冷轧不锈钢工艺介绍.ppt

冷轧不锈钢工艺流程介绍 宁波宝新不锈钢有限公司2008年6月19日 不锈钢薄板通常用冷轧方法生产 钢板经冷轧后 具有平滑光亮的表面 精确的厚度尺寸和良好的板形 在冷作硬化状态下直接使用的钢板 如铁道车辆 还可得到所要求的力学性能 冷轧不锈钢主要采用成卷方法生产 只有小批量 大规格和较厚的钢板 或新开发的特殊钢种才单张轧制 当然 不具备成卷生产条件 也采用单张轧制 所谓冷轧不锈钢板带生产 不是单纯的 冷轧 在冷轧前还要退火 酸洗 修磨等 冷轧后还要平整 矫直 剪切 垛板等 所以实际上是从热轧卷开始直到生产出冷轧成品的全过程 宝新公司采用国际先进的冷轧不锈钢板 带生产工艺 借鉴日新制钢多年的生产实践和经验 以及二十多项专利技术 制定了适宜的生产工艺流程 几种典型产品的工艺流程 2B BAF 430 APH CRF APC 2D SPM 2B TLL STL CTL304BA APH CRB CGB CRF BAL SPM TLL STL CTL430BA BAF APH CRF BAL SPM BA TLL STL CTL研磨品 2D 2B BA CGL TLL STL CTL轧硬态 2D CRM 小压下率 CGL脱脂压花 毛面板 2D CRM 小压下率 BAL 一 退火酸洗 1 退火不锈钢板带的退火目的 为了使不锈钢材获得最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 不锈钢材在出厂前需进行热处理 热处理分为退火 正火 淬火 回火等方式 我们统称为退火 不锈钢热轧后硬度都较高并有碳化物析出 各类不锈钢的退火目的见下表 各钢种退火目的马氏体钢在高温下为奥氏体 热轧后在冷却过程中发生马氏体相变 常温下得到高硬度的马氏体 退火的目的是将这种马氏体分解为铁素体基体上均匀分布着球状碳化物 以使钢变软 2 退火炉的类型钢材在周期式炉中的位置固定 而在连续式炉内是连续运行的 室状炉通常是一种抽底式炉或称台车式炉子 将钢料装到台车上 推入炉内 封闭炉门后加热退火 这种炉子一般只用于棒料和坯料的退火 罩式炉是将钢卷 板 置于固定的炉台上 扣上内罩和外罩密封 通入保护气体加热退火 其热源为气体燃料 煤气 天然气等 或电 前者简称 煤罩 后者简称 电罩 这种炉子的形状多种多样 有矩形的 也有 圆形的 根据具体用途选定 为保证炉内温度均匀 有的炉子还设有循环通风装置 现代化的炉子 炉温和退火条件采用自动化仪表检测和控制 卧式连续炉是目前广为使用的退火设备 辊底式炉主要用于中厚板及棒材的退火 而卧式炉广泛用于带钢 其特点是钢带在炉内呈水平状态 边加热边前进 炉子的结构由预热段 加热段和冷却段构成 其中冷却一般都是单独设置 而预热段和加热段则有两种类型 一种是分割型 即把预热段和加热段分割成若干段 一种是整体型 立式炉也是一种带钢连续退火装置 它是由开卷机 焊接机 脱脂装置 退火装置 冷却装置等组成的连续生产作业线 其特点是炉体为立式 带钢在炉中垂直运行 炉子采用电加热或气加热 为防止带钢氧化 通入保护气体 主要用于带钢的光亮退火 因此也称光亮退火生产线 3 各类不锈钢退火炉型选择热轧后的退火炉 BAF 3AP热轧后的马氏体钢通过退火使马氏体分解为铁素体和球状碳化物 碳化物的析出 聚集 球化需很长时间 因此这种钢的热轧卷通常选用BAF炉退火 热轧后的铁素体钢几乎总有一些马氏体 因此往往也选用BAF炉 当然 对于单相铁素体钢 热轧后不存马氏体 采用AP H 炉退火更合理 热轧后奥氏体钢需通过退火使碳化物溶解和快速冷却防止再析出 所以只能用AP H 炉 冷轧后退火炉 1AP 2AP 4AP BAL冷轧后不锈钢的退火 都是通过再结晶消除加工硬化而达到软化目的 除此之外 奥氏体不锈钢还要使冷轧时产生的形变马氏体转变为奥氏体 因此都用APC BAL这样的连续炉退火 不能用罩式炉 4 酸洗酸洗是冷轧不锈钢的必经工序 现代化宽带不锈钢生产都是将退火与酸洗设在同一机组连续作业 称之为连续退火酸洗机组 如AP H AP C 等 酸洗的目的 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 冷轧成品的酸洗尤为重要 不过 由于不锈钢的铁鳞中含有与基体结合更为紧密的氧化铬 造成酸洗困难 因此 为提高酸洗效果 必须在酸洗之前进行破鳞处理 简称预处理 酸洗前预处理有两种方式 一是机械破鳞 通常用于热轧卷 这种处理方法主要有2种 一种是抛丸机处理 另一种是破鳞辊处理 二是化学方法 通常用于冷轧卷 1 酸洗前预处理 热轧卷 抛丸 破鳞 盐浴 Na2SO4电解 Ni系 或H2SO4电解 Cr系 冷轧卷 Na2SO4电解 2 酸洗 热轧卷 HNO3 HF 混酸 冷轧卷 HNO3 电解 HNO3 HF HNO3 5 各机组退火酸洗工艺1AP C 2AP 退火工艺冷带Ni系材温 1060 1160 C冷带Cr系材温 750 960 C燃料 LPG酸洗工艺冷带Ni系 Na2SO4 电解 HNO3 电解 HNO3 HF冷带Cr系 Na2SO4 电解 HNO3 电解 HNO3 H2O Na2SO4 电解 HNO3 电解 HNO3 HF 4AP 退火工艺Ni系冷带材温 1050 1150 CCr系冷带材温 750 1100 C燃料 LPG或NG酸洗工艺Ni系冷带 Na2SO4 电解 HNO3 HFCr系冷带 Na2SO4 电解 HNO3 HFNa2SO4 电解 HNO3 1AP H 3AP 退火工艺 1 热带Ni系不锈钢 1060 1160 C 2 热带240 炉温700 以下bypass 3 热带153 炉温700 以下bypass或960 1000 C 4 热带250 炉温700 以下bypass或930 970 C 5 热带210 炉温700 以下bypass 6 热带220 炉温700 以下bypass燃料 LPG 3AP 酸洗工艺 1 热卷Ni系带钢 Na2SO4 电解 HNO3 HF 混酸 2 热卷Cr系带钢 H2SO4 电解 HNO3 HF 混酸 BAL 退火工艺Ni系炉温 1060 1150 CCr系炉温 860 1070 C保护气体 75 100 H2 25 0 N2 6 各机组冷却方式1AP 2AP 空冷 空冷 雾冷4AP 气垫1段 热空气冷却 气垫2段 串联冷却 气垫3段 空气冷却 气垫4段 空气冷却 冷却5段 空气冷却 冷却6段 空气冷却BAL 缓冷 热交换 快冷 保护气体 3AP 空冷 水冷 水冷 二 轧机 修磨 磨辊 1 轧机轧制不锈钢这样高硬度或冷加工硬化倾向大的材料 而且轧制要达到高效率 高精度 必须用刚性大的轧机 最初 不锈钢冷轧多采用4辊可逆式轧机 这种轧机由于钢性不足 轧制精度不高 而且工作辊 支承辊 牌坊都很庞大 针对这种情况开始出包括8辊 12辊 20辊等的多辊轧机 多辊轧机具有代表性的是20辊森吉米尔轧机 目前不锈钢的冷轧大多数采用这种轧机 森吉米尔轧机绝大部分都是单机架生产 但日本的日新制钢公司投产了据说是世界唯一的一台4机架连轧机 多辊轧机优点 1 小直径工作辊 2 工作辊硬度高 换辊方便 可生产高品质带钢 3 轧薄能力强 4 轧机牌坊刚性大 板形控制手段多 且采用大张力轧制 板形较好 5 设备投资不大 宝新轧机1CR 三菱12辊CR轧机2 5 6 7CR DMS二十辊森吉米尔轧机3 4CR SUNDWIG四立柱二十辊轧机影响冷轧的因素 磨擦系数 前后张力 轧制速度 轧辊 轧辊 为保证冷轧产品的表面质量 对工作辊的表面有严格要求 不仅要有一定的光洁度 而且不得有任何肉眼可见的缺陷 裂纹 压坑 压痕 研磨纹 螺旋纹等 轧辊使用前都要经过细致的研磨和检查 在轧制过程中还要勤作检查 发现问题立即换辊 所以轧制不锈钢时换辊很频繁 一般每轧一卷要换一次有时甚至要换数次辊 故要专门设置一个研磨间 研磨工作辊的车床必须有高精度 研磨精度要求达到5 0 005mm 压下制度压下制度包括对轧制道次 压下量 变形率 和轧程等的规定 制定合理的压下方案对提高轧制效率 质量和降低消耗具有重要意义 压下制度根据轧机的特点 轧机结构 主电机功率 轧机压力 轧辊硬度等 确定 同时也随轧制钢种 带钢尺寸及退火质量而变化 提高每个道次的压下率 轧制道次就可以减少 从而提高轧制效率 但从改善板形和厚度的角度 则以多道次小变形轧制有利 根据不锈钢的加工硬化特性 每个轧程的总压下率不超过65 不过国外有的厂也把总压下率提高到80 提高总压下率为减少轧程创造了条件 不少不锈钢厂为提高成材率和生产效率 在减少轧程上不断作出努力 包括选择合适的热轧卷厚度尺寸等 板形控制在轧制带钢时 因辊型的关系带钢上有时会出现中间浪或边浪 造成成品宽度方向厚度不均 这种产品质量上的缺陷会使轧制作业发生故障 为此 轧制中必须进行板形控制 使轧制全过程中宽度方向的厚度不变 以生产出平直的钢带 板形控制手段包括支撑辊ASU调节 中间辊液压弯辊 第一中间辊窜动 辊缝矫平 凸度工作辊 凸度中间辊 当然 板形好坏也受其他一些操作因素影响 例如张力和压力的适当控制 这要靠操作经验掌握 判断板形好坏 以前老式轧机是由操作人员目测或手摸 宝新轧机全部安装了板形自动检测控制系统 AFC 可实时检测板形状况并调节控制 厚度控制冷轧不锈钢板应厚度均匀 偏差小 这是衡量产品质量的一个重要指标 改善钢板的厚度 很大程度依靠提高冷轧的轧制精度 即既要设法减小和消除厚度不均 又要尽量缩小厚度偏差范围 钢板厚度不均是由两方面的原因造成的 一是冷轧母材不良 如热轧卷的厚度不均及坯料退火不良导致带钢长度方向的变形抗力不均等 二是冷轧自身造成的 如张力变化 速度变化 轧辊偏心 轧辊轴承部分的油膜厚度变化等 对于前者 除要求前部工序改进外 还应在冷轧中设法消减 对于后者 则要靠不断改进冷轧操作 为监视冷轧中的厚度变化 现代化的多辊轧机上都装有测厚仪 X光测厚仪 同位素测厚仪等 并能进行厚度显示 有的轧机还装设了厚度记录仪 由记录纸动态记录每卷钢轧制过程中的厚度变化 多辊轧机由于机架刚度大 对板厚的校正能力强 熟练的操作工手动操作就能轧出较高精度的钢板 尽管如此 为进一步提高轧制精度 许多轧机还装上了自动厚度控制装置 AGC 2 修磨 修磨目的 中间修磨是在原料卷退火酸洗以事 冷轧成品以前进行的修磨 一般称为粗磨 RP 其目的是消除热轧和退火酸洗工序造成的表面缺陷 改善外观质量 为获得高质量的成品表面创造条件 成品修磨是冷轧成品退火后进行的修磨 一般称为精磨 FP 目的是得到某种特定的表面质量 以满足建材 厨房设备 家电用品等用途的特殊要求 修磨机一般是采用接触轮方式的装置 即在带钢运行线的上方设置磨头 磨头由一对辊子 张力辊和接触辊 组成 辊子套上环形砂带 通过张力辊使砂带张紧 并对中 张力辊一端可动 接触辊的一端与驱动电机联结 通过辊子的高速旋转 使砂带高速转动 带钢在接触辊和反压辊的中间运行 通过反压辊给带钢一定压力 这样带钢表面就边运行边被修磨 目前工业生产中使用的带钢修磨机一般均为多头式的 即由多个磨头组合连续修磨 其中使用最普遍的是3 6头的修磨机 修磨机可正转 也可逆转 可连续修磨也可反复修磨 可以多卷钢连接作业 也可单卷修磨 不过单卷修磨时 头尾端不能磨 影响成材率 砂带粒度 砂带是带钢修磨最基本的材料 是决定修磨效率和质量的关键 修磨砂带由磨料 基体材料和粘结剂三部分组成 根据磨料粒度不同 砂带分为许多品号 其中80号 240号为粗粒 240号以上为细粒 不锈钢修磨一般都使用粗粒带 其中最常用的是80号 100号 120号 150号4种 研磨油 1CG DaGhnePolishingOil45和DaGhnePolishingOil62D2CG 3CG DaGhnePolishingOil62D 宝新修磨机组 1CG 日新工机的修磨抛光机组 电气部分由日本RELIANCE公司提供 精粗两用 2CG 美国FATAHUNTER 修磨油过滤系统由美国ACME公司提供 电气部分由意大利EEI公司提供 粗磨用 3CG 日新工机的修磨抛光机组 电气部分由日本LOCKWELL提供 粗磨用 修磨品的表面缺陷修磨产生的主要缺陷有 振纹修磨机机械振动产生的缺陷 但有时也是因带钢本身凹凸不平产生的 防止措施是改进机械振动和改善接触辊的动平衡 磨纹不良主要是砂带砂粒局部脱落造成 有时是砂粒中混入异种粒度 这时要更换砂带 研磨条痕修磨方向上产生的光泽不均的缺陷 与基体相比 有时显白 有时显暗 产生原因是擦拭用具不干净或砂带脱粒 3 磨床 磨辊机组是专为轧机 平整机等机组准备轧辊的机组磨床的磨削精度 圆度指标 圆度误差 0 004mm圆柱度指标 圆柱度误差 0 006mmCNC辊型指标 辊型误差 0 005mm 几个关注点 轧辊参数轧辊配对砂轮型号磨削液配制轧辊探伤轧辊周期管理 三 精整 精整是不锈钢生产的后部工序 产品的尺寸规格和质量能否满足用户要求 精整有很大作用 通常不锈钢精整包括平整 矫直 纵切 横切等工序 由于平整的特殊性 它既可说是精整 又可说是最后一道冷轧 1 平整 平整是冷轧不锈钢精整的第一道工序 也是冷轧的最后一道工序 经过冷轧 退火和酸洗的带钢 除了个别情况外 都要经过平整 平整目的 改善力学性能 保证产品的成形加工性 对于铁素体不锈钢来说 平整最重要的目的是改善力学性能 铁素体不锈钢 也包括一些低碳马氏体钢 退火后和其它软钢一样在拉伸变形时会产生 屈伏延伸现象 这种材料在随后加工时会出现 折皱 和 荷叶边 严重损坏产品的价值 为消除这种缺陷 需要对带钢作适当的轻冷轧 平整 使其预先产生一个均匀的永久变形 从而在拉伸变形中不产生 屈状延伸 SPM材 修正板形 得到平直的钢板 不论什么钢种 什么用途都要求钢板平直 而退火酸洗后的带钢板形一般不理想 需通过平整来修正 根据用户的使用要求 加工光面或麻面板 并改善表面质量 不锈钢根据用途不同 表面状态有光面 如2B BA板 和麻面之分 光面板要求具有良好的光洁度 需用光洁度很高的轧辊平整 而麻面板是一种无光泽板 需要用打毛处理的轧辊平整 除此之外 带钢上的某些表面缺陷通过平整压下也可以有所改善 平整机和平整辊 平整是一种轻冷轧 压下率很下 为有利于修正板形和改进表面状态 通常使用大直径的轧辊 平整机有二辊可逆和四辊可逆式 使用普遍的是二辊轧机 平整机上使用的工作辊对产品质量有很大影响 故对辊子的表面有严格要求 2B等光面板平整时 辊子表面须用600号砂轮修磨 保证其光洁度 同时不得残留有螺旋纹 振纹等缺陷 麻面板平整时 辊子表面须用专门的打毛设备进行打毛处理 平整辊的辊型也很重要 为了保证板形 必须带凸度 一般平整Ni系不锈钢时 使用凸度较小的辊子 而平整Cr系不锈钢时 要用凸度较大的辊子 而且厚度愈薄使用的辊子凸度愈大 平整工艺条件除上述外 平整工艺还需控制以下条