La nueva tecnología de recocido y decapado de acero inoxidable laminado en frío y sus ventajas
Según la norma europea EN10088/2, la fleje de acero inoxidable laminado en frío La oferta actual se suele dividir en dos tipos de superficies:
1) Superficie 2D/2B: la superficie después del laminado en frío, el recocido, el decapado y la nivelación;
2) Superficie 2R: la superficie después de laminación en frío, recocido brillante (BA) y nivelación.
Superficie 2D/2B, generalmente producida por una línea horizontal de recocido y decapado continuo de alto rendimiento, la producción puede alcanzar 150 t/h, el recocido de la tira de acero se lleva a cabo en una atmósfera oxidante (mezcla de gases de combustión). La capa de óxido producida durante el recocido debe eliminarse y luego se restaura el estado de pasivación. Este proceso suele completarse con un decapado electrolítico y un decapado químico. El decapado químico generalmente utiliza una solución de ácido mixto (ácido nítrico y ácido fluorhídrico). Las grandes cantidades de contaminantes resultantes, como óxidos de nitrógeno, nitratos en aguas residuales y lodos, requieren procesos de tratamiento especiales.
Superficie 2R, producida en una línea de recocido brillante vertical. El fleje de acero se recoce en una mezcla de hidrógeno y nitrógeno para controlar el punto de rocío, evitando así la oxidación de la superficie del fleje sin necesidad de decapado. Sin embargo, el horno vertical limita la productividad y, actualmente, el máximo solo puede alcanzar unas 20t/h-25t/h. Debido a sus características de espejo y buena apariencia, los productos de superficie 2R son más populares que los 2D/B.
Combinando las principales ventajas de los dos procesos, se ha desarrollado y aplicado una tecnología de proceso innovadora al tratamiento de recocido y decapado de tiras de acero inoxidable laminadas en frío.
1 Proceso y tecnología
La globalización del mercado está impulsando a los fabricantes de acero a buscar nuevos procesos y tecnologías para reducir los costos de producción, aumentar la competitividad, mejorar la calidad del producto y, al mismo tiempo, reducir el impacto ambiental del proceso de producción. En busca de este objetivo, se ha desarrollado una nueva tecnología de producción de tiras de acero inoxidable que puede obtener una calidad de superficie mejorada cercana a 2R, manteniendo la misma capacidad de producción y costo de producción que la línea tradicional de recocido y decapado. Sus ventajas adicionales son que puede reducir el impacto ambiental del proceso de decapado químico.
En comparación con la línea tradicional de recocido y decapado, el nuevo proceso puede reducir drásticamente la oxidación de la banda en la sección de recocido. Por lo tanto, el tratamiento de decapado químico también se puede eliminar o reducir en uso, para obtener una buena calidad superficial, ahorrar el costo del tratamiento de decapado y reducir la cantidad de líquido residual que necesita ser neutralizado. El control de la formación de la capa de óxido se realiza mediante un ciclo especial de tratamiento térmico de tiras y un control preciso de la cantidad de oxidación en la atmósfera de recocido de cada paso del proceso (sección de calentamiento y enfriamiento), especialmente en la sección del proceso de alta temperatura. Los pasos clave de esta tecnología de proceso incluyen las siguientes secciones:
1) La sección de calentamiento rápido bajo una atmósfera oxidante controlada, donde se forman un núcleo cristalino de óxido y una película delgada de óxido;
2) Sección de recocido, completa la transformación de la metalurgia (para obtener las propiedades mecánicas requeridas, tamaño de grano, solución sólida de carbono, etc.), el recocido se realiza en una atmósfera no oxidante (nitrógeno) para limitar el crecimiento de la capa de óxido ;
3) En la sección de enfriamiento bajo una atmósfera no oxidante, la tasa de enfriamiento puede evitar la precipitación de carburos;
4) Eliminación eléctrica efectiva de escamas;
5) Una ligera sección de decapado químico puede reducir el impacto sobre el medio ambiente y producir superficies pasivadas. Para obtener la mejor superficie, este paso se puede eliminar.
2 Investigación y desarrollo
A partir del proceso de producción de recocido y decapado continuo de acero inoxidable existente y los conocimientos técnicos del fabricante, la investigación y el desarrollo iniciales se llevan a cabo en las instalaciones de procesamiento del laboratorio. Posteriormente, la verificación experimental del nuevo proceso se llevó a cabo en una unidad experimental de recocido continuo especialmente diseñada y construida. También se llevaron a cabo las características superficiales y las pruebas de decapado de las placas de muestra recocidas.
(1) recocido
La investigación sobre el fenómeno de oxidación del acero inoxidable AISI 304 bajo el recocido tradicional y el nuevo proceso, los resultados muestran que en la sección de calentamiento inicial (850 ℃ ~ 950 ℃) del recocido bajo el nuevo proceso, la reducción de la oxidación se logra mediante la adopción de un aire más alto. -relación de combustible que el proceso tradicional. Se obtiene formando así una fina capa protectora de óxido en atmósfera controlada. Recocido a una temperatura más alta (generalmente se forma una gran cantidad de oxidación en esta etapa), mediante el uso de una atmósfera no oxidante para evitar el crecimiento de óxidos, de manera similar, en la sección de enfriamiento, el uso de una atmósfera no oxidante también evita la formación de más óxido. producción.
(2) Decapado
La sección de decapado de la línea de decapado de recocido laminado en frío tradicional generalmente se divide en dos partes. Una sección de electrólisis disuelve la capa de óxido, y una sección química (piscina de ácido nítrico y ácido fluorhídrico mixto o piscina de sal ecológica) elimina la incrustación de óxido residual y restaura la superficie pasivada al disolver la capa de reacción interna.
Debido a que el nuevo proceso reduce la generación de capas de óxido, la fina capa de óxido se puede eliminar fácilmente mediante un simple descascarillado electrolítico en la sección de electrólisis tradicional. Después del tratamiento electrolítico, la superficie del fleje de acero no se oxida, mostrando una calidad superficial cercana a 2R.
Finalmente, el ligero tratamiento químico (baja temperatura, bajo contenido de ácido fluorhídrico, tiempo de tratamiento corto) asegura que incluso en el entorno de trabajo no estándar de la línea de recocido y decapado (como el período de transición del horno causado por cambios en la producción). y los materiales entrantes, la reducción de la velocidad de la línea de producción, etc.) también pueden lograr un decapado completo. Debido a que el fenómeno de oxidación se reduce en gran medida y la reactividad de la superficie de la tira de acero se reduce, el ligero decapado químico final reduce en gran medida la pérdida de material y el tiempo de decapado en comparación con el proceso tradicional.
(3) Planta piloto
La línea de prueba de recocido construida por puede procesar continuamente tiras de acero de 0.4 mm～2.0 mm de espesor y 300 mm de ancho a una velocidad unitaria máxima de 10 m/min. La unidad tiene un diseño modular y puede replicar diferentes ciclos de recocido y atmósferas de horno. Los materiales refractarios utilizados pueden soportar temperaturas de hasta 1400°C en la zona de calentamiento y están equipados con instrumentos de control de procesos. Cuando la tira de acero llega a la segunda zona del horno, la temperatura alcanza el máximo, y en este momento se calienta indirectamente mediante resistencias o tubos radiantes. En esta unidad se llevó a cabo una gran cantidad de experimentos, dedicados a buscar las mejores condiciones de proceso, aumentando proporcionalmente los estándares y definiendo la tecnología del proceso de producción industrial correspondiente.
3 áreas de aplicación
Con esta tecnología, todos los tipos de acero inoxidable (austenita, ferrítico y acero inoxidable dúplex) pueden obtener una calidad de superficie cercana al recocido brillante (BA) y al estándar 2B～2D. En el proceso de recocido, solo alrededor del 20 % de la energía total que debe transferirse a la tira de acero es proporcionada por sistemas de calentamiento indirecto (como el calentamiento por resistencia o el calentamiento por tubo radiante).
4 Evaluación de costos
El análisis de costos se basa en los precios locales de energía y materiales, teniendo en cuenta los siguientes costos de producción:
A) Consumo de energía (combustible) y gas de proceso en la sección de recocido;
B) Consumo eléctrico y químico en la sección de electrólisis y en la sección de decapado químico ligero;
c) Tratamiento de residuos y gases residuales;
D) Costo de mano de obra directa de operación de la fábrica;
E) Pérdida de metal (tasa de rendimiento) por recocido y decapado;
Con base en los costos de producción anteriores, en comparación con el proceso tradicional de recocido y decapado, el nuevo proceso puede reducir el costo de producción de AISI 304 entre un 35 % y un 40 %.
5 Principales ventajas
En resumen, las principales ventajas de la nueva tecnología de proceso son:
1) Tiene la misma capacidad de producción que la línea tradicional de recocido y decapado;
2) Alta flexibilidad, ya sea la superficie del producto 2D o la superficie cercana a 2R;
3) Reducir o incluso eliminar el decapado químico, ahorrando así inversión en equipos y costos de gestión;
4) Reducir el impacto sobre el medio ambiente, reduciendo así el costo de vertido y neutralización de residuos;
5) Mejor calidad de la superficie del producto;
6) Esta tecnología es adecuada tanto para fábricas nuevas como para renovaciones de fábricas existentes. Para la transformación de la planta existente, solo se necesita modificar la sección del horno sin cambios en la sección de decapado. La única razón es que se reduce la oxidación de la tira, lo que aumenta la producción y genera ganancias.