冷轧不锈钢基础及工艺设备简介.ppt

不锈钢基础及工艺设备简介 一 不锈钢的定义 不锈钢的狭义定义 是指在大气中不容易生锈的钢 不锈钢的广义定义 是指在特定条件下的酸 碱 盐中耐腐蚀的钢 通常称不锈钢是铬含量为12 以上的铁基合金 不锈钢在石油化工 原子能 轻工 纺织 食品 家用器械 电器 汽车等方面应用广泛 二 不锈钢的分类 不锈钢的分类方法较多 但人们习惯按其组织特点进行分类 按此方法可将不锈钢分成以下五大类 1 奥氏体不锈钢4 双相不锈钢2 铁素体不锈钢5 沉淀硬化不锈钢3 马氏体不锈钢 二 不锈钢的分类 不锈钢组织分类图 二 不锈钢的分类 1 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢为面心立方结构的奥氏体组织 工业牌号可分为Cr Ni和Cr Ni Mn N两大类型 在正常热处理条件下 钢的基体组织为奥氏体 在不恰当热处理或不同受热状态下 在奥氏体基体中有可能存在少量的碳化物及铁素体组织 奥氏体不锈钢不能通过热处理方法改变它的力学性能 只能采用冷变形的方式进行强化 可以通过加入钼 铜 硅等合金化元素的方法得到适用于各种使用条件的不同钢种 如316L 304Cu等 无磁性 良好的低温性能 易成型性和可焊性是这类钢种的重要特性 二 不锈钢的分类 2 铁素体不锈钢铁素体不锈钢为体心立方结构的铁素体组织 不能采用热处理方法改变它的组织结构 铁素体不锈钢具有强磁性 易于成型 耐锈蚀 耐点蚀等特点 根据钢中的碳 氮含量可将铁素体不锈钢分成高纯铁素体不锈钢 如409L 和普通铁素体不锈钢 如430 两大类 3 马氏体不锈钢马氏体不锈钢淬火后可以得到马氏体组织 具有高强度和高硬度 通过热处理可以调整钢的力学性能 马氏体不锈钢的耐腐蚀性比奥氏体及铁素体稍差 二 不锈钢的分类 4 双相不锈钢双相不锈钢通常由奥氏体和铁素体两相组织构成 两相比例可以通过合金成分和热处理条件的改变加以调整 这类钢屈服强度高 耐点蚀 耐应力腐蚀 易于成型和焊接 5 沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化不锈钢 以0Crl7Ni4Cu4Nb为代表 半奥氏体沉淀硬化不锈钢 以OCrl7Ni7Al和OCrl5Ni25Ti2MoVB为代表 和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢 以PH55A B C为例 这种类型的不锈钢可借助于热处理工艺调整其性能 使其在钢的成型 设备制造过程中处于易加工和易成型的组织状态 半奥氏体沉淀硬化不锈钢通过马氏体相变和沉淀硬化 奥氏体 马氏体沉淀硬化不锈钢通过沉淀硬化处理使其具有高的强度和良好的韧性 这类钢的铬含量在17 左右 加之含有镍 钼等元素 因此 除具有足够的不锈性外 其耐蚀性接近于18 8型奥氏体不锈钢 三 常见钢种化学成分和牌号对照 表4产品特性及用途 三 常见钢种特性及用途 四 不锈钢的生产工艺 四 不锈钢的生产工艺 退火 为了使不锈钢材获得较佳的使用性能或为不锈钢材用户进行不锈钢冷 热加工创造必要的条件 不锈钢材在出厂前一般需进行退火热处理 固熔处理 可分为连续式退火炉及罩式退火炉 四 不锈钢的生产工艺 酸洗 酸洗的目的是去掉热轧及退火过程中在钢带表面形成的铁鳞 即氧化层 除此之外 酸洗另一个目的是对不锈钢表面进行钝化处理 提高钢板耐蚀性 酸洗可分为热卷酸洗 冷卷酸洗 四 不锈钢的生产工艺 冷轧 厚度 板形 表面十二辊轧机 二十辊森吉米尔整体式可逆冷轧机 二十辊四立柱可逆式冷轧机平整 小压下量轧制 与冷轧不同 多为二辊可逆冷轧机 四 不锈钢的生产工艺 精整 分条 切边 分定尺宽条 分卷横切 切边 矫直 切定尺板重卷 切边 分卷拉矫 拉伸 矫直 切边 分卷 宝新公司积极采用当今世界先进 成熟 可靠的工艺装备 主体设备均由世界上知名的设备设计 制造厂商提供 五 不锈钢的生产设备 由德国LOI公司提供 是国内第一条用于生产铬系 即400系列 不锈钢冷轧钢带的先进设备 五 不锈钢的生产设备 六座全氢保护气氛罩式退火炉 BAF 热 冷带退火酸洗机组 1 APL 冷带退火酸洗机组 2 APL 由法国DMS总包 电器由ABB提供 装备可靠 控制技术先进 退火温度波动范围在 10 确保了产品性能的稳定 酸洗工艺采用中性盐电解法 确保了产品的表面质量 五 不锈钢的生产设备 由法国DMS提供 设备可靠 操作方便 产品质量稳定 投放市场的BA产品质量已达到日新制钢水平 立式全氢保护气氛连续光亮退火机组 BAL 五 不锈钢的生产设备 设备电器分别由东芝 ALSTOM ABB提供 运行可靠 控制技术先进 板形和厚度精度高 适宜于生产高精度的冷轧不锈钢产品 该机组中的轧制油回收技术获二项国家专利 另有铁素体不锈钢轧制技术发明专利正在实质审查之中 十二辊冷轧机组 1 CRM 日本三菱重工提供 二十辊森吉米尔轧机 2 CRM 法国DMS提供 二十辊四立柱轧机 3 CRM 德国SUNDWIG提供 五 不锈钢的生产设备 1 修磨抛光机组 1 CGL 由日本日新工机提供 所产研磨品质量稳定 广泛用于国内优质电梯 家电等行业 其中一项研磨板生产技术已申报国家发明专利 2 修磨抛光机组 2 CGL 由美国法塔公司提供 主要用于粗修磨 运行正常后 宝新BA板产量将有较大幅度的提升 五 不锈钢的生产设备 平整机组 SPM 由日本宇部兴产提供 为湿式平整法 现经德国SUNDWIG进行改造 为干式平整法 张力拉矫机组 TLL 由德国SUNDWIG提供 为宝新产品优良的板形质量提供了进一步的保障 五 不锈钢的生产设备 横切机组 CTL 纵切机组 STL 由西重所总承包 主体设备从国外引进 该两条机组包含宝新公司两项专利技术 并曾于2000年荣获国家科技进步二等奖 五 不锈钢的生产设备 不锈钢常见表面加工等级 六 不锈钢的焊接特性 马氏体系不锈钢的焊接 焊接马氏体钢时 焊接部位变为马氏体组织硬化 因此容易引起焊接低温开裂 硬化程度与钢的含C量成比例 含C量高的钢易引起焊接开裂 并且钢中的氢含量越高对开裂就越敏感 防止开裂的措施 a 进行充分预热 例如300 以上 分离出扩散性氢 b 较薄的板预热效果小 应使用高合金焊丝 使用加有Nb等的铁素体系焊丝或者奥氏体系焊丝 例如309焊丝 为佳 c 热影响区相应的不容易开裂 但有时也会引起焊缝根部开裂 关于焊缝根部开裂较多的起因是由于在未焊接部引起的应力集中 因此要注意熔入不足或有无缺陷的情况 这是非常重要的 六 不锈钢的焊接特性 铁素体系不锈钢的焊接 焊接热影响区主要以铁素体为主 马氏体析出量很少 因此不太会硬化 不易发生焊接开裂 本系钢种被加热至高温会发生铁素体晶粒粗大 脆化 这种趋向是含Cr量越多 脆化越显著 本系钢种除低Cr钢种以外 焊接部位相当脆 特别是作为中厚板等焊接构造用材是不合适的 要用本系钢种时 焊丝使用奥氏体系焊丝 例如 309 308焊丝 尽可能地进行低温焊接 或者焊接后进行约600 800 的后热处理 改善其韧性 铁素体系钢种一旦加热到高温不快速冷却的话 焊接部位就会对晶间腐蚀很敏感 即使使用冷却很快的点焊 电阻焊等也容易发生敏化 更何况在使用冷却很缓慢 如氩弧焊 的情况下 那么无论是用哪种焊接条件都会发生敏化 为防止这样的敏化状态 比如SUS430 焊接后短时间加热至700 800 就可以防止 但这种后热处理很多场合很难被适用 所以需要充分考虑使用环境和选择钢种 六 不锈钢的焊接特性 奥氏体系不锈钢的焊接 300系列钢属于此系钢种 本系钢种一般都容易焊接 焊接性及焊接部位性能优越 本系钢种不会引起焊接时的低温开裂 但特定的钢种在焊接时会发生高温开裂 高温开裂在焊缝处最容易产生 有焊口开裂 穿过焊缝中央的纵向开裂 横向开裂等 SUS310S钢种最容易发生 另一种在热影响区域也会发生 例如在焊接时 去除应力退火时分别会引起横向开裂和纵向开裂 尤其是SUS347等钢种 防止这种高温开裂的方法有以下几种 1 熔敷金属转变为单相组织时 容易开裂 使用含有少量铁素体的焊条有较好效果 2 少使用含S P Si等会促进凝固开裂的不纯物焊丝 3 采用低温焊接 焊缝宽度窄一些 焊接成凸起状 焊接部位机械性能与母材相似 加工性优越 但延伸性较低 焊接部位有一定低温脆化现象 在焊接的热履历里 由于加热冷却时会通过500 800 碳化铬的析出范围 含C量较多的SUS301 302 304 316 309 310S等钢种在其热影响区域会析出Cr的碳化物 使晶间腐蚀变得敏感 因此尽可能用低温焊接 同时有必要尽量使用冷的金属板导热等 拘束越大或者板厚越厚 熔敷钢量越多 焊接残余应力就变得越大 成了应力腐蚀开裂的条件 用阴极防蚀 喷射硬化等方法有防止效果 但由于适用限度有限 所以主要的还是采用除应力退火的方法比较多 因此 尽量不要使用易敏化的钢 尽可能地使用极低碳或稳定化不锈钢 六 不锈钢的耐腐蚀性 不锈钢的耐蚀性是依赖于形成在其表面的钝化膜 根据是否具有保持这一钝化膜的使用环境 随之有明显的不同 不锈钢通常在强氧化性的环境下 表现出强于贵金属的耐蚀性 与其它金属材料相比较 具有在大多数的腐蚀环境下易钝化的特征 六 不锈钢的耐腐蚀性 不锈钢发生腐蚀的类型 1 全面腐蚀 判定不锈钢的一般耐蚀性的基准 2 点蚀 孔蚀 通常发生在卤素离子中 3 缝隙腐蚀 设备或部件连接处 存在微电池浓度差 电势差 4 应力腐蚀开裂 拉应力 残余应力 和卤素离子存在是主因 5 晶间腐蚀 敏化态 产生铬化物析出 六 不锈钢的耐腐蚀性 钢种耐蚀性对比图 选择不锈钢的原则 1 耐腐蚀性 一定要考虑所处的环境条件和耐腐蚀的类型 成本效益最好的不锈钢既能提供所要求的使用寿命期内足够的耐腐蚀性 而又不浪费过多的合金 2 力学性能 在选择不锈钢方面最重要的力学性能通常是强度 硬度 塑性 冲击韧性 疲劳强度或耐应力腐蚀断裂等 这些性能一种经济上的组合 3 物理性能 包括比重 磁性能 热传导 线形膨胀系数等 4 制造加工性能 应该从两个角度考虑 一是加工部件的难易程度 二是加工对合金性能的