【正文】 根 據(jù)產(chǎn)量和帶鋼運(yùn)行速度以及帶鋼的懸垂曲線而定，爐堂的寬度視所生產(chǎn)的帶鋼寬度 而定。但在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，因冷帶退火 酸洗后的帶鋼是最終成品，選用水冷對(duì)帶鋼表面質(zhì)量會(huì)有一定的影響，所以，通常 不采用水冷而采用霧冷的冷卻方式。但是，氣墊式冷卻一般只適用于薄規(guī)格的帶鋼（厚度 ≤），而且控制比較困難，如果帶鋼過厚，采用氣墊式冷卻時(shí)容易形成垂帶現(xiàn)象，影響帶鋼表面質(zhì)量。奧氏體 304 不銹鋼的退火冷卻曲線見 下 圖 。 根據(jù)空燃比的設(shè)定原則和 上 圖所顯示的氧含量與空燃比的關(guān)系，連續(xù)退火 爐的加熱段氧含量應(yīng)控制在 2～ 6％之間。但當(dāng)帶鋼厚度很薄時(shí)，其帶鋼運(yùn)行速度會(huì)很大，可能會(huì)超過機(jī)組 機(jī)械設(shè)備所設(shè)計(jì)的速度范圍，此時(shí)，帶鋼的運(yùn)行速度就不能純粹按照 TV 值的計(jì)算公 式進(jìn)行選取，只能選取機(jī)組所設(shè)定的最高的運(yùn)行速度。 ? TV 值的選取十分關(guān)鍵，其主要根據(jù)產(chǎn)量、鋼種、產(chǎn)品的規(guī)格、產(chǎn)品所占的比例、 年可作業(yè)的時(shí)間來確定的。 ? 根據(jù)退火工藝要求，目前世界上成熟的爐型有周期式退火爐和連續(xù)式退火爐。奧氏體不銹鋼的冷卻速度和含碳量有著密切的關(guān)系，隨著碳含量的增 加冷卻速度越快。 ? 對(duì)馬氏體不銹鋼來說，熱帶退火采用周期式退火爐，冷帶退火采用連續(xù)退火爐。 ? 不銹鋼冷帶退火的目的和退火爐型的選擇 ? 不銹鋼的退火工藝根據(jù)鋼種和來料的不同而不同，其所采用的退火設(shè)備也不相 同。為此，先進(jìn)成熟、經(jīng)濟(jì)可靠 的生產(chǎn)工藝和合理的設(shè)備配置是保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足產(chǎn)量要求關(guān)鍵所在。為節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，對(duì)機(jī)組產(chǎn)生的廢氣、廢酸、廢中 性鹽的回收處理工藝進(jìn)行研究，選用最適合機(jī)組生產(chǎn)需要的回收處理方式，以最大 程度降低排放濃度和排放量；同時(shí)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝的需要，對(duì)各段產(chǎn)生的廢熱氣 或漂洗水采用不同的循環(huán)利用，比如，爐子預(yù)熱段采用后續(xù)加熱段的廢熱氣進(jìn)行預(yù) 熱，漂洗段的預(yù)沖洗段采用逐級(jí)逆流方式循環(huán)利用漂洗水的工藝進(jìn)行分析，以降低 能耗，減少排放，保護(hù)環(huán)境。自主集成退火 和酸洗設(shè)備在大大節(jié)省投資成本的同時(shí)還會(huì)帶動(dòng)國內(nèi)的制造業(yè)、加工業(yè)，推動(dòng)國內(nèi) 的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前世界上已有多個(gè)生產(chǎn) 廠家采用該生產(chǎn)工藝生產(chǎn)不銹鋼，主要有美國的 AK 鋼鐵公司 Rockport 廠、韓國浦 項(xiàng)鋼鐵公司第二冷軋廠、日本新日鐵八幡廠、寶鋼股份不銹鋼分公司等 。 ? 直接軋制退火酸洗不銹鋼帶生產(chǎn)工藝 ? 該工藝是 20 世紀(jì) 90 年代初國際上新開發(fā)的冷軋不銹鋼生產(chǎn)方式，即熱軋不銹 鋼原料卷直接經(jīng)過軋制、退火、酸洗連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)冷軋不銹鋼帶。 ? 隨著不銹鋼消費(fèi)領(lǐng)域的多樣化和消費(fèi)升級(jí)以及中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國內(nèi)不銹 鋼的人均消費(fèi)將會(huì)持續(xù)增加，若按照年增幅 10%的速度平穩(wěn)發(fā)展， 2023 人均消費(fèi)量 達(dá)到 接近發(fā)達(dá)國家消費(fèi)水平，以屆時(shí) 14 億左右人口計(jì)算，消費(fèi)總量為 980 萬噸， 假定 2023 年后以 7%的速度增加，則 2023 年人均消費(fèi)量為 ，費(fèi)總量達(dá) 萬噸。國產(chǎn)不銹鋼材 自給率達(dá)到 60％，比 2023 年提高 10％；冷軋寬板自給率達(dá)到 85％，比 2023 年提高 14％ [14~15]。我國十年來不銹鋼消費(fèi)量、產(chǎn)量、進(jìn)口量如圖 11 所示。不銹鋼市場(chǎng)以工業(yè)和國防尖端部門需要為主， 基本上靠國產(chǎn)，生產(chǎn)能力與需求基本平衡。尤其是大城市和沿海城市，使用不銹鋼的數(shù)量超過歐美國家，如不銹鋼旗桿、 街道護(hù)欄、過街天橋、指示牌、垃圾桶、廣告牌、候車亭、交通指揮亭等基本實(shí)現(xiàn) 不銹鋼化。 ? 雖然，我國的不銹鋼生產(chǎn)能力已經(jīng)大幅度提高，但據(jù)統(tǒng)計(jì)，到 2023 年，我國 還存有 70 萬 t 的冷軋不銹鋼產(chǎn)品缺口量，而且從人均消費(fèi)看，我國不銹鋼人均消費(fèi) 量為 ，世界平均水平為 ，發(fā)達(dá)國家水平為 ，剛達(dá)到世界平均水平。臥式退火爐將加熱段爐膛 上部全部連通，使煙氣全部流入預(yù)熱段對(duì)帶鋼進(jìn)行預(yù)熱，充分利用煙氣 余熱，提高爐子的熱效率，節(jié)約能源。從產(chǎn)品表面質(zhì)量和生產(chǎn)成本上看，由于國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)在一 定程度上還落后于國外的一些生產(chǎn)廠，如新日鐵、米塔爾、 AK 公司、蒂 森克虜伯等，一些高、精、尖的產(chǎn)品仍舊需要進(jìn)口。 “ V”型淺槽體的設(shè)計(jì)使酸液從槽體兩側(cè)順著帶鋼直接噴射到帶鋼的 上下表面，增加酸液與帶鋼直接接觸的時(shí)間，縮短酸洗時(shí)間，減少酸耗， 提高酸洗效果。近 年來我國的寧波寶新、太鋼、青島浦項(xiàng)、張家港浦項(xiàng)、酒鋼、寶鋼股份不銹鋼分公 司、上海 SKS、廣州 LISCO 相繼建成投產(chǎn)或正在建設(shè)不銹鋼熱帶連續(xù)退火、酸洗線 (HAPL)和不銹鋼冷帶連續(xù)退火、酸洗線 (CAPL)，這表明我國不銹鋼帶鋼生產(chǎn)技術(shù)日 趨成熟。主 要為用不銹鋼板材再加工成焊管和制成不銹鋼制品，以適合家庭和城市使用。 ? 近十年來中國不銹鋼得到飛速發(fā)展：進(jìn)入 90 年代中期，我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā) 展拉動(dòng)不銹鋼消費(fèi)的增長(zhǎng)，消費(fèi)量連年提高，從 1995 年的 75 萬噸發(fā)展到 2023 年的 522 萬噸，十年增長(zhǎng)六倍， 2023 年我國已成為世界第一大不銹鋼消費(fèi)國。 ? 2023 年不銹鋼材產(chǎn)量 萬噸，比 2023 年增加 184 萬噸。 預(yù)計(jì)到 2023 年國內(nèi)粗鋼產(chǎn)量在 ～ 億噸左右，屆時(shí)不銹鋼的表觀需求量為 810～ 870 萬噸左右。 國內(nèi)外不銹鋼帶的生產(chǎn)工藝流程 ? 目前世界上冷軋不銹鋼帶的生產(chǎn)工藝主要有 3 種：傳統(tǒng)冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)工藝； 直接軋制退火酸洗不銹鋼帶生產(chǎn)工藝；全連續(xù)式 5 機(jī)架冷連軋生產(chǎn)工藝 。但該工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī) 格偏厚，最薄規(guī)格為 1mm，適應(yīng)市場(chǎng)所需產(chǎn)品規(guī)格范圍較窄，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)較 單一的產(chǎn)品，產(chǎn)品表面質(zhì)量相對(duì)略低 。但 是，到目前為止，國內(nèi)幾家大型不銹鋼生產(chǎn)廠所建設(shè)的 10 多條冷軋不銹鋼退火酸洗機(jī)組均從國外引進(jìn)，僅有少部分設(shè)備是國內(nèi)合作制造的，我國自主集成生產(chǎn)設(shè)備的能力是相當(dāng)?shù)谋∪酢，F(xiàn)代化大型鋼鐵生產(chǎn)廠是我國的能源消耗大戶，同時(shí)也是各種廢氣、廢水的 排放大戶。熱軋不銹鋼卷（俗稱黑卷）在進(jìn)入冷軋機(jī)進(jìn)行軋制之前一般都要進(jìn)行退火、 酸洗，其目的主要是通過退火使熱軋卷軟化、調(diào)整晶粒度或提高塑性，再經(jīng)酸洗后 除去在熱軋或退火過程中生成的氧化鐵皮等雜質(zhì) 。 ? (3)采用換熱器對(duì)助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱至 400℃ 以上，供低 NOx 燒嘴使用。 ? 連續(xù)退火爐特點(diǎn)： ? 1)退火時(shí)間短； ? 2)表面氧化鐵皮少； ? 3)帶鋼受熱均勻； ? 4)帶鋼冷卻均勻。 ? 這種爐子在以往的溫度設(shè)定時(shí)，一般不取太大的溫 度落差（即爐溫與板材之溫差），如帶鋼加熱溫度在 1010～ 1150℃ ，爐膛溫度控制 在 1100～ 1200℃ 。 從圖中可以看出隨著鋼中的碳含量的增加必須提高冷卻速度，以防止碳化物析出。 ? 同時(shí)，目前連續(xù)爐主要有臥式爐和立式爐兩種。在設(shè)計(jì) 過程中，年作業(yè)時(shí)間可依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。空燃比：實(shí)際用空氣量 /理論所需空氣量， 是燃燒管理的重要指標(biāo)。 ? 冷軋后的不銹鋼退火主要目的是加熱再結(jié)晶退火，退火爐的退火溫度設(shè)定必需能使鋼充分軟化，再結(jié)晶完全。 ? 從上述退火冷卻曲線可以看出，帶鋼在退火爐內(nèi)的溫度隨加熱時(shí)間而逐漸升高，加熱到所需的熱處理溫度后進(jìn)行快速冷卻。 ? 本文根據(jù) A 廠實(shí)際生產(chǎn)的厚度為 ，寬度為 1250mm 的奧氏體 304 不銹鋼的要求，進(jìn)行分析研究其冷卻工藝和冷卻介質(zhì)的選擇。 ? 據(jù)冷卻速率與帶鋼厚度的關(guān)系可以看出，帶鋼越厚，其所需的冷卻時(shí)間越長(zhǎng)， 所適應(yīng)的冷卻速率越低，對(duì)于厚度為 的奧氏體不銹鋼其帶鋼運(yùn)行速度為110m/min，帶鋼溫度在 850℃ ～ 500℃ 之間時(shí)的冷卻速率選擇為 65～ 70℃ /s 是比較合 適的。但為了改善薄規(guī)格產(chǎn)品的對(duì)中，防止 帶鋼在爐內(nèi)跑偏，在設(shè)計(jì)過程將帶鋼張力提高到 5～ 8 N/mm2。在爐膛寬度設(shè)計(jì)時(shí)，考 慮到帶鋼在臥式爐內(nèi)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，爐膛的寬度設(shè)計(jì)要比實(shí)際最寬帶鋼大， 其設(shè)計(jì)余量還需根據(jù)機(jī)組的帶鋼跑偏檢測(cè)和糾偏裝置的能力。同時(shí)為了便于今后爐內(nèi)設(shè)備的檢修，根據(jù)人員通行的凈空要求，爐膛高度凈空需大于 ， 所以退火爐的爐膛高度在滿足最大帶鋼懸垂高度的前提下需結(jié)合檢修的凈空要求進(jìn)行選取，即選取爐膛高度為 2200mm 是比較合適的。 ? 冷卻段數(shù)量的選取 ? 退火后的冷卻對(duì)材料的性能和板形都有很大的影響，而且不同的鋼種和產(chǎn)品厚 度的冷卻條件不同，在設(shè)定冷卻條件時(shí)必需十分慎重，特別是冷卻速率和冷卻均勻 性的控制。該冷卻段設(shè)置的目的主要是避免將帶鋼從退火爐中托出來時(shí)因帶 鋼的溫度過高而損壞機(jī)組的其它設(shè)備。 加熱段 加熱段采用燃?xì)馊紵苯蛹訜?，使帶鋼達(dá)到所需的最終退火溫度。檢修門用于操作人員在檢修時(shí)進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行設(shè)備維修和；窺視孔用于操作人員實(shí)時(shí)觀察爐內(nèi)燒嘴的火焰形狀和帶鋼的運(yùn) 行情況，以判別燒嘴燃燒情況和帶鋼的垂直度； ? 力計(jì)，用以檢測(cè)爐內(nèi)的壓力；當(dāng)爐內(nèi)壓力超 過設(shè)定值時(shí)，燃?xì)庵鞴艿郎系陌踩y將自動(dòng)切斷燃?xì)獾墓?yīng)； ? 9. 每段加熱段都設(shè)有一套鋯材氧含量分析儀，用于檢測(cè)爐內(nèi)的氧含量，以控制空燃 比； ? 10. 帶鋼在退火爐加熱段內(nèi)運(yùn)行了近 100m 后，由于張力控制等原因會(huì)產(chǎn)生一定跑偏， 為確保帶鋼在后續(xù)冷卻段內(nèi)的正常運(yùn)行，此時(shí)在退火爐出口設(shè)置跑偏裝置，其糾 偏能力為177。該冷卻段的冷卻方式和冷卻段的組成在 節(jié) 已經(jīng)論述，其設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是如下： ? (5 段 )＋高壓霧冷段 (1 段 )的組合冷卻方式； ? 20 組不銹鋼空氣噴頭，均勻布置在冷卻段槽體內(nèi)，確?？諝? 均勻的噴射到帶鋼的上下表面；每個(gè)噴頭都帶有一套手動(dòng)調(diào)節(jié)閥和鎖緊裝置，以 確保恒定的空氣流量和壓力； ? ，一旦出現(xiàn)空氣斷流或壓力過低，將自動(dòng)將信號(hào)傳入控 制系統(tǒng)，使機(jī)組停止運(yùn)行； ? “ V”型，以方便收集從帶鋼表面落下的雜質(zhì)； ? 5. 高壓霧冷段用壓縮空氣將水霧化，與高速空氣一起噴射到帶鋼表面，霧冷段共設(shè) 有 10 個(gè)噴嘴，交叉均勻的布置在冷卻段槽體內(nèi)，確保帶鋼上下表面的均勻冷卻； ? 6. 干燥段出口側(cè)設(shè)有高溫計(jì)，以檢測(cè)帶鋼的溫度，并將其反饋至冷卻段的控制系統(tǒng)， 以調(diào)節(jié)高壓霧冷段噴嘴的開啟數(shù)量和流速；確保干燥段出口處的帶鋼溫度控制在 80℃ 左右； ? 7. 干燥段采用熱空氣吹掃的干燥方式，去除帶鋼表面的水滴和雜質(zhì)；該段共一段， 約 5m； A 廠的干燥段布置見 下 圖 ； ? 8. 為確保干燥效果，降低熱空氣的消耗，在干燥段入口處設(shè)有一對(duì)擠干輥，用以去 除帶鋼表面過多的水分； A 廠的干燥段入口擠干輥見圖。并根據(jù)不銹鋼產(chǎn) 品鋼種的退火和冷卻曲線，確定爐溫的選取、冷卻方式和冷卻介質(zhì)的選用。 ? 為解決帶鋼在退火爐內(nèi)因加熱段過長(zhǎng)而產(chǎn)生垂帶現(xiàn)象，采用了圓盤支撐輥裝 置和圓盤輥架換輥裝置，實(shí)現(xiàn)在線換輥，較少換輥時(shí)間，提高退火爐作業(yè)率。 ? 隨著不銹鋼酸洗工藝的不斷發(fā)展，近年來酸洗工藝和設(shè)備正越來越為適應(yīng)環(huán)保 和改善工作條件而不斷改進(jìn)，其酸洗工藝的種類和發(fā)展史如下： ? ① 化學(xué)酸洗：利用 HNO3和 HF的混合酸進(jìn)行化學(xué)酸洗。 ? 在新建的機(jī)組中大都采用中性鹽方法，至今 RUTHNER已向全世界供應(yīng)了 70多套生產(chǎn)設(shè)備，其工藝在世界范圍內(nèi)得到了廣泛地應(yīng)用。 冷軋不銹鋼的連續(xù)酸洗工藝的選擇 ? 本文所基于的 A 不銹鋼生產(chǎn)廠的連續(xù)酸洗線，建設(shè)于 2023 年，其采用酸洗工 藝即是目前世界上最為廣泛采用的中性鹽電解酸洗法。 ? 而堿液（鹽浴）＋電解酸洗＋化學(xué)酸洗的酸洗方 式因采用近 500℃ 的高溫熔融強(qiáng)堿液，如果進(jìn)行高速生產(chǎn)，高溫的熔融強(qiáng)堿液會(huì)飛濺 出來，工作環(huán)境極差。安全系數(shù)的選擇可以根據(jù)實(shí)際操作 操作人員的水平和今后生產(chǎn)過程中來料的板型的好壞程度進(jìn)行選取。 ? 本文所針對(duì)的 A 廠的酸洗段各段的實(shí)際長(zhǎng)度和酸槽數(shù)量如下： ? 1) Na2SO4 電解酸洗槽 ? PP 槽體，共 68m， 3 個(gè)酸槽，其中 2 個(gè)為 22m， 1 個(gè)為 24m ? 2) HNO3 電解酸洗槽 ? PP 槽體，共 24m， 1 個(gè)酸槽 ? 3) HNO3+HF 混酸槽 ? PP 槽體，共 44m， 2 個(gè)酸槽，每個(gè)為 22m ? 從上述的計(jì)算結(jié)果和 A 廠實(shí)際配置可以看出，兩者的選擇配置基本一致。 ? 各段的具體配置如下： ? 1. 堿液浸洗槽：溶液濃度為 20～ 30％的堿液，溫度為 70～ 90℃ ；堿液由噴嘴直接噴 射到帶鋼表面，帶鋼邊運(yùn)行