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修磨
成品卷
(2)2D、2B表面成品
中间冷轧连续退火酸洗
冷轧
成品冷轧连续退火酸洗
剪切
2D卷
平整
2B卷
(3)NO.3、NO.4、HL表面成品
一般采用2B产品作为原料,在抛光机组抛光、脱脂后,送剪切机组剪切为小卷销售。
3.3不锈钢的冷轧技术
轧制不锈钢必须采用刚性大的轧机,有4辊、8辊、12辊、20辊轧机。
森吉米尔型20辊轧机仍是轧制不锈钢的主力轧机,占世界不锈钢轧机的90%。
超过1000mm以上的宽幅森吉米尔不锈钢轧机共92台。
森吉米尔机架有2种型式,一种是整体式机架,另一种是4柱分体式机架,后者可允许有130mm的开口度,以便于穿带及某些部件的装卸和维修。
新建的森吉米尔冷轧机还加大了主电机的功率,提高轧制能力,可以每道次18%~22%的压下率实行强化轧制。
因此,可减少轧制道次和中间退火次数。
总的变形量要求控制在40-60%以上,目前的轧机可以达到80-88%的总变形量。
除了多辊冷轧机外,普通的大辊径4辊可逆式或连续式冷轧机也能生产不锈钢。
如酒钢冷轧HAPL上的Z型轧机即可单道次实现带钢轧制。
冷轧时,轧制速度、轧制道次、压下率、轧制油、轧辊材质及表面精度等都会对钢带表面质量产生影响。
(1)轧制速度
轧制速度越高,轧后钢带表面粗糙度越大。
同时,由于速度高,有时退火后材料表面会出现油斑,因此正常情况下,最后道次轧制速度一般为200mpm。
(2)前后张力
冷轧时的张力对轧制压力有很大影响,也是影响板形和板厚的重要因素。
不锈钢冷轧需要较大的轧制张力。
可逆式冷轧机的张力来自于轧机前后的卷取机。
不同的轧机、不同的钢和不同的厚度,设定不同的张力(当然应在屈服点以下)。
森吉米尔轧机的正常轧制张力(单位张力)为:
Ni系钢为390~490Mpa;
Cr系钢为295~390Mpa。
一般前张力比后张力稍大,但在生产0.5mm厚以下带材时,可选用后张力等于前张力,或略大于前张力。
(3)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角度,则以多道次小变形有利。
轧制道次越多,钢带表面粗糙度越小,表面越光洁。
例如:
由30mm钢板轧至08mm时,采用了9道次。
压下率越大,冷轧后钢带表面粗糙度越小。
BQ保证材要求有较高的压下率,考虑到设备能力,压下率一般为40%~70%。
偏大的压下率会导致制品性能异向性,对深拉伸加工不利。
所以深拉伸材一般需进行二次轧制、退火,每次的压下率为40%~60%。
如洗涤槽等在加工时受到两向张力作用,对材料的异向性能要求较高,故需再轧制。
为此,一次冷轧压下率选择在40%~84%。
(4)轧制油
不锈钢冷轧也必须使用轧制润滑剂,其目的是减少轧辊和钢板接触面上的磨察,减小轧制压力和所需的动力,改善表面状态并提高轧辊的冷却效果。
冷轧使用的润滑剂有矿物油、棕榈油和乳化液等,质量应符合标准规定,使用前要过滤,重要的是以后退火中不能在板面上留下残迹。
轧制油的质量也影响钢材的表面质量,一般粘度越大,钢板表面粗糙度越大。
(5)工作辊
冷轧机使用的轧辊必须有高的硬度、强度和高耐磨性,同时还必须有一定的韧性。
多辊冷轧机使用的轧辊材质为高铬钢和高速钢。
不同部位的辊子应选用不同成份的钢。
不锈钢冷轧用工作辊一般为合金钢和高速钢辊,使用高速钢轧辊的产品表面粗糙度小于合金钢工作辊,所以BQ保证材及部分BA材需使用高速钢工作辊。
工作辊表面粗度越小、越光洁,则钢板表面粗糙度越小,因此要求工作辊研磨机组状况良好,工作稳定。
另外工作辊的表面也不得有任何肉眼可见缺陷(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5μ(0.005mm)。
(6)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)。
板形控制的基本方法是确定适当的轧辊凸度。
也就是考虑钢带宽度方向的压力分布特征,把轧辊磨成中间部分稍凸的形状。
凸度的大小要根据轧机的情况设定。
除此之外,国内一些先进轧机,还采用了其它控制板形的方法。
例如利用轧制产生的热量造成热凸度和利用液压弯辊技术控制凸度。
当然,板形好坏也受其它一些操作因素影响,例如张力和压下的适当控制等。
这要靠操作经验掌握。
判断板形好坏,通常是由操作人员目测或手摸,精确的做法是在轧机上安装板形检测仪。
(7)轧制精度
冷轧不锈钢板应厚度均匀,偏差小,这是衡量产品质量
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差。
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冷轧机上都装有测厚仪(X射线测厚仪、γ射线测厚仪等),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,对板厚的矫正能力强,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,许多轧机装上了自动厚度控制装置(AGC)。
这种装置有三种控制方式。
预测压下控制方式(FF-AGC)。
即检测入口侧的板厚,用计算机准确地控制压下装置和压下量,根据入口厚度修订压下。
这种控制的目的是修正原板的厚度不均。
压下监控方式(压下监控AGC)即检测轧制后的板厚,并将该板厚与目标板厚反馈给压下装置,进行压下修正,使轧制后的板厚接近目标值。
这种控制方式的目的修正偏差的水平。
张力监控方式(张力监控AGC)其控制目的与压下监控AGC,不过控制对象为张力,主要用于薄规格带钢的轧制。
(8)冷轧时其他质量控制要点
①确定合理的换辊周期,对工作辊需细心研磨、检查,防止辊印;
②加入优质垫纸,轧制速度下降,防止油斑。
③二辊、三辊擦拭器定期维护,张力控制,防止摩擦痕。
④缩短钢卷冷轧后至退火前滞留时间,可防止污染。
⑤对于厚板,为防止钢板出现垫纸痕,一般冷轧时最后道次不加垫纸;
薄板只在钢卷头尾部加垫纸。
3.4连续退火酸洗技术
90年代各国新建的连续退火酸洗线,在技术方面的发展趋势是
(1)提高生产线的处理速度,以提高生产率,冷轧连续退火酸洗线的速度已达到150m/min,一般控制在;
(2)普遍在退火炉上采用节能措施,例如:
把退火炉的余热带加长,利用排气提高余热效果,热效率可达63-67%;
(3)在酸洗上采用中性盐电解和碱电解组合的新技术,可适应多品种不锈钢的高速除鳞并提高表面质量;
(4)在冷轧带钢的连续退火酸洗作业线后面,可以增加平整机,张力矫直机及圆盘切边机等在线设备,可省略精整工序。
连续退火酸洗生产线是整个不锈钢制造过程中极为重要的环节,酒钢有两条退火酸洗线,即热退火酸洗线和冷退火酸洗线,具体的设备配置在后面有阐述,从退火和酸洗角度来说,工艺设备主要由连续式退火炉、中性盐电解、混酸三部分设备组成。
目前除鳞方法有:
硫酸电解、硝酸电解、中性盐电解、熔融盐处理法等工艺。
中性盐电解方式,即钢带在运行过程中交替变换极性,来溶解氧化铁皮中的铬氧化物,不易溶解的铁氧化物,可在随后的二级混酸中洗去。
下面就具体条件下影响产品质量的主要因素予以说明。
3.4.1退火工艺
3.4.1.1退火目的
为使不锈钢材获得最佳的使用性能或为不锈钢材用户进行冷、热加工创造必要的条件,不锈钢材在出厂前需进行热处理。
⑴热轧后的退火
不锈钢热轧后硬度都较高并有碳化物析出,马氏体在高温下为奥氏体,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。
铁素体钢通常没有奥氏体、铁素体之间的转变,在常温和高温下都是铁素体组织。
但当钢中含有一定量的碳氮等奥氏体形成元素时,即使有很高的含铬量,高温时也会部分形成奥氏体,在轧后冷却过程中也会发生马氏体转变,使钢硬化。
因此,这类钢的退火目的一方面是使其被拉长的晶粒变为等轴晶粒,另一方面使马氏体分解为铁素体和颗粒状或球状碳化物,以达到软化的目的。
奥氏体钢含有大量的镍、锰等奥氏体形成元素,即使在常温下也是奥氏体组织。
但是钢中含碳较多时,热轧后会析出碳化物。
另外,晶粒度也会因加工而变形。
这种钢的退火就是使析出的碳化物在高温下固溶于奥氏体中,并通过急冷使固溶了碳的奥氏体保持到常温,同时在退火中调整晶粒度,以达到软化的目的。
⑵冷轧后的退火
不锈钢冷轧后发生硬化,冷轧量越大,加工硬化的程度越大,若将加工硬化的材料加热到200~400℃就可消除变形应力。
进一步提高退火温度则发生再结晶,使材料软化。
冷轧后的退火包括中间退火和最终退火,其目的都是为了将硬化的材料通过再结晶而软化,得到要求的性能。
3.4.1.2退火设备
⑴罩式退火炉
罩式炉是将钢卷置于固定的炉台上,扣上内罩和外罩密封,通入保护气体加热退火,可以为煤气、天然气或电,为了保证炉内温度均匀,炉内设有循环通风装置。
⑵卧式连续炉
卧式连续炉是目前广为使用的退火设备,悬垂式炉广泛用于带钢,其特点是钢带在炉内呈悬垂状态,边加热边前进。
炉子结构由预热段、加热段和冷却段构成,加热段之间带钢支撑辊一般为圆盘辊形式,其主要作用为可实现不停产更换带钢支撑辊。
退火段
退火炉一般由一个预热段和三个加热段组成:
预热段利用燃烧废气预热带钢,燃烧后的废气从预热段经过换热器热交换后进入排气系统。
加热段有交错安装的烧嘴,该烧嘴利用预热到400℃左右的空气和燃气充分混合燃烧,将带钢加热到退火温度,一般1100℃左右。
通过炉膛气氛的最优化控制,既提高燃烧效率又在带钢表面生成适宜的氧化层,为后续的酸洗创造有利条件。
空燃比是燃烧管理的重要指标,既要保证充分燃烧,又要使空气量尽可能接近理论空气量,以减少热损失,一般控制氧含量3%~5%左右。
冷却段
退火过程的冷却对材料性能和板形有很大影响,不同的钢种和板厚冷却条件不同,重要的是控制冷却速度和冷却
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