不锈钢生产培训资料酒钢不锈钢冷轧工艺概述3.docx
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不锈钢生产培训资料酒钢不锈钢冷轧工艺概述3
第三部分不锈钢冷轧生产工艺概述
1.不锈钢冷轧对原料的要求
热轧带卷的质量在很大程度上影响着冷轧产品的最终质量。
(1)板带的浪形;板形单边浪等板形不良的原料在冷轧时易导致钢带跑偏和断带,影响压下率和轧制速度。
(2)板凸度板;凸度直接影响冷轧时对钢板板形控制的难易程度,若凸度值太大,则板形控制困难。
如韩国浦项原料(厚3mm),凸度值一般为40μm左右,板形易控制,单轧程压下率为80%左右;而用台湾烨联原料,凸度值一般为70μm左右,板形难控制,其单轧程压下率仅为70%左右。
(3)表面质量;影响表面质量的主要缺陷是:
原料性裂纹,一般来说,原料性裂纹的多少主要与材料的化学成分及炼钢、热轧工艺有关。
合金元素含量的差异不仅影响裂纹程度,同时影响酸洗后钢带表面质量。
这些裂纹在原料表面不易发现,但经冷轧、退火后裂纹明显,严重影响产品质量和性能。
另外,热卷钢带表面污染、脏物残留等不仅影响轧后钢带表面质量,还会对轧机工作辊表面产生不利影响,降低使用寿命;而且频繁更换工作辊,降低了生产效率。
(4)表面粗糙度;一般热轧卷表面粗糙度Ra=4~4.5μm。
通常情况下,原料表面粗糙度越低,冷轧后产品表面光洁度越好,即BQ(抛光)性越好。
如果最终用户要求的是BQ保证材,那么一般要求热卷原料为研磨材。
目前高等级BA板要求热卷原料表面预先研磨,以达到高品质要求。
(5)化学成分;Ni是AISI304钢重要的合金元素,价格昂贵,因此部分生产厂家为降低成本,采取增加其他元素(如Mn)含量来代替部分Ni,以维持其基体的奥氏体组织。
但是,随着Ni含量的降低,形变马氏体转变温度上升,易产生时效裂纹,对产品深加工产生不利影响。
同时Mn含量提高,材料加工硬化指数上升,也影响制品的加工性。
(6)张力;热卷钢带卷取张力也影响表面质量,如张力太小,在钢卷未加垫纸情况下,冷轧时表面易产生摩擦痕。
这是因为冷轧时轧制张力很大(400kN左右),引起钢带层间错动,表面产生摩擦的缘故。
如果冷轧厂有钢带准备机组,一定要考虑卷取机张力大小,至少应大于100KN。
2冷轧不锈钢的检查和分类
2.1冷轧不锈钢产品的质量检查分类
冷轧不锈钢主要包括性能检验、工序检查、成品检查。
2.1.1性能检验:
从每批产品切取试样测力学性能(抗拉/屈服强度、延伸率等)、硬度、耐晶间腐蚀性等,判定产品性能是否符合标准。
试样从平整后的带钢上截取(一般在剪切机组取样),也可从成品退火酸洗机组的尾部取样。
2.1.2工序检查
为随时发现缺陷,查找原因,及时采取措施,调整工艺控制参数,在生产机组上进行现场表面质量检查,通常设置:
准备机组检查、热轧退火酸洗线、冷轧退火酸洗线、修磨机组和剪切机组设立专门的检查点。
2.1.3成品检查
精整后的钢板或带卷包装出厂前需进行尺寸规格、板形和外观质量检查。
企业标准中将表面大致分为线状缺陷、点状缺陷、边部缺陷、外观色泽缺陷等。
2.2冷轧不锈钢产品的质量缺陷种类
2.2.1炉卷原料缺陷:
炉卷原料的缺陷一般有:
平直度不合格、边部裂纹、镰刀弯过大、钢卷塔形度过大等。
2.2.2退火缺陷
●退火不均匀:
带钢沿长度方向强度和硬度产生过大的变化,一般会表现为带钢的平直度比较差。
产生的原因有:
带钢速度控制不当、退火炉温度控制不当等。
●点蚀:
由于带钢在炉内退火时,燃气对带钢表面造成的点状腐蚀现象。
产生的原因有:
燃气中的有害杂质汇集后落在带钢表面腐蚀带钢表面等。
2.2.3酸洗缺陷
●过酸洗:
酸洗后带钢表面粗糙,严重时有凹坑出现。
产生的原因有:
酸洗时间、酸洗温度、酸洗液浓度或电解电流等参数控制不当。
●欠酸洗:
酸洗后带钢表面残存氧化皮。
产生的原因有:
酸洗时间、酸洗温度、酸洗液浓度或电解电流等参数控制不当。
●带钢光泽不均匀:
带钢表面产生花印、色泽不均匀。
产生的原因有:
带钢表面粘附酸泥等难以酸洗掉的杂物、刷洗不均匀等。
2.2.4冷轧缺陷
冷轧环节带钢的表面外形缺陷主要有:
●擦伤:
在轧制开卷时,由于钢卷层间错动而造成的。
●划伤:
由于机械物体在钢板表面上划出的伤痕。
●压印:
一般由辊面凸凹缺陷引起。
●裂边:
在大张力和无宽展的条件下,金属边部强迫延伸而产生的边部裂口。
2.2.5带钢板形缺陷:
通常是指带钢的凸度偏差和外形的平直度偏差。
两者是具有不同物理概念的两个指标。
●带钢凸度一般是以带钢中部厚度和距带钢边部10cm处的带厚之差来表示,是表示带钢横断面上厚度分布均匀性的指标;
●平直度是表示带钢平直外形程度的指标,以带钢出现的浪形等形状缺陷大小来衡量,国际上通常用I单位来表示。
冷轧过程中影响带钢板形的因素很多,也较为复杂,其中以来料的板形、轧辊的弯曲变形和热变形、以及诸如轧制温度、速度、张力、乳化液参数等轧制条件的影响最为突出。
一般认为,带钢的凸度可通过改变辊型、弯辊及轧辊串动得以较好控制,但带钢的平直度控制则较为困难。
●带钢厚度偏差:
指带钢厚度不合格或带钢厚度的变化超出规定的标准。
产生的原因有:
原料带钢的厚度不均匀或退火不良导致带钢沿长度方向上的表现抗力不均匀;冷轧过程中张力变化、轧制速度变化、轧辊偏心等。
●对带钢表面外形缺陷应特别重视,因为这些缺陷会使产品品级降级,严重者将视为废品。
2.2.6平整缺陷
●带钢平直度不良:
平整过程中影响带钢平直度的因素很多,也较为复杂,其中以来料的板形、平整辊的原始辊形及其弯曲变形和热变形、以及诸如平整速度、带钢张力等条件的影响最为突出。
●带钢表面硬度不合格:
带钢平整后由于冷变形的作用,带钢的硬度会产生一定程度的提高,有时会超出规定的标准。
产生的原因是带钢退火不充分或平整时的延伸率控制不当。
●横折印:
在钢板边缘呈现的不同长度的横向凹印。
有2种表现形式:
一种与平整方向呈约90°的横向条纹或指甲状弧形条纹;一种与平整方向呈约45°的斜线状条纹,比较严重。
2.2.7修磨抛光缺陷
●振纹:
修磨机机械振动产生的缺陷,或者是由于带钢本身凹凸不平产生的。
预防措施是改进机械振动,改善接触辊的动平衡。
●磨纹不良:
磨纹不均匀或产生异常磨纹。
主要是砂带局部砂粒脱落造成的,有时是由于砂粒中混入异种粒度的砂粒造成的,一般需要更换砂带。
●条痕:
修磨方向上产生的光泽不均匀的缺陷,与带钢基体相比,有时显白、有时显暗。
产生的原因是擦拭用具不干净或砂带脱粒。
2.2.8剪切缺陷
●毛刺:
带钢切边或切头尾时在带钢边缘形成的细刺状突起。
产生的原因有:
剪刃间隙控制不当、剪刃老化、剪切速度控制不当等。
2.3相关标准中对冷轧不锈钢产品的质量要求
2.3.1产品化学成分和力学及工艺性能
GB对不锈钢冷轧板带的性能要求
类别
钢种
化学成分(%)
机械性能
AISI (JIS)
C
Cr
Ni
Mo
其它
热处理
屈服强度(N/mm2)
抗拉强度(N/mm2)
延伸率(%)
硬度
HB
HRB
HV
奥氏
体
304
≤0.08
18.0~20.0
8.00~10.50
-
-
S
≥205
≥520
≥40
≤187
≤90
≤200
304L
≤0.030
18.0~20.0
9.00~13.00
-
-
S
≥175
≥480
≥40
≤187
≤90
≤200
316
≤0.08
16.0~18.0
10.00~14.00
2.00~3.00
-
S
≥205
≥520
≥40
≤187
≤90
≤200
316L
≤0.03
16.0~18.0
12.00~15.00
-
-
S
≥175
≥480
≥40
≤187
≤90
≤200
铁素
体
409L
≤0.03
17.0~19.0
-
-
Ti6×C%~0.75
A
≥175
≥360
≥25
≤162
≤80
≤175
430
≤0.12
16.0~18.0
-
-
-
A
≥205
≥450
≥22
≤183
≤88
≤200
2.3.1.1力学性能
奥氏体:
拉伸试验:
σ0.2(可选)、σb、δ5
硬度试验:
HRB、HV(可选)
铁素体:
拉伸试验:
σ0.2(可选)、σb、δ5
硬度试验:
HB(退火态板)、HRB、HV(可选)
弯曲180º试验(可选)
2.3.1.2耐腐蚀性能(晶间腐蚀试验,可选):
10%草酸侵蚀试验
硫酸-硫酸铁耐腐蚀试验;
65%硝酸耐腐蚀试验;
硝酸-氢氟酸腐蚀试验;
硫酸-硫酸铜耐腐蚀试验。
2.3.1.3低倍组织:
厚度大于4mm的钢板(或钢坯)进行横向酸浸低倍检验。
低倍组织上无肉眼可见的残余缩孔、裂纹和夹杂。
由宽钢带切成的钢板和经无损探伤检验的钢板不作低倍检验。
2.3.1.4表面外观质量
钢带的表面不得有裂纹、气泡、夹杂和结疤。
带钢不得有分层。
成卷钢带通常没有清除缺陷的机会,所以允许有不正常的部位。
对不经抛光的带钢,表面允许存在个别轻微的擦伤、划痕、压痕、凹面、辊印和麻点,其深度不得超过带钢厚度公差的一半。
酸洗状态的带钢,表面应为银灰色或暗色,允许有轻微色差,无氧化层或过酸洗痕迹。
表面加工等级(GB)
表面加工要求(GB)
表面粗糙度(GB)
ASTM
JIS
DIN
No.1
热轧后经退火酸洗而获得的表面,程银白色无光泽
No.1
No.1
No.2
冷轧后进行热处理,酸洗或类似的处理
No.2
No.2D
冷轧后进行热处理,酸洗或类似处理加工,最后经毛面辊进行轻度冷平整
0.4~1.0μm
No.2D
No.2D
No.2B
冷轧后进行热处理,酸洗或类似的处理,最后经平整获得适当光洁度
0.1~0.5μm
No.2B
No.2B
No.3
以No.2B或、No.2D为素板,用GB/T2481.1所规定的粒度为100~120号研磨材料进行抛光精整
0.4~1.5μm
No.3
No.3
No.4
以No.2B或、No.2D为素板,用GB/T2481.1所规定的粒度为150~180号研磨材料进行抛光精整
0.2~1.5μm
No.4
No.4
No.9(BA)
冷轧后,进行光亮热处理
0.05~0.1μm
BA
BA
m或Ⅲd
No.10(HL)
用适当的粒度的研磨材料进行抛光,使表面呈连续磨纹
No.7
HL
带钢的边缘应平整。
切边带钢的边缘不允许有深度超过宽度公差一半的切割不齐和大于带钢厚度公差的毛刺;不切边带钢不允许有大于带钢宽度公差的边部裂纹。
2.3.1.5产品尺寸
钢带的厚度允许偏差mm
规定厚度
厚度偏差(±)
规定厚度
厚度偏差(±)
宽度mm
宽度mm
<1250
1250~<1600
<1250
1250~<1600
0.30~<0.60
0.05
0.08
2.00~<2.50
0.17
0.20
0.60~<0.80
0.07
0.09
2.50~<3.15
0.22
0.25
0.80~<1.00
0.09
0.10
3.15~<4.00
0.25
0.30
1.00~<1.25
0.10
0.12
4.00~<5.00
0.35
0.40
1.25~<1.60
0.12
0.15
5.00~<6.00
0.40
0.45
1.60~<2.00
0.15
0.17
6.00~<7.00
0.50
0.50
钢带的宽度允许偏差mm
宽度
边部类别
>600~1000
>1000~1250
>1250
不切边
+25
0
+30
0
+15
切边
+5
0
+5
0
+10
0
钢带的镰刀弯最大值mm
宽度
镰刀弯最大值
带钢
纵切带钢
每2000任意长度为6
每2000任意长度为4
钢带的平直度最大值(每米)mm
宽度
平直度
厚度
≤0.70
>0.70~1.50
>1.50~5.0
≤1000
>1000~1500
>1500~2000
10
12
18
8
10
15
6
8
12
钢卷的一侧塔形高度规定mm
公称厚度
公称宽度
塔形高度
≤2.5
≤1000
>1000
40
60
>2.5
≤1000
>1000
30
50
3工厂概述
酒钢不锈钢冷轧工程一期设计年处理不锈钢黑卷60万吨,生产热轧酸洗不锈钢白卷35万吨,冷轧不锈钢板卷18万吨,产品品种有NO.1板、2B、2D、HL和抛光产品,产品规格:
厚度0.3~6.0mm,宽度750~1600mm,产品钢卷最大单重32吨。
项目的工艺及关键设备全部采用进口,其主要及关键设备有:
ANDRITZ热轧连续退火酸洗机组一条(DRAPL);
ANDRITZ冷轧连续退火酸洗机组一条(CAPL);
SWNDWIG四立柱20辊轧机两架(CRM);
SWNDWIG两辊平整机一台(SPM);
SWNDWIG修磨及抛光机组一台(GPL);
SWNDWIG剪切分卷机组两条(ETL);
辅助设备CAPCO-CNC轧辊磨床五台以及相应的酸处理设备;
除DRAPL机组不能直接生产AISI400系列不锈钢外,其余生产机组均具备生产300和400系列的能力。
项目由武汉钢铁设计研究总院承担设计工厂设计。
工厂的钢卷处理设备由奥地利ANDRITZ集团提供,配套电气设备及控制系统由德国ABB电气公司承担,工程从2004年4月开工建设,预计2006年5月建成投产。
酒钢不锈钢冷轧厂位于酒钢冶金厂区的东南角,占地面积约287000m2,厂区由一期主厂房区,公辅设施区,二期主厂房区和相互间的连接公路组成。
一期厂房布置采用Π型布置形式(如图一所示),厂房各区域的分配和厂房的布置形式,主要考虑有几个方面的问题
3.1工厂总工艺流程
由于冷轧厂位于炉卷厂房的东面,从工厂工艺流程开始,首先要考虑原料的来源和运输上的便利,然后根据材料处理的顺序布置相应的机组,但在布置机组时还有考虑机组之间的相互影响,因为不锈钢的冷轧处理要用大量的酸和油,酸雾和油雾会直接影响设备的寿命和带钢的质量,因此根据原料的来料和运输方式,选择一期主厂房为Π字型布置,并根据嘉峪关市气象资料常年为偏西北风的特点,将热轧退火酸洗线和冷轧退火酸洗线布置在厂区的东面,使酸洗的酸雾不会对轧制和平整剪切设备造成影响,同时也有利于保持产品和光亮退火线的清洁,在退火酸洗线和轧制垮之间,布置有处理线和轧机、修磨抛光设备的电气室和磨辊间,既便于主厂房采光,有便于电气控制系统尽量接近传动设备,也便于轧辊使用和周转。
3.2生产规模及产品方案
3.2.1一期生产规模
热轧退火酸洗不锈钢卷35万t/a,冷轧不锈钢卷18万t/a。
3.2.2产品方案
带钢厚度:
1.5~6.0mm(热轧退火酸洗不锈钢卷)
0.3~3.0mm(冷轧不锈钢卷)
带钢宽度:
750~1600mm(热轧退火酸洗不锈钢卷)
750~1350mm(冷轧不锈钢卷)
带钢表面状态:
No.1、2Bm/VKS(热轧退火酸洗不锈钢卷)
2D、2B、No.3、No.4、HL(冷轧不锈钢卷)
产品钢种:
奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢
其中:
AISI300占70%AISI400占30%
初期产品全部为AISI300系列。
3.2.3产品的交货状态及检验标准
交货状态:
钢卷(卧式或立式)
卷重:
2t(最小)、32t(最大,不包括垫纸和包装材料)
检验标准:
GB3280/T-1992、JISG4305-99或AISI标准、DIN标准。
3.2.4产品大纲
热轧退火酸洗不锈带钢
表1-1
宽度
厚度
750~1050(mm)
1050~1350(mm)
1350~1600(mm)
合计
AISI300
AISI400
t/a
t/a
t/a
t/a
%
t/a
%
t/a
%
1.8-4.0mm
77000
157500
10500
245000
70
171500
49
73500
21
≥4.0-6.0mm
63000
17500
24500
105000
30
73500
21
31500
9
合计
t
140000
175000
35000
350000
245000
105000
%
40
50
10
100
70
30
冷轧不锈带钢
表1-2
宽度
宽度
750-1050mm
1050-1350mm
合计
AISI300
AISI400
t/a
%
t/a
%
t/a
%
t/a
%
t/a
%
0.3<0.5mm
7200
4
1800
1
9000
5.0
6300
3.5
2700
1.5
≥0.5-1.0mm
63000
35
27000
15
90000
50.0
63000
35
27000
15
≥1.0-2.0mm
27000
15
27000
15
54000
30.0
37800
21
16200
9
≥2.0-3.0mm
10800
6
16200
9
27000
15.0
18900
10.5
8100
4.5
合计
108000
60
72000
40
180000
100.0
126000
70
54000
30
带钢表面状态
表1-3
钢种
表面状态
合计
No.1、2Bm
2D、2B
No.3、No.4、HL
t/a
%
t/a
%
t/a
%
t/a
%
热轧退火酸洗
不锈带钢
AISI300
245000
70
-
-
-
-
245000
70
AISI400
105000
30
-
-
-
-
105000
30
小计
350000
100
-
-
-
-
350000
100
冷轧
不锈带钢
AISI300
-
-
116000
64.4
10000
5.6
126000
70
AISI400
-
-
54000
30
0
0
54000
30
小计
-
-
170000
94.4
10000
5.6
180000
100
合计
350000
66
170000
32.1
10000
1.9
530000
100
3.3原料及金属平衡
3.3.1原料
原料热轧不锈钢卷(黑卷)全部由酒钢炉卷轧机自行供料。
原料需要量:
567463t/a。
原料钢卷由汽车运至车间原料库,采用卧卷运输、吊运和存放。
3.3.2原料规格
生产钢种:
奥氏体、铁素体和马氏体。
带钢厚度:
1.8~6.0mm
带钢宽度:
750~1600mm
钢卷内径:
Ф762mm
钢卷外径:
Ф1100~2200mm
卷重:
max.32t
单位卷重:
max.20kg/mm
屈服强度:
300~800N/mm2
生产标准:
JISG4304-91
原料规格:
见表2-4
3.3.3金属平衡
●金属平衡表
产品名称
原料量
(t/a)
成品量
(t/a)
切头尾、切边、酸损及轧废
成材率
(%)
(t/a)
(%)
热轧退火酸洗不锈钢卷
366325
350000
16325
4.46
95.54
冷轧不锈钢卷
201138
180000
21138
10.5
89.5
合计
567463
530000
37463
6.6
93.4
●金属平衡图
3.4工艺流程
根据产品大纲和生产机组,车间总体生产工艺流程如下框图简示,各机组具体生产工艺流程见机组相关描述。
●工艺流程
根据产品大纲和生产机组,车间总体生产工艺流程如下框图简示,各机组具体生产工艺流程见机组相关描述。
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