in der Anwendung reduziert werden, um eine gute Oberflächenqualität zu erhalten, die Kosten der Beizbehandlung einzusparen und die Menge an Abfallflüssigkeit zu reduzieren, die neutralisiert werden muss. Die Kontrolle der Bildung der Oxidschicht erfolgt durch einen speziellen Bandwärmebehandlungszyklus und eine genaue Kontrolle der Oxidationsmenge in der Glühatmosphäre jedes Prozessschritts (Heiz- und Kühlabschnitt), insbesondere im Hochtemperatur-Prozessabschnitt. Die wesentlichen Schritte dieser Verfahrenstechnik umfassen die folgenden Abschnitte:
1) Der Schnellheizabschnitt unter einer kontrollierten oxidierenden Atmosphäre, wo ein Oxidkristallkeim und ein dünner Oxidfilm gebildet werden;
2) Glühabschnitt, Vervollständigen der Umwandlung der Metallurgie (um die erforderlichen mechanischen Eigenschaften, Korngröße, feste Kohlenstofflösung usw. zu erhalten), das Glühen wird in einer nicht oxidierenden Atmosphäre (Stickstoff) durchgeführt, um das Wachstum der Oxidschicht zu begrenzen ;
3) Im Kühlabschnitt unter einer nicht oxidierenden Atmosphäre kann die Kühlrate die Ausscheidung von Karbiden vermeiden;
4) Effektive Elektroentfernung von Schuppen;
5) Ein leichter chemischer Beizbereich kann die Umweltbelastung reduzieren und passivierte Oberflächen erzeugen. Um die beste Oberfläche zu erhalten, kann dieser Schritt entfallen.
2 Forschung und Entwicklung
Ausgehend vom bestehenden Edelstahl-Durchlaufglüh- und -Beiz-Produktionsprozess und dem technischen Know-how des Herstellers werden die ersten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in der Verarbeitungsanlage im Labor durchgeführt. Später erfolgte die experimentelle Verifizierung des neuen Verfahrens auf einer eigens dafür konstruierten und konstruierten Durchlaufglüh-Versuchsanlage. Auch die Oberflächenbeschaffenheit und Beizversuche der geglühten Musterbleche wurden durchgeführt.
(1) geglüht
Untersuchungen zum Oxidationsphänomen von Edelstahl AISI 304 beim traditionellen Glühen und dem neuen Verfahren zeigen, dass im ersten Erwärmungsabschnitt (850℃～950℃) des Glühens nach dem neuen Verfahren die Reduzierung der Oxidation durch die Verwendung einer höheren Luftmenge erreicht wird -Kraftstoffverhältnis als beim traditionellen Verfahren. Erhalten, wodurch eine schützende dünne Oxidschicht in einer kontrollierten Atmosphäre gebildet wird. Glühen bei einer höheren Temperatur (normalerweise wird in diesem Stadium eine große Menge an Oxidation gebildet), indem eine nicht oxidierende Atmosphäre verwendet wird, um das Wachstum von Oxiden zu verhindern, ebenso verhindert die Verwendung einer nicht oxidierenden Atmosphäre im Kühlabschnitt weitere Oxide Produktion.
(2) Beizen
Die Beizsektion der traditionellen Kaltwalz-Glüh-Beizlinie ist normalerweise in zwei Teile geteilt. Ein Elektrolyseabschnitt löst die Oxidschicht auf, und ein chemischer Abschnitt (gemischter Salpetersäure- und Flusssäurepool oder ökologischer Salzpool) entfernt restliche Oxidablagerungen und stellt die passivierte Oberfläche durch Auflösen der inneren Reaktionsschicht wieder her.
Da das neue Verfahren die Bildung von Oxidschichten reduziert, lässt sich die dünne Oxidschicht durch einfaches elektrolytisches Entzundern in der traditionellen Elektrolysestrecke leicht entfernen. Nach der elektrolytischen Behandlung ist die Oberfläche des Bandstahls nicht oxidiert und weist eine Oberflächenqualität nahe 2R auf.
Schließlich sorgt die leichte chemische Behandlung (niedrige Temperatur, niedriger Flusssäuregehalt, kurze Behandlungszeit) dafür, dass auch in der nicht standardmäßigen Arbeitsumgebung der Glüh- und Beizlinie (z und eingehenden Materialien, Reduzierung der Produktionsliniengeschwindigkeit usw.) kann auch ein vollständiges Beizen erreicht werden. Da das Oxidationsphänomen stark reduziert und die Oberflächenreaktivität des Stahlbandes reduziert wird, reduziert das abschließende leichte chemische Beizen den Materialverlust und die Beizzeit im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren erheblich.
(3) Pilotanlage
Die von ihm gebaute Glühprüflinie kann 0.4 mm × 2.0 mm dicken und 300 mm breiten Bandstahl mit einer maximalen Anlagengeschwindigkeit von 10 m/min kontinuierlich verarbeiten. Die Einheit ist modular aufgebaut und kann unterschiedliche Glühzyklen und Ofenatmosphären nachbilden. Die verwendeten Feuerfestmaterialien halten Temperaturen bis 1400°C in der Heizzone stand und sind mit Prozesskontrollinstrumenten ausgestattet. Wenn das Stahlband die zweite Zone des Ofens erreicht, erreicht die Temperatur die höchste und wird zu diesem Zeitpunkt indirekt durch Widerstandsheizung oder Strahlungsrohre erhitzt. Auf dieser Anlage wurde eine Vielzahl von Experimenten durchgeführt, um die besten Prozessbedingungen zu suchen, die Standards proportional zu erhöhen und die entsprechende industrielle Produktionsverfahrenstechnologie zu definieren.
3 Anwendungsbereiche
Mit dieser Technologie können alle Arten von Edelstahl (Austenit-, Ferrit- und Duplex-Edelstahl) eine Oberflächenqualität nahe dem Blankglühen (BA) und dem Standard 2B～2D erreichen. Beim Glühprozess werden nur etwa 20 % der Gesamtenergie, die auf das Stahlband übertragen werden muss, durch indirekte Heizsysteme (wie Widerstandsheizung oder Rohrstrahlheizung) bereitgestellt.
4 Kostenbewertung
Die Kostenanalyse basiert auf lokalen Energie- und Materialpreisen unter Berücksichtigung folgender Produktionskosten:
A) Energie- (Brennstoff) und Prozessgasverbrauch in der Glühstrecke;
B) Strom- und Chemikalienverbrauch im Elektrolysebereich und im Bereich des leichten chemischen Beizens;
C) Abfall- und Abgasbehandlung;
D) Direkte Arbeitskosten des Fabrikbetriebs;
E) Metallverlust (Streckgrenze) durch Glühen und Beizen;
Basierend auf den oben genannten Produktionskosten kann das neue Verfahren im Vergleich zum herkömmlichen Glüh- und Beizverfahren die Produktionskosten von AISI 304 um etwa 35 bis 40 % senken.
5 Hauptvorteile
Zusammengefasst sind die Hauptvorteile der neuen Verfahrenstechnik:
1) Es hat die gleiche Produktionskapazität wie die traditionelle Glüh- und Beizlinie;
2) Hohe Flexibilität, sei es die Oberfläche des 2D-Produkts oder die Oberfläche nahe 2R;
3) chemisches Beizen reduzieren oder sogar ganz eliminieren, wodurch Investitions- und Verwaltungskosten für Geräte eingespart werden;
4) Reduzieren Sie die Auswirkungen auf die Umwelt, wodurch die Kosten für die Entsorgung und die Neutralisierung von Abfällen gesenkt werden;
5) Bessere Produktoberflächenqualität;
6) Diese Technologie eignet sich sowohl für neue Fabriken als auch für die Renovierung bestehender Fabriken. Für den Umbau der bestehenden Anlage muss lediglich die Ofensektion ohne Änderungen an der Beizsektion umgebaut werden. Der einzige Grund ist, dass die Oxidation des Bandes reduziert wird, wodurch die Leistung erhöht und der Gewinn erzielt wird.