铁素体不锈钢在制糖工业中的应用

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铁素体不锈钢在制糖工业中的应用

    过去，制糖工业几乎全部采用成本低廉的碳钢材质制造设备。粉尘、潮湿、高温、酸等充斥在环境中暴露了常规钢的缺陷。事实证明碳钢由于在耐腐蚀和耐磨方面的性能较差，经济效应差。
    近年，各国制糖厂进行了大量的材料性能测试实验。重点监测表面情况，材料厚度，沉淀和腐蚀（常规腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和微生物腐蚀）情况。证明铁素体不锈钢是制糖工业理想的材料。
    现在，一些国家制糖厂强制使用不锈钢设备。使用不锈钢初期投入成本高于碳钢，但后期维护成本少。由于铁素体不锈钢耐蚀性、耐磨性、高强度、不含镍、铁素体价格便宜稳定，使得铁素体不锈钢具有优良的寿命期成本效应，成为制糖工业中常规碳钢的理想替代品。
    铁素体410
    铁素体410具有良好的耐磨性是制糖厂传送带的理想材料。使用铁素体410做成的传送设备使用六年后表面仍保持光亮。碳钢制成的传送装备，由于糖浆的腐蚀作用，在表面留下很多点蚀的孔洞。
    铁素体410的耐腐蚀性在高温高湿的冷凝管，湿热环境中的导管，糖浆罐的腐蚀性环境中得到很好的体现。简单而言，铁素体410是糖浆罐顶部的理想材料。由于耐腐蚀性和无脆化倾向等性能，铁素体410还是锅炉排气洗涤塔结构的理想材料。
    铁素体439 和444
    铁素体439具有很好的耐腐蚀性能，它除在多步蒸发处理过程中的硫化和最后两部蒸发环节（需用316奥氏体不锈钢）不能使用外，可以在其他制糖设备中使用。该钢种广泛应用于初期蒸发过程和锅炉容器。
    铁素体不锈钢444有很好的耐腐蚀性和耐氧化性（和304和316相似），但铁素体不锈钢444比316有更好的耐点腐蚀性能。
    439和444良好的机械性和高耐腐蚀性可以降低管材的壁厚（从碳钢的2.65mm到铁素体439和444管材的1.2/1.5mm），壁厚的降低可以降低使用成本，增加了热导率。事实上，439和444（和410）的热导率比奥氏体304要高。439和444的热延伸率达到25%，该延伸能力超过了蒸发胀管到蒸发设备多孔板的要求。
    碳钢表面粗糙会促使氧化物或固体在表面富集形成，这将影响材料的热交换能力。而铁素体444和439在表面上不易形成氧化物或固体。从另外角度讲，不锈钢的热交换能力要比碳钢高。还有一个重要性能是不锈钢容易清洗。
    不锈钢在与食品接触时表现为化学中性，因此不影响糖的口味和外观，表现微生物中性，因此不会影响微生物群的增长。即使出现微生物也容易清除。由于不锈钢的耐蚀性和耐磨性，制糖设备保持完好，意味着最终产品中没有金属离子。
    图4显示，厚度为1.5mm的铁素体439不锈钢作为煮沸设备的内壁覆盖在碳钢表面，使用12年后仍保持完好，但是碳钢制成的煮沸锅表面形成了大量的环氧化合物，该环氧化合物层可能会混入糖中，影响糖的质量。
    图5（a、b）显示铁素体不锈钢在蒸发加热设备的应用，该蒸发设备由铁素体不锈钢制造的7000根1.5mm的管材，25.4mm厚的多孔板和6.35mm厚的板材组成。
    铁素体不锈钢的应用
    ★巴西Usina Suma ma 公司?每年生产大约90万t蔗糖。2001年公司首次在蒸发系统设备的结构和管材中选用444铁素体不锈钢。2002年选用410来代替甘蔗传送带边板的碳钢材料。碳钢边板的厚度要求是8mm，可以使用3个工期且每个工期都需要维护。使用铁素体410后，边板的厚度可以降到6.35mm,经过6个工期的使用后仍然流畅且不需要维护，剩余厚度为5.60mm。
    ★印度Spray Engineering Devices limited 公司?每年设计和制造的农产品生产和制糖设备中使用1000～1200t不锈钢，其中约30%是铁素体，主要是铁素体409。1995年开始使用304奥氏体不锈钢，后来由于价格的原因，用409作为替代品。公司正在扩大铁素体在不锈钢的份额。铁素体不锈钢将成为制造优质产品且价格合理的材料。
    ★巴西 Usina Alta Mogiana 公司?为获得高质量的产品（消除黑点）并降低生产工期内设备的维护费用，2003年公司开始使用铁素体444。现在蒸发系统中的管子全部是铁素体444。目前工厂有85%自动和15%手动的甘蔗切割机，2005年公司在糖浆进出入口装置上试用铁素体410，测试结果，铁素体410可以使用至少两个工期且不需要维护，有可能用3个工期。从质量角度考虑，铁素体410将带来巨大的利益，并且成为该设备理想的钢种之一。这些钢种的应用将降低现在甚至将来的维护费用。
    ★波兰华沙AB Techno Engineering 公司?使用不锈钢制造真空锅，管板，糖浆加热器，降膜蒸发器和糖膏混合器。消费的不锈钢20%是铁素体439，主要用在加热容器上。