專利名稱：退火和酸洗工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種扁平軋制品的連續(xù)退火和酸洗工藝，具體地說，涉 及一種冷軋不銹鋼帶材的連續(xù)退火和酸洗工藝。
背景技術：
扁平軋制不銹鋼型材的生產周期包括諸如軋制的各種機械處理步 驟、諸如退火的熱處理步驟、以及諸如除銹、酸洗、鈍化和磨光的表面 處理步驟。
熱軋后，首先進行不銹鋼帶材退火，以使碳化鉻溶解并使材料重結 晶，然后酸洗去除表面的銹，最后冷軋達到最終所需厚度。熱軋型材的 退火和酸洗處理通常在連續(xù)退火和酸洗生產線上進行，有時也能處理冷 軋型材。通過一系列軋制步驟，鋼帶的冷軋?zhí)幚硪话闶逛搸У淖罱K厚度
減少20%~85%。冷軋型材表面的最終粗糙度為0.01^im 0.5(Hmi。
接下來，對不銹鋼帶進行進一步的熱處理循環(huán)，在此期間，進行重
結晶和晶粒生長過程，其目的是賦予最終產品所需的機械性能，例如標
準EN 10088所涵蓋的機械性能。 所述進一步熱處理包括
-在所謂的光亮退火生產線(或簡稱BA生產線)，在含有氫氣-氮氣 的混合物的還原氣氛中運行的熔爐里，得到具有高反射的最終磨光的表 面，根據(jù)標準EN 10088/1-2相當于2R磨光， 一般來講，其在60。角度時的反射光的百分率比AISI304高50%，粗糙度為0.01^im 0.10|am;
-或者，在連續(xù)退火和酸洗生產線(或簡稱CA&PL生產線)，在氧化 氣氛中運行的熔爐里，得到具有無光的最終磨光的表面，根據(jù)標準EN 10088/1-2相當于2D和2B磨光，其在60。角度時的反射光的百分率比 AISI304低30%。
在熱處理工段前，BA生產線具有去潤滑油工段。這一工段并非總是 出現(xiàn)在CA&PL生產線中，其進行一系列化學處理，例如使用蘇打水和/ 或碳酸鉀以及表面活性劑，或電解處理，然后用刷子進行清理和清洗， 從而去除冷軋鋼帶表面的軋制潤滑油殘留物。在BA生產線的爐入口處， 對鋼帶的表面狀態(tài)進行表面粗糙度和潤滑油殘留物的控制，是使最終表 面具有均勻和高反射外觀的基本的必要條件。
在CA&PL生產線和BA生產線中；冷卻工段將鋼帶從爐內最高溫度 冷卻到低于8(TC，其總是在所述進一步熱處理工段的下游進行。
在CA&PL生產線的冷卻工段，通常使用空氣或優(yōu)選控制氧氣含量的 的空氣噴射冷卻器將鋼帶溫度降到750°C 650°C 。然后通過空氣冷卻降至 約250°C ，以及通過水冷最終降至低于80°C 。
在BA生產線中，在氫氣/氮氣氣氛中，噴射冷卻器將鋼帶溫度最終 降至低于約IOO"C。
在傳統(tǒng)的生產線中，包括BA生產線和CA&PL生產線，冷卻速率大 于15°C/S 20°C/s，以避免在晶粒邊界發(fā)生碳化鉻沉淀現(xiàn)象，該晶粒邊界 是鋼材對所謂的晶粒間腐蝕敏感。調整所通入冷卻氣的大小，以確保鋼 帶所需的平整度，特別是薄鋼帶。
在所有處理步驟中，鋼帶及其支承通常采用傳送系統(tǒng)進行傳送，一 般為與鋼帶表面接觸的滾筒系統(tǒng)。在BA生產線中，為防止鋼帶表面缺陷，應避免鋼帶與所述系統(tǒng)的表面在高溫時接觸。此外，在BA生產線 中，當使用含有高質量氫氣的氣氛時，必須防止其接觸空氣，由此而帶 來的安全限制決定了在加熱爐內不能使用任何滾筒類型的鋼帶傳送系 統(tǒng)，在實際生產中，使用專門的垂直封閉退火爐用于這種類型的過程。
因此，BA生產線通常由垂直布置的加熱和冷卻工段組成，在BA生
產線對鋼帶進行熱處理和冷處理時，鋼帶總是在垂直方向上移動，當鋼 帶處于高溫時，無需傳送系統(tǒng)和/或與鋼帶相接觸的支承。此外，在高溫 時，扁平軋制不銹鋼型材固有的機械特性例如拉伸屈服應力，以及熔爐
的金屬結構固有的機械特性限制了 BA生產線的可達到的最大高度，從 而限制了其可以達到的最大生產率，其最大生產率一般不高于20噸/小 時，這大大低于CA&PL生產線的最高生產率(通常為50噸/小時 150噸/ 小時)。因而，相對于CA&PL生產線，光亮退火生產線使最終磨光的鋼 材表面具有更高的反射率，但其生產率更低，成本更高。
在氧化氣氛(CA&PL)中進行退火熱處理，在鋼帶表面形成氧化層 及下面的貧鉻鋼層，也就是貧鉻鋼。為了使材料獲得所需的最終表面特 性，接下來，要采取適當?shù)姆椒ㄈコ@兩層。因此，熱處理之后，進行 進一步除銹、酸洗和鈍化的一系列的化學和電化學處理，以得到以表面 無氧化物為特征的最終產品， 一般原則下，無光澤的，因此名字"2D"(根 據(jù)標準EN 10088)中的D代表"無光澤的"。
用于冷軋產品加工生產線的酸洗系統(tǒng)通常由除銹工段、酸洗工段和 鈍化工段組成。
在除銹工段中，在退火過程中形成的銹經過調質處理后被部分去除， 以利于下游的去除工藝。通常使用的冷軋鋼帶除銹技術為使用氧化溶解 鹽池，例如科倫鹽(kolene)(氫氧化鈉、硝酸鈉和氯化鈉的共晶混合物)的熱化學類，或使用中性硫酸鈉溶液和酸溶液的電解類。無論是在溶解 鹽池中進行的化學技術還是電解技術，均選擇性地氧化存在于氧化物中
的鉻，使其溶解于池中。WO02/086199描述了一種電化學除銹處理的方 法，在該方法中，所應用的電流的密度和傳遞到鋼帶中的比電荷與待去 除的氧化物的特性相關。
在酸洗化學工段中，采用由無機酸混合物所形成的具有高氧化能力 的酸池去除退火過程中所形成的貧鉻鋼層，并完全去除與貧鉻鋼層錨固 的氧化層。最常用的酸池為加入氧化劑的工作溫度為25。C 70。C的無機酸 混合物，如25。C 7(TC的硝酸-氫氟酸混合物以及硫酸-氫氟酸混合物，如 EP1490531中所的描述的那樣。
最后的鈍化處理使最終產品表面上形成必要的保護性鈍化膜。所述 處理一般采用高氧化還原電位池完成，不與酸洗同時進行。
在CA&P生產線，針對除銹、酸洗和磨光/鈍化處理，材料表面的性 能取決于氧化層的特性和下面貧鉻鋼層的實體。這些特性受到材料類型、 鋼的化學成分(鉻、鎳、錳、硅的含量等)、鋼帶所經歷的熱循環(huán)(依據(jù) 達到的最高溫度、超過規(guī)定溫度的持久時間、加熱和冷卻速率)以及爐 內氣氛的化學成分(氧化劑氧氣、水和二氧化碳的濃度)的影響。
已經開發(fā)出用于控制退火過程的方法和技術，以提高產品的酸洗潛 力或降低成本，和改善表面質量。
US4713157描述了一種工藝及相關裝置，其中，為了減少氧化層的 厚度并促進提高其酸洗潛力，鋼帶在密封熔爐中水平或垂直布置進行退 火，熔爐內氣氛由氮氣和氫氣組成，其中氫氣濃度為3% 15%。
鋼帶在所述熔爐中停留一段時間，這樣鋼帶的整個退火和冷卻循環(huán) 在氮氣-氫氣的氣氛中進行，所述鋼帶在一個復雜的支承輥系統(tǒng)的引導下，
9沿著內部水平和/或垂直路徑傳送。
隨后的酸洗在含有硝酸的電解槽中進行。
JP5222449描述了一種控制在退火過程中產生的氧化膜的結構和厚 度的工藝，以改善冷軋鐵鉻或鐵鉻鎳不銹鋼的酸洗性能和表面質量。對 燃燒氣體氣氛進行控制，特別是當鐵鉻鋼的溫度小于60(TC和鐵鉻鎳鋼的 溫度小于80(TC時，氧氣含量值設置為小于1%，而當鐵鉻鋼的溫度大于 60(TC或鐵鉻鎳鋼的溫度為80(TC以上至最高退火溫度時，氧氣含量值設 置為1%~1 0%。
在退火爐中，熱交換現(xiàn)象普遍是由熔爐壁和軋制鋼帶表面間的輻射 引起的，因而，等厚度鋼帶的加熱速率取決于該段熔爐的區(qū)域溫度?？?慮到通常熔爐的區(qū)域溫度不超過1200°C~1250°C，根據(jù)輸入表面狀態(tài)、溫 度、鋼材型號等的不同，不銹鋼帶的輻射值為0.25~0.45，鋼帶每個面所 接收的平均熱流一般為10kW/m2~65kW/m2， 一般并不超過70kW/m2。因 此，厚度為1毫米的鋼帶的加熱速率一般為25。C/s 35。C/s，不超過4(TC/s。
通過作用于燃燒器內助燃劑/燃料比a)調節(jié)/控制CA&PL燃燒器熔爐內
的氣氛，相對于化學計量燃燒人大于l，所述氣氛由不同的氧化劑組成 二氧化碳、水蒸汽和過量氧氣。通常，對于奧氏體不銹鋼，通過設置該 比值入，得到2% 5%的過量氧氣，對于鐵素體不銹鋼，通過設置該比值 人，得到4%的過量氧氣。
例如，對于厚度為lmm的AISI304鋼帶，按照可獲得所需機械性能 (參見EN 10088)的標準熱循環(huán)進行退火，最高溫度為1110"C，持久時 間為60秒，以及氣氛中氧氣含量為3 5%，該鋼帶的特征為氧化物層 一般為300nm 400nm，該氧化物由鉻、'鐵、錳和氧化硅混合組成。具體 來說，其特征在于從與具有矩陣(matrix)的界面開始，從內到外，氧化物由薄的富硅層、富鉻層以及外面的富錳的鉻鐵混合層組成。
不利地，在除銹、酸洗和磨光/鈍化工段中，由于酸性酸洗池的作用， 去除氧化物層及下面的貧鉻鋼層，會引起表面的化學腐蝕，從而損失了 軋制產品本身的反射率特征。
此外，無論在氣相如煙氣或酸池蒸氣，還是在液相如用過的處理液 和洗滌水中，所述溶解均導致形成對環(huán)境高度影響的化學反應產物。所 述反應產物每小時產生的數(shù)量與單位面積去除的氧化物和貧鉻鋼的具體 數(shù)量成止比。因此，需要進行進一步處理的工段，以輔助除銹、酸洗和 磨光/鈍化工段，以中和/處理前述的化學反應產物，從而增加了時間和生 產成本。
因此，有必要開發(fā)一種能克服前述缺點的退火和酸洗工藝。

發(fā)明內容
本發(fā)明的首要目的是為了獲得一種扁平冷軋產品如不銹鋼帶的連續(xù) 退火和酸洗工藝，以在高生產速率下得到高表面質量的產品。
本發(fā)明進一步的目的是為了獲得一種在不增加用于生產線或工藝成 本的前提下，能夠將對環(huán)境的影響降到最小的連續(xù)退火酸洗過程，特別
是相對于CA&PL生產線。
因而，本發(fā)明旨在通過提供一種扁平冷軋不銹鋼產品的連續(xù)退火和 酸洗工藝以解決上述討論的問題，所生產的不誘鋼產品，其厚度為 0.3mm 4mm，表面粗糙度Ra < 0.50pm，可能去除潤滑油。根據(jù)權利要求 1所述工藝完整地連續(xù)地實施了下列步驟-
-第一加熱步驟，在氧含量為0.5% 12%的氣氛中，利用鋼帶每個面 所接收的范圍在15 kW/m2 300kW/m2內的平均熱流將鋼帶加熱到650。C 1050。C;
-第二加熱步驟，在氧化劑和/或惰性劑的存在下，或者作為選擇地， 在惰性劑和/或還原劑的存在下，加熱10秒 200秒，達到65(TC 1200。C;
-至少一冷卻步驟，在氧化劑和/或惰性劑的存在下，或者作為選擇地， 在惰性劑和/或還原劑的存在下，冷卻到65(TC至室溫；
-至少一熱化學或電解除銹步驟；
-可能地，在25X: 7(TC，使用含有無機酸溶液的酸洗池進行酸洗和/ 或鈍化步驟，可能地，酸洗池中含有濃度為0g/L 45g/L的氫氟酸。
根據(jù)本發(fā)明，在所述工藝的優(yōu)選實施例中，第二加熱步驟和冷卻步 驟中的氧化劑選自氧氣、水和二氧化碳，惰性劑為氮氣，還原劑為氫氣。
根據(jù)本發(fā)明，在該工藝的一種優(yōu)選的實施方式中，在第二加熱步驟 和冷卻步驟中，氧化劑選自氧氣，水和二氧化碳，惰性劑由氮氣組成， 以及還原劑由氫氣組成。
有利地，相對于采用常規(guī)的退火和酸洗生產線(CA&PLs)所得到的產 品的表面質量，采用本發(fā)明的工藝所得到的產品具有更高的表面質量， 并且與采用光亮退火生產線(BA)所得到的產品的表面質量相當。所得到 的表面反射率，即測量在相對于表面的垂直方向成60。角度時反射光的百 分比，與采用BA工藝所得到的材料的表面反射率相當，例如比AISI304 型奧氏體鋼的表面反射率高出50%。
本發(fā)明的進一步的顯著優(yōu)點在于，降低了高表面質量鋼帶的生產成 本。實際上，這種工藝的生產率與傳統(tǒng)的連續(xù)處理生產線的生產率相近， 而由于BA生產線存在眾所周知的在縱向布置方面的限制，從而該工藝 的生產率大大高于BA生產線的生產率。
具體地，本發(fā)明所描述的工藝決定了在退火步驟中形成氧化物層，所述氧化物層表現(xiàn)出下列特性-
-相對于在現(xiàn)有技術中所描述的傳統(tǒng)退火步驟中所形成的氧化物層， 其厚度大大降低； .
-相對于在傳統(tǒng)退火步驟中所形成的氧化物層，氧化物中鉻的百分比 含量更高，即鉻/鐵比更高，使得其在電解和熱化學除銹處理中，可以更 容易地被除去；
-對表面質量產生不利影響的貧鉻鋼薄層，可通過不侵蝕材料表面的 化學酸洗完全去除。
所述工藝處理單位面積鋼帶消耗的酸更少，體現(xiàn)出減少環(huán)境影響的 優(yōu)點。這是由于相對于傳統(tǒng)退火步驟，所述工藝所產生的需要去除的氧 化物層和貧鉻鋼層的量減少，從而減少了酸洗步驟中需要溶解的鋼的量。
本發(fā)明所述工藝所處理的不銹鋼，均由冷軋工段生產，其中包括，
例如
-AISI 304、 301、 305、 316、 321、 347、 309、 310型奧氏體鋼; -AISI430、 409、 439、 441、 444型鐵素體鋼; -AISI410、 420型馬氏體鋼; -2205、 2304型二聯(lián)鋼。 從屬權利要求描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。


考慮到不銹鋼冷軋鋼帶退火和酸洗工藝的優(yōu)選的但不唯一的實施例 中的詳細描述，本發(fā)明的進一步的特點和優(yōu)點更為明顯，所述實施例以 非限制性示例的方式，參照附圖進行說明，其中--
圖1描述了實施本發(fā)明的退火和酸洗工藝的生產線的布局圖。
1具體實施例方式
本發(fā)明所述工藝的處理對象為厚度為0.3mm 4mm的不銹鋼冷軋鋼 帶產品，其具有以下表面特征粗糙度I^a < 0.50pm，優(yōu)選地，Ra < O.lOpm， 以及可能去除潤滑油。
本發(fā)明所述的扁平冷軋不銹鋼產品的連續(xù)退火和酸洗工藝，連續(xù)地 和完整地實施了下述步驟，優(yōu)選地，從具有上述粗糙度和表面清潔度特 征的鋼帶開始。
所述工藝的前兩步為用于重結晶和晶粒生長過程的熱退火處理，以 達到預期的機械性能，例如標準EN 10088中所確立的機械性能。
通過預先確定的和受控制的氧化進行的退火處理，其優(yōu)點在于，可 在鋼帶表面形成氧化物層及下面的貧鉻鋼層，通過隨后的酸洗處理可以 很容易地將這兩層除去。
該退火處理在至少兩個連續(xù)的步驟中實施，如下所示
-第一次加熱，根據(jù)不銹鋼的等級，使鋼帶溫度達到65(TC 105(TC， 以便能夠調節(jié)和控制富鉻氧化物的晶核形成和選擇性的生長步驟；
-第二次加熱，使鋼帶達到完成前述冶金轉化的最高溫度；
第一次加熱產生氧化物，該氧化物適合限制隨后步驟中的氧化，且 容易在隨后的冷卻、除銹、酸洗和磨光處理中調節(jié)/去除；
控制第一氧化步驟的參數(shù)是退火4氛中的氧氣含量，其變化范圍為 0.5% 12%，以及鋼帶的加熱速率，其中鋼帶每個面所接收的平均熱流必 須為15 kW/m2 300kW/m2。
根據(jù)本發(fā)明，第一次加熱將鋼帶加熱到650 105(TC，優(yōu)選地鋼帶的 厚度為0.8 3.5mm ，鋼帶每個面所接收的平均熱流是120kW/m^300kW/n^和氧氣濃度為0.5% 5%，以使形成的氧化物層比傳 統(tǒng)工序在達到這一處理步驟預期的最高溫度時所得到的氧化物層薄 30%。
對于厚度為0.3mm 2.0mm的鋼帶，通過鋼帶每個面所接收的范圍在 45kW/mll75kW/n^內的平均熱流，以及氧氣濃度為0.5% 5%，第一次 加熱將鋼帶加熱到650°C 1050°C。
所述第一加熱步驟優(yōu)選加熱到60(TC，鋼帶每個面所接收的平均熱流 為150 kW/m2 300kW/m2。所述第一加熱步驟在裝備有加熱系統(tǒng)的第一 加熱工段進行，所述加熱系統(tǒng)，例如由傳統(tǒng)型和/或無焰型和/或火焰沖擊 型的燃燒器組成，也可以由自我恢復型和/或自我再生型的燃燒器組成， 使用天然氣和/或甲垸和/或液體石油氣(LPG)作為燃料，并使用空氣、富 氧空氣或純氧或其混合物作為助燃劑。所述空氣為預加熱至65(TC的空氣 和/或氧氣濃度為31%的富氧空氣和/或純氧。優(yōu)選地，所述第一加熱工段 裝備有適于在高達150(TC的溫度下仍可連續(xù)操作的耐火材料。通過用于 給燃燒爐進料的直接進料系統(tǒng)，用可能的富氧空氣或氧氣，以可控的流 速，以及優(yōu)選地，通過控制燃燒器的燃燒比，來保證/控制處理氣氛中的 氧氣含量，以滿足所述工藝的目的。該直接進料系統(tǒng)可以包括噴槍、狹 槽、分配器或其它適當?shù)南到y(tǒng)。在該加熱步驟過程中，優(yōu)選地，氣氛中 的氧氣含量是在距離鋼帶表面50mm 200mm處測量的。
為了調節(jié)/限制氧化物層的生長，在第二加熱步驟中，通過加入試劑 例如氧氣、水和二氧化碳，來控制退火氣氛的反應，優(yōu)選地，通過在露 點溫度為-60。C 10。C的惰性氣氛如氮氣，或露點溫度為-3(TC l(TC的還原 氣氛如氮氣和氫氣中操作，來控制退火氣氛的反應，此時，氮氣的濃度 為0 98%，氫氣的濃度為100% 2%。鋼帶的第二次加熱在第二加熱工段中進行，可能地以氣封方式將第 二加熱工段與第一加熱工段非固定動態(tài)地隔開，以防止再次引入外部空 氣，第二加熱工段可以裝備上述類型的燃燒器，或者作為選擇地，裝備 帶有電阻器或輻射管的加熱系統(tǒng)。當使用燃燒器進行加熱時，通過適當 地控制空氣-燃氣比或使用合適的屬于處理氣氛的氣態(tài)化學品的加料和排 氣系統(tǒng)來控制氣氛中的氧氣含量。
所述工藝的第三步預期將鋼帶冷卻到室溫，在室溫下，在退火過程 所形成的氧化物層不再生長和/或氧化物層所含的氧化鐵部分被還原。該
冷卻步驟在氧化劑如氧氣、水、二氧4t碳，和/或惰性劑如氮氣，和/或還
原劑氫氣的存在下進行。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，優(yōu)選地，所述 冷卻步驟在由氮氣和氫氣的混合物組成的氣氛中進行，所述氫氣的濃度
為0 50%，所述氣氛的露點溫度為-6(TC l(TC。
在一個顯著有利的實施方式中，使用具有N2的惰性氣體，其露點溫 度為-30。C 10。C。
在本專利進一步優(yōu)選的一個解決方案中，冷卻包括三個步驟，艮P:
-在含有氮氣和氫氣的混合物的氣氛中，冷卻到75(TC 50(TC，所述 氫氣的濃度為0 50%，所述氣氛的露點溫度為-6(TC l(TC; -采用空氣冷卻，從750。C 500。C冷卻到300。C 200。C; -通過水，從300。C 20(TC冷卻到室溫。
在另一個優(yōu)選解決方案中，在含有氮氣和氫氣的混合物的氣氛中， 冷卻到550。C 45(TC，所述氫氣的濃度為0 50%，所述氣氛的露點溫度 為-60。C 10。C。
在所有情況下，冷卻工段均裝備有用于測量和控制所述冷卻氣氛成 分的系統(tǒng)。如果使用氫氣，冷卻裝置需密封。鋼帶可通過空氣、散熱元件如水襯里或噴射冷卻器冷卻。
所述工藝的第四步預期進行至少一次熱化學除銹處理或電解除銹處 理，所述熱化學除銹處理使用溶解的鹽，優(yōu)選地，所述電解除銹處理在
濃度為130g/L 210g/L的中性硫酸鈉溶液中，在4(TC 90。C的溫度下， 或在濃度為40g/L 150g/L的硫酸溶液中，在25"C 5(TC的溫度下進行。
作為選擇地，電解除銹處理也可以在濃度為30g/L 150g/L的硝酸溶 液中，在3(TC 7(TC的溫度下進行。
針對出現(xiàn)在鋼帶表面的特定的氧化物層，根據(jù)氧化鉻的厚度和濃度， 所述除銹處理可以選擇性氧化存在于氧化物中的鉻，使其溶解在池中， 優(yōu)選可以完全去除氧化層的池。
在上述除銹的一個優(yōu)選方法中，所釋放的電流和相應的轉移到鋼帶 的電荷，與下列因素有關
-待去除氧化物的特點；
-實施除銹設備的特點(溶液類型、陽極極化鋼帶的電極長度)； -在槽內處理鋼帶的速度。
所述工藝的一種可能應用，使用濃度為160g/L的中性硫酸鈉溶液， 在75。C的溫度下進行，和所施加電流密度為8A/dm2，以及在5(TC應用 密度為6A/dn^的電流在硝酸中進行后續(xù)的電解處理
所述工藝的第五步預期進行可能有的酸洗和/或鈍化處理，以去除氧 化物層，除銹處理后可能的殘留物，和可能的下面的貧鉻層。
根據(jù)本發(fā)明，所述處理使用無機酸溶液和氫氟酸，在25X: 7(TC的溫 度下進行，優(yōu)選在30°C 60°C，所述氫氟酸的濃度為0~40g/L，優(yōu)選為 0 15g/L。在本發(fā)明的一個優(yōu)選方法中，'使用含有濃度為40g/L 200g/L的 硝酸的無機酸溶液，硝酸的濃度優(yōu)選為100g/L~140g/L。本發(fā)明的目的進一步包括其它處理，其中的無機酸由選自硝酸、硫酸和鹽酸的混合物組
成，在25"C 7(TC的溫度下進行所述處理，所述硝酸濃度為20g/L~120g/L， 所述硫酸濃度為30g/L~140g/L，所述鹽酸濃度為40g/L 180g/L。
后面的一種處理方法，其優(yōu)點在于，侵蝕性降低，不在鋼帶表面產 生強的化學侵蝕，因此不會影響表面本身的反射率和表面特征。
對于鐵素體鋼，優(yōu)選地，該處理使用上述基于硝酸但完全不含氫氟 酸的酸洗溶液，在25"C 4(TC的溫度下進行，優(yōu)選不高于30°C，可以形 成絡合物，也可以不形成絡合物。
出于工藝和安全原因，為了完全分離存在于加熱工段和冷卻工段的 不同氣氛，在加熱工段和冷卻工段之間設置一個密封的分離室。同樣地， 在冷卻工段下游設置一個密封的分離室，以防止?jié)撛诘目扇細怏w與空氣 接觸。所述分離室可以由裝有軟化水或其它液體例如油的虹吸管制成， 也可以由惰性氣體構成。
組成用于不銹鋼冷軋鋼帶的退火和酸洗生產線的主要工段在圖1中 示出，其中，采用本發(fā)明所描述的創(chuàng)新工藝所得到的產品，其表面質量 高，與目前采用BA處理所生產的產品的表面質量相當，但相對于BA生 產線，其成本更低，相對于CA&PL，其將對環(huán)境的影響降到最小。用參 考數(shù)字標示各個工段，其中，數(shù)字1標示將鋼帶加熱到65(TC 105(TC的 鋼帶加熱工段，數(shù)字2表示將鋼帶加熱到65(TC 120(TC的鋼帶加熱工段， 數(shù)字3表示將鋼帶冷卻到65(TC至熱化學或電解除銹工段溫度的鋼帶冷卻 工段，數(shù)字5表示裝備有化學池的酸洗和磨光/鈍化工段。
當使用不含氧氣和二氧化碳的氣氛時，第二加熱工段2裝備有加熱 設備，如輻射管、電阻加熱器和/或電感應加熱器和/或近紅外光譜(NIR)
加熱器。冷卻工段3含有一個或多個使用彼此不同的且保持分離的氣氛的模塊。
實施例l
本實施例描述了 AISI 304型奧氏體不銹鋼帶的退火和酸洗工藝，所 述鋼帶厚度為lmm，寬度為1270mm，冷軋壓下率為80%，表面粗糙度 (Ra)為0.08|im 0.10|am，鋼帶的剩余軋制潤滑油量小于10mg/m2，所 述鋼帶先在堿性溶液中除去潤滑油。為了得到大約為78噸/小時的生產速 率，在圖l所示的生產線中鋼帶以130米/分鐘的處理速度被處理。根據(jù) 本發(fā)明，在下列條件下進行操作
-在氧氣含量為1% 5%的氣氛下，將鋼帶加熱到900°C，鋼帶每個 面所接收的平均熱流為85kW/m2，相應的平均加熱速率約為40°C/s。所 述加熱在內部平均溫度為127(TC的熔爐中進行，總共持續(xù)約22秒。使用 自由火焰燃燒器達到所述溫度，以甲烷氣為燃料，空氣為助燃劑，燃燒 比(空氣-燃氣比)調整為10.5: 1;
-在氮氣氣氛中，在工段2中將鋼帶加熱30秒，從900'C升溫至 lll(TC。所述加熱在熔爐中通過電阻器完成。處理過程中，爐內溫度為 U70。C;
-在氮氣氣氛中，以20。C/秒的平均速率，將鋼帶冷卻到至少8(TC， 露點溫度小于l(TC;
-在濃度為160g/L土20g/L的中性硫酸鈉溶液中，進行第一次電解除
銹步驟；
-在濃度為50g/L的硝酸溶液中，在4(TC溫度下，進行第二次電解 除銹步驟；-在濃度為100g/L的硝酸溶液中，在4(TC的溫度下，進行鈍化步驟。 在這樣的條件下，可以得到表面反射率為50%的鋼帶，比傳統(tǒng)工藝 所得到的同等厚度的鋼帶的表面反射率大得多，該表面反射率在60°角 度下測量得到。在所述條件下鋼帶的生產率比BA生產線的生活率(約 20噸/小時)高出很多。在酸洗和鈍化步驟中，每處理一噸鋼材酸的消耗 量，比在同樣生產率下的傳統(tǒng)CA&PL生產線中使用同樣的酸處理同等寬 度和厚度的鋼帶所消耗的酸量降低約60%。這進一步決定了大大降低了 來自酸洗溶液的氮氧化物(Nox)排放量。
在冷卻步驟結束時，對鋼樣品進行的顯微試驗表明，氧化物層的厚 度為80nm 120nm，大大小于在傳統(tǒng)CA&PL生產線的退火周期內所得到 的氧化物層的厚度。 .
實施例2
本實施例描述了 AISI 304型奧氏體不銹鋼帶的退火和酸洗工藝，所 述鋼帶厚度為lmm，寬度為1520mm，冷軋壓下率為80%，表面粗糙度 (Ra)為0.06(mi 0.09nm。為了得到大約為103噸/小時的生產速率，鋼 帶以150米/分鐘的處理速度被處理。根據(jù)本發(fā)明，在下列條件下進行操 作
-在氧氣含量為1%的氣氛下，將鋼帶加熱到92(TC，鋼帶每個面所 接收的平均熱流為100kW/m2，相應的平均加熱速率約為50°C/s。所述加 熱在內部平均溫度為134(TC的熔爐中進行，總共持續(xù)約18秒。使用自由 火焰燃燒器達到所述溫度，以甲烷氣為燃料，空氣為助燃劑，燃燒比(空 氣-燃氣比)調整為10: 1;
-在氧氣濃度3%、 二氧化碳濃度約10%、水濃度約15%氣氛下，在工段2中將鋼帶加熱2秒 27秒，從920。C升溫至1120°C。所述加熱在內 部平均溫度為118(TC的熔爐中進行。使用自由火焰燃燒器達到所述溫度， 以甲垸氣為燃料，空氣為助燃劑，燃燒比(空氣-燃氣比)調整為11.5: 1;
-按下列步驟，將鋼帶冷卻至8(TC:
*在由來自進行第一加熱步驟的熔爐煙囪的煙氣所形成的冷氣氛
中，冷卻到650。C 550。C; *在空氣中，使用噴射冷卻器，從650。C 55(TC冷卻到30(rC 20(rC; *通過浸沒到水中，從300。C 20(TC冷卻到8(TC; -在濃度為180g/L±20g/L的中性硫酸鈉溶液中，在8(TC溫度下，進 行電解除銹；
-在濃度為120g/L±20g/L的不含濃度為10g/L的氫氟酸的硝酸溶液 中，在6(TC溫度下，進行酸洗和鈍化。.
在比在前的實施例更具酸洗侵蝕性的條件下可以得到表面反射率為 42%的鋼帶，其在60°角度時測量的表面反射率為42%,高于傳統(tǒng)工藝 所得到的同等厚度的鋼帶的表面反射率，該表面反射率在60°角度下測 量得到。在所述條件下鋼帶的生產率比BA生產線的生產率(約20噸/ 小時)高出很多。在酸洗和鈍化步驟中，每處理一噸鋼材酸的消耗量， 比在同樣生產率下的傳統(tǒng)CA&PL中使用同樣的酸處理同等寬度和厚度 的鋼帶所消耗的酸量降低約40%。這進一步決定了大大降低了來自酸洗 溶液的氮氧化物(Nox)排放量。 '
實施例3
本實施例描述了 AISI 304型鐵素體不銹鋼帶的退火和酸洗工藝，所 述鋼帶厚度為0.7mm，寬度為1270mm，冷軋壓下率為75%，表面粗糙度(Ra)為0.05)im 0.08^im。為了得到大約為55噸/小時的生產速率，鋼 帶以130米/分鐘的處理速度被處理。根據(jù)本發(fā)明，在下列條件下進行操 作
-在氧氣含量為5%的氣氛下，將鋼帶加熱到720°C，鋼帶每個面所 接收的平均熱流為50kW/m2，相應的平均加熱速率約為31°C/s。在加熱 爐中使用自由火焰燃燒器進行加熱，以甲垸氣為燃料，空氣為助燃劑， 燃燒比(空氣-燃氣比)調整為15: 1;
-在氮氣氣氛下，在工段2中將鋼帶加熱30秒，從720。C升溫至 890°C，露點溫度為5'C -1(TC。使用輻射管進行加熱，所述輻射管能產 生卯0。C的區(qū)域溫度，其裝機功率(由甲垸/空氣燃燒器提供)為6.8MW;
-在氮氣-氫氣濃度為90% 10%的氣氛中，以2(TC/秒的平均速率， 將鋼帶冷卻到8(TC，露點溫度小于-10'C;
在濃度為180g/L±20g/L的中性硫酸鈉溶液中，在75"溫度下，進 行電解除銹；
在濃度為100g/L的不含氫氟酸的硝酸溶液中，在3(TC溫度下，進行 酸洗和鈍化。
在這些條件下，可以得到表面反射率為49%的鋼帶，其在60°角度 時測量的表面反射率為49%,與BA生產線所生產鋼帶的表面反射率 (46% 51%)相近，高于傳統(tǒng)CA&PL工藝所得到的同等厚度的鋼帶的 表面反射率(30%~35%)，該表面反射率在60°角度下測量得到。該工 藝的生產率比BA生產線的生產率(約.20噸/小時)高出很多。
權利要求
1、一種用于扁平冷軋不銹鋼產品的連續(xù)退火和酸洗工藝，該產品厚度為0.3mm～4mm，表面粗糙度Ra＜0.50μm，可去除油污，所述工藝包括以下步驟-第一加熱步驟，在氧含量為0.5％～12％的氣氛中，利用鋼帶每個面所接收的15kW/m2～300kW/m2的平均熱流，加熱到溫度650℃～1050℃；-第二加熱步驟，在氧化劑和/或惰性劑的存在下，或者可選擇地，在惰性劑和/或還原劑的存在下，加熱10秒～200秒，達到溫度650℃～1200℃；-至少一冷卻步驟，在氧化劑和/或惰性劑、或者惰性劑和/或還原劑的存在下，冷卻到溫度650℃至室溫；-至少一熱化學或電解除銹步驟；-在溫度25℃～70℃，使用含有無機酸溶液的酸洗池進行酸洗和/或鈍化步驟，酸洗池中含有濃度為0～45g/L的氫氟酸。
2、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，在第二加熱步驟和冷卻步驟 中，氧化劑選自氧氣、水和二氧化碳，惰性劑為氮氣，還原劑為氫氣。
3、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，對于厚度為0.3mm 2.0mm 的鋼帶，利用鋼帶每個面所接收的范圍在45kW/m2 175kW/m2內的平均 熱流進行第一加熱步驟，且氧氣的濃度為0.5%~5%。
4、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，對于厚度為0.8mm 3.5mm 的鋼帶，在第一加熱步驟中，利用鋼帶每個面所接收的范圍在 120kW/m2~300kW/m2內的平均熱流進行第一加熱步驟，且氧氣的濃度為 0.5% 5%。
5、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，在第一加熱步驟中，加熱到 600。C時，鋼帶每個面所接收的平均熱流為l50kW/m2 300kW/m2。
6、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，在第一加熱步驟中，氣氛中的氧氣含量是在距離鋼帶表面50mm 200mm處測量的。
7、 根據(jù)權利要求l、 2、 3、 4、 5和6所述的工藝，其中，在第二加 熱步驟在含有氮氣-氫氣混合物、露點溫度為-30'C l(TC的氣氛中進行， 氮氣和氫氣的濃度分別為0 98%和100 2%。
8、 根據(jù)權利要求7所述的工藝，其中，第二加熱步驟是在含有氮氣 的氣氛中進行的，露點溫度優(yōu)選為-6(TC l(TC。
9、 根據(jù)前述權利要求的任意一項所述的工藝，其中，冷卻步驟是在 含有氮氣-氫氣混合物的氣氛中進行的，氫氣濃度為0 50%，露點溫度 為-60。C 10。C。
10、 根據(jù)權利要求9所述的工藝，其中，冷卻步驟是在含有氮氣的 氣氛中進行的，露點溫度為-3(TC l(TC。
11、 根據(jù)前述權利要求的任意一項所述的工藝，其中，優(yōu)選地，至 少包括如下順序的三個冷卻步驟-在含有氮氣和氫氣混合物的氣氛中，冷卻到在750'C 50(TC范圍內 的第一溫度，氫氣濃度為0 50%，露點溫度為-6(TC l(TC;-在含有空氣的氣氛中，從75(TC 50(TC范圍內的第一溫度冷卻到在 300°C 200°C范圍內的第二溫度；-通過水從300。C 20(TC范圍內的第二溫度冷卻到室溫。
12、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，在含有氮氣和氫氣混合物 的氣氛中，冷卻到溫度550。C 450。C,氫氣濃度為0 50%，露點溫度為 -60°C 10°C，其中，優(yōu)選使用溶解的鹽進行熱化學除銹。
13、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，在濃度為130g/L 210g/L 的中性硫酸鈉溶液中，在溫度4(TC 9(TC下；或在濃度為40g/L~150g/L 的硫酸溶液中，在溫度25。C 50。C下；或在濃度為50g/L 150g/L的硝酸溶液中，在溫度30。C 7(TC下，進行至少一個電解除銹步驟。
14、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，使用含有濃度為40g/L 200g/L 的硝酸以及濃度為0g/L 40g/L的氫氟酸的溶液，進行酸洗和/或鈍化步驟。
15、 根據(jù)權利要求13所述的工藝，其中，使用濃度為100g/L~140g/L 的硝酸溶液和濃度為0g/L 15g/L的氫氟酸，在溫度3(TC 6(TC下，進行 酸洗和/或鈍化步驟。
16、 根據(jù)權利要求1~13的一項或多項所述的工藝，其中，使用無機 酸溶液，在溫度3(TC 6(TC下，進行酸洗和/或鈍化步驟，所述無機酸溶 液選自-濃度為20g/L~120g/L的硝酸，或者； -濃度為30g/L 140g/L的硫酸，或者； -濃度為40g/L~180g/L的鹽酸。
17、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，對于鐵素體鋼，在硝酸溶 液中，在溫度25"C 4(TC下進行鈍化步驟。
18、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，其中，使用含有濃度為0 20g/L 的氫氟酸的溶液，在溫度30。C 6(TC下，進行酸洗和/或鈍化步驟。
19、 根據(jù)權利要求1所述的工藝，.其中，扁平冷軋不銹鋼產品的粗 糙度Ra〈0.10nm。
20、 一種采用根據(jù)前述權利要求的一個或多個所述的連續(xù)方法的裝置，包括-第 一 加熱工段(1 )，使用施加于鋼帶的平均熱流30 kW/m2 400kW/m2，在氧氣濃度為0.5% ~ 12%的氣氛中，將鋼帶加熱到 650。C 1050。C;-第二加熱工段(2),在氧化劑和/或惰性劑的存在下，或者可選擇 地，在惰性劑和/或還原劑的存在下，在10秒~200秒的時間內將鋼帶加熱到650°C 1200°C;-至少一個冷卻工段(3)，在氧化劑和/或惰性劑的存在下，或者可 選擇地，在惰性劑和/或還原劑的存在下，將鋼帶冷卻到65(TC至室溫；- 一個或多個熱化學或電解除銹工段(4);- 一個低侵蝕性酸洗和鈍化工段(5)，在溫度25 7(TC下，提供有 含有無機酸和HF的溶液的酸洗池，氫氟酸的濃度為0~40g/L。
21、 根據(jù)權利要求20所述的裝置，其中，第一加熱工段提供有使用 燃燒器的熔爐，以保證預期的熱流，使用下列類型的燃燒器，也可共同 使用-自我再生燃燒器； -自我恢復燃燒器； -高對流交換火焰沖擊燃燒器。
22、 根據(jù)權利要求20所述的裝置，其中，使用甲垸氣和/或天然氣和 /或液化石油氣LPG作為燃料，并使用空氣和/或預加熱到65(TC的空氣和 /或氧氣濃度為31%的富氧空氣和/或純氧氣作為助燃劑。
23、 根據(jù)權利要求20所述的裝置，其中，當使用不含氧氣和二氧化 碳的氣氛時，第二加熱工段使用輻射管、電阻加熱器和/或電感應加熱器 和/或近紅外光譜加熱器的加熱設備進行加熱。
24、 根據(jù)權利要求20所述的裝置，其中，冷卻工段由一個或多個使 用彼此不同的且保持分離的氣氛的模塊組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種諸如不銹鋼帶材的扁平冷軋產品的連續(xù)退火和酸洗工藝，以獲得具有生產率高且低環(huán)境影響的高表面質量產品。該工藝包括以下步驟在氧含量為0.5％～12％的氣氛中，加熱到650℃～1050℃；在氧化劑和/或惰性劑的存在下，加熱10秒～200秒，升溫到650℃～1200℃；在氧化劑和/或惰性劑的存在下，冷卻到650℃至室溫；進行熱化學或電解除銹，最后利用含有無機酸溶液的酸洗池可能地進行酸洗和/或鈍化。
文檔編號C21D9/52GK101558173SQ200780042207
公開日2009年10月14日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權日2006年11月14日
發(fā)明者亞歷山德拉·普里馬韋拉, 亞歷山德羅·杜爾切蒂, 盧卡·拉坦齊, 尼科萊塔·扎凱蒂, 斯特凡諾·盧佩里, 米洛拉德·帕夫利切維奇, 西蒙娜·加尼納 申請人:丹尼利機械設備股份公司;材料開發(fā)中心股份公司