冷轧不锈钢退火酸洗线的几种工艺分析

侯俊卿

摘要 介绍了几种冷轧不锈钢退火酸洗线的工艺流程及特点，并对几种工艺进行了简要对比分析对于今后不锈钢退火酸洗工艺的选择有一定参考作用。

关键词 不锈钢 退火 酸洗 节能

一、前言

不锈钢经冷轧成薄板后，强度和硬度大大提高，成型性能差，无法直接进入市场中使用，需要进行后续处理。冷轧不锈钢退火酸洗线的作用是对冷轧薄板进行加工退火，消除带钢应力，将加工退火过程中产生的锈皮去除，最后经精整矫直处理，提高钢带的表面质量，得到最终产品。不锈钢退火酸洗工艺如何做到低成本，低排放，节能环保，成为当前我们的重点关注问题。

二、冷轧不锈钢退火酸洗线的幾种工艺及特点

（一）传统工艺

传统的冷轧不锈钢退火酸洗机组工艺布置主要由以下几部分组成：（1）入口区：由开卷机，矫直机，剪切机等组成，主要负责开卷。（2）焊机：一般采用窄搭接缝焊机，采用“先缝焊、后滚压”的工艺进行焊接。（3）脱脂段：一般分为喷洗区，刷洗区，清洗段，干燥区四个功能区段。脱脂介质为碱液或漂洗段热水，采用气刀干燥。（4）活套：入口活套和出口活套都是水平活套。（5）退火炉：一般采用水平悬索式燃气退火炉，将钢带加热到1050～1150℃，消除钢带轧延过程中产生的加工硬化和内应力。主要由预热段+加热段+空气冷却段+水雾冷却段+热风干燥段组成。（6）酸洗段：目的是去除钢带表面在炉区退火过程中产生的锈皮。按照功能区段可以划分为中性盐电解区、刷洗区、混酸酸洗区、最终清洗段和干燥机。酸洗工艺采用“中性盐电解+混酸酸洗”工艺。（7）出口段：主要由平整机，卷取机，剪切机等组成，完成钢卷的分卷收卷功能。

（二）德国汉高环保型不锈钢酸洗技术（无硝酸酸洗）

该技术与传统工艺的区别仅在酸洗段不同：

机理：此工艺是在硫酸中加入氢氟酸、过氧化氢、稳定剂、湿润剂，从而组成H₂SO₄、HF、H₂O₂体系的混合酸洗液，初配时还需加入Fe³⁺，依靠Fe³⁺的氧化性来诱发硫酸与氧化铁皮反应，借助于氢氟酸的活化作用，使酸液透过氧化皮的裂隙，进入氧化皮下最易反应的贫铬层。使酸很易与Cr、Fe反应并产生大量氢气，靠氢的剥离作用，将氧化皮撕裂、脱落。

工艺流程：预热—碱浸—淬水—漂洗—H₂SO₄预酸洗—漂洗——Cleanox酸洗—高压水喷淋—HNO₄钝化—高压水喷淋—中和。

主要优点：（1）技术先进环保，酸洗时不产生氮氧化物，废气、废水、废酸、废渣中的有害物少，不含难于处理的硝酸盐，三废处理费用低；（2）适用性广，可处理奥氏体、马氏体、铁素体等任何钢种的管材、线材、板材；（3）工艺自动控制，酸洗过程中只溶解氧化皮，不溶解基体，金属损失少；（4）酸洗效率高、表面质量好；（5）酸液寿命长，节省化学品。

（三）DalnoxBrightTM技术

与传统CAPL相比，DaInoxBright的关键在于大大降低了退火过程中的氧化。因此，省去或减少了化学酸洗处理，从而使得表面质量提高，避免酸洗处理并减少废液中和量。采用特殊的带钢热循环和在每个处理工序严格控制退火气氛（加热和冷却）实现氧化膜形成的控制，特别注意温度较高的工序。

DaInox Bright工艺技术的基本工序有：（1）在受控氧化气氛中最初的快速加热段，在该段氧化物集结和氧化薄膜形成；（2）第二退火段，为了限制氧化层长大，在非氧化气氛（N2）中完成金相转变（达到所要求的力学性能、晶粒尺寸、碳化物溶解等等）；（3）冷却段，避免碳化物析出的冷却速度，非氧化性气氛；（4）电解除鳞段合理设置；（5）轻微化学酸洗段，降低环境冲击和表面钝化。

主要优点：（1）具有和传统退火酸洗线相同的生产能力；（2）高的灵活性，无论是生产2D产品的表面还是接近于2R的表面；（3）减少甚至取消化学酸洗，从而节约了设备投资和管理成本；（4）减轻对于环境的影响，从而降低了排放和废物中和处理的费用；（5）更好的产品表面质量，接近2R；（6）该技术对新建工厂和现有工厂改造都适合。对于改造，只需改造炉子段，而无需对酸洗段做任何改变，仅由于减少了带钢的氧化，从而提高了产量而获得盈利。

三、对比分析

（1）技术成熟度。传统的冷轧不锈钢退火酸洗线发展到现在已经非常成熟，所有设备均可国内制造，产品质量完全可以满足要求；德国汉高环保型不锈钢酸洗技术（无硝酸酸洗）近些年也在国内上马了好多套，经过实际生产证明，技术成熟可靠，产品质量满足要求；DaInox Bright工艺技术尚在设备实验阶段，虽说实验结果产品表面可达2R等级（介于2B-2D与BA之间），但目前国内没有相关产线的报道，成熟性有待考证。

（2）环保角度。由于汉高采用的是无硝酸酸洗技术，酸洗时不产生氮氧化物，废气、废水、废酸、废渣中的有害物少，不含难于处理的硝酸盐，对环境的危害最小，环保成本低；Dalnox Bright工艺技术由于减少了氧化层，可适当减少或取消酸洗段，对环境的影响次之；传统工艺酸洗采用“中性盐电解+混酸酸洗”工艺，在混酸酸洗过程中有大量NO和NO₂产生，统称为NOx气体。这些NOx气体都是有害的，不能直接排放到大气中，必须经由脱硝系统处理后转化成无害的N₂排放，因此环保成本最高。

（3）运营成本。就现有的无硝酸酸洗生产线与传统工艺成本对比，无硝酸酸洗成本比传统工艺高约5元/吨，DaInoxBright工艺目前没有确切数据，但经过大概成本评估，DaInoxBright工艺与传统退火酸洗工艺相比，生产AISI 304成本可以降低35%～40%左右。

四、结语

目前国内的冷轧不锈钢退火酸洗线大部分采用的是传统工艺路线。随着居民对环境关注度的持续提升，国家狠抓环保以及各不锈钢企业对于低成本，高质量的追求，随着新工艺技术的逐步完善，预计今后无硝酸酸洗技术和Dalnox Bright工艺技术将会得到快速发展。