不锈钢带的冷轧生产工艺

         

不锈钢薄板通常用冷轧方法生产,冷轧不锈钢主要采用成卷方法生产,只有个别钢号的小批量的不锈钢板才单张生产。单张轧制最适合于生产大规格的较厚的钢板和试制新钢号。

冷轧不锈钢带的生产不是单纯的“冷轧”工序,冷轧不锈钢带的典型生产工艺还包括:热轧钢带的热处理、酸洗、修磨等;平整;横切成钢板或纵切成钢带;分类;清理和包装。

1  冷轧不锈钢带生产工艺特性

由于不锈钢的特性和对产品质量的特殊要求,不锈钢冷轧生产工艺具有以下特点:

    (1)  不锈钢是一种高合金钢,轧制变形抗力较大。为了进行高效率、高精度轧制,应采用刚性大的轧机,一般采用多辊冷轧机。

    (2)  多辊冷轧机一般采用单机可逆式轧制方式。轧制时缠绕在卷取机上的头尾部分得不到轧制,被切除成为废品。为了提高产品的成材率,轧制前在不锈钢带两端都要焊接一段引带,引带部分不轧制;另外,如果热轧卷质量太小,为了提高轧制效率和收得率;需预先将小钢卷并焊成大钢卷;在连续退火和酸洗机组上,由于是连续作业,钢带的头尾连接也需要焊接。所以焊接是不锈钢带生产不可缺少的环节。不锈钢的焊接要比普通钢焊接困难得多,特别是当焊缝需要轧制时,对焊接质量的要求就更严格,因此,特殊的焊接工艺也是不锈钢带冷轧生产的一个特点。   

    (3) 不锈钢带冷轧前,原料(热轧卷)要退火,冷轧过程中要中间退火,最终产品还要成品退火,故退火是生产中的重要环节。而不锈钢的种类繁多,各种钢的属性不同,热处理的目的、方法和要求都不尽相同,有一套独特的工艺制度。  

    (4) 冷轧不锈钢带对表面质量的要求十分严格,不仅不允许残留前工序带来的冶金缺陷和加工缺陷,而且也不允许有冷轧加工过程所造成的明显缺陷。为此,冷轧生产过程中采取了一系列消除和防护的措施。例如:为消除热轧的氧化铁皮,热轧钢带要进行抛丸处理和酸洗;为了消除坯料带来的缺陷和冷轧;热处理后造成的缺陷,钢带往往要在修磨机组上修磨;为保证冷轧后的表面质量,对轧辊的研磨有非常严格的要求,为了防止生产过程中擦划伤钢带,要求各机组的钢卷要卷紧、卷齐,而且在冷轧前后伪许多机组卷取时都要在钢卷的层间垫上保护纸;另外,在容易产生擦划伤的操作和设备上也采取了一些特殊防护措施;为了得到良好的、均匀的表面光泽,有的成品退火后还要酸洗;有特殊要求的光亮钢板还要进行保护气氛退火;有的产品表面还要覆膜等。总之,冷轧不锈钢带的生产是一个精工细作的工艺过程,是其他钢种不可比拟的。

    (5) 不锈钢带的精整有一些特殊的要求。例如平整工序既要改善板形,又要用粗糙度很低(麻面板除外)的轧辊,生产光亮的2B钢扳,对于铁素体不锈钢还要通过控制平整量来改善钢板的成形性能。不锈钢由于钢质较硬;同时对平直度要求严格,必须用强力矫直机矫直,而且不同厚度的产品往往需用不同的矫直方法;不锈钢冷轧产品通常以成卷和切板两种方式交货,因此,现代化的不锈钢冷轧厂分别设置有纵切机组和横切机组。

2  冷轧不锈钢带生产工艺技术

2。1  冷轧机的类型

轧制不锈钢这种高合金高硬度及冷轧加工硬化倾向大的材料,而且要求轧制达到高效率、高精度,必须使用刚性大的轧机。

最初,不锈钢冷轧多采用四辊可逆武轧杌,四辊轧机虽然工作辊、支撑辊直径大,牌坊也很大,但是轧机的刚性不足,轧制精度不高。针对这种情况逐渐开发出了MKW偏八辊轧机、十二辊轧机、二十辊轧机等多辊轧机。

多辊轧机与四辊轧机相比有以下优点:

(1)  塔形支撑辊系的多辊轧机(十二辊、二十辊轧机),工作辊整个辊身以支撑辊的鞍座支撑在轧机牌坊上,轧辊宽度方向的弯曲变形很小,从而能够使用小直径的工作辊;

(2)  由于轧机刚度提高,并使用了高硬度轧辊,同时可以快速更换工作辊,因而有可能生产出高精度、优质表面的钢带;

(3)  为生产0.5—0.05mm厚的宽幅薄钢带提供了可能性;

小金棋牌下载(4)  在多辊轧机上实行强化压下,使轧机道次减少,并有可能减小轧程,从而提高生产效率,降低成本;

(5)  轧机的体积小、质量轻;相对降低了设备费用。  

2.2  影响冷轧的因素   

A 摩擦系数(轧制润滑剂) 

不锈钢冷轧机必须使用轧制润滑剂,特别是在多辊轧机(十二辊、二十辊轧机)上轧制时。其目的有两个:一是工艺润滑,减小轧辊和钢带接触面上的摩擦系数,减小轧制压力和所需的传动动力,改善产品的表面状态;二是冷却轧辊和钢带,将轧制过程中产生的变形热带走,使轧机处于正常工作状态。   

多辊轧机使用的润滑剂有矿物油和乳化液等,轧辊和钢带的摩擦系数因润滑油的种类和润滑方式而不同,与轧辊、钢带的表面状态以及轧制温度、轧制速度、压下率等条件有关,通常在0.04~0.15之间。

B 前后张力

冷轧时的张力对轧制压力有很大的影响,也是影响板形和板厚的重要因素。多辊轧机是采用大张力轧制,不锈钢带冷轧需要的张力更大些。在单机架可逆轧机上,张力是在轧机与卷取机之间产生的;形成前张力的卷取机处于电动工作状态,而形成后张力的卷取机则处于发电工作状态。在轧制过程中,一般都采用恒张力控制,要维持张力不变动,由于前卷取机带卷的直径越来越大,则卷取机应逐渐降速;而后卷取机带卷直径越来越小,故应逐渐加速,以保持相应的线速度不变。

不同的轧机、不同的材料及不同的产品规格,设定不同的前后张力。最大单位张力值一般在(0.3—0.5) 值的范围内。采用二十辊森吉米尔轧机轧制Ni-Cr系不锈钢带的张力为390~490MPa;轧制铬系不锈钢带的张力为295—390MPa。一般在第一道次轧制时,因酸洗机组等的卷取张力较小,因此不能用大张力,以免造成带卷层间错动而擦伤表面。在以后的道次中可以施加大张力轧制,根据轧制品种和规格,或前张力大于后张力,或后张力大于前张力。当轧制铁素体不锈钢带,轧后采用罩式炉退火时,成品道次的单位张力应适当减小一些,以防止退火中产生粘结。在焊缝过轧辊时,张力也应适当减小一些。

C  轧制速度

轧制速度的变化会对轧辊和钢带间的摩擦系数有影响,从而影响轧制压力和钢带厚度。多辊轧机轧制速度高,现代二十辊轧机轧制不锈钢带的轧制速度可以达到800m/min(带宽不小于1110mm)及1000m/min(带宽为1320mm)。 

高轧制速度要求热轧带坯有完全良好的性能,因为对材料上的某些缺陷,高速轧制时比在较低轧速时会产生更多的影响,导致轧制设备及产品产生较大的损害。因此,安排第一道次轧制时应用较低的轧制速度,以便对轧制的钢带做准确的检查,并记录下影响高速轧制的缺陷的位置。从第二道开始,才在利用轧机电动机能力和带钢张力的条件下,提高轧制速度并减速通过有缺陷的部分。   

D  轧辊  

小金棋牌下载冷轧机使用的轧辊必须有高的硬度、强度和耐磨性,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择不同成分的钢。为保证冷轧产品的表面质量,对工作辊的表面有严格的要求,不仅要有一定的粗糙度,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)。轧辊在使用前要经过细致研磨和检查。在轧制过程中还要勤检查,发现问题立即换辊。所以轧制不锈钢带时

换辊很频繁,一般每轧一卷要换一次工作辊,有时则要换数次。

2.3  压下制度 

压下制度包括对轧制道次,压下量及轧程等的规定。压下制度应根据轧机的特点(轧机机型、主电机功率、轧制压力、轧辊硬度、工艺润滑、卷取电机功率及张力等)确定,同时随轧制产品品种、尺寸及热处理质量等变化。合理的压下制度对提高轧制效率、产品质量及降低消耗量具有重要意义。  实际上,在制定压下方案时;压下制度是根据金属对轧辊的压力和主电机负荷来确定的。通常在最初两道次,压下量受主电机负荷的限制。在冷轧时,经常在第一道次规定大压下量,在随后各道次内压下量逐步减少,以便在各道次内保持金属对轧辊压力趋于一致。

在某些情况下,为了生产加工硬化的钢带或者生产具有最小翘曲度且厚度均匀的钢带,而明显地增加轧制道次。轧制时,金属对轧辊的单位压力和总压力不得超过设计标准。对于四辊轧机单位压力不大于1700MPa;对于多辊轧机单位压力在2000~2500MPa范围内。各道次的压下量和一个轧程的总压下量也取决于被轧钢带的力学性能及其在轧制过程其中的变化。如经过淬火处理, =320MPa、 =50%的1Crl8Ni9Ti不锈钢带,在1680mm四辊可逆式冷轧机上从3mm厚轧到1.5mm厚,用7个道次完成;而经过淬火处理, =600MPa、 =26%的1Crl8Ni9Ti不锈钢带在相同条件下,厚度由3mm轧到1.5mm要用9—11个道次轧制才能完成。工艺润滑与轧辊表面粗糙度对压下制度有很大的影响。如1Crl8Ni9Ti不锈钢带,在1680mm四辊可逆轧机上,采用20号机油作工艺润滑剂,用表面粗糙度Ra=0.8 或Ra=0.4 的轧辊轧制,要用11个道次将厚度从3mm轧到1.5mm。但是,改用表面粗糙度Ra=0.1 的轧辊轧制同一规格产品,轧制道次可能减少到9道,甚至7道。   

采用有效的工艺润滑有可能将1个轧程的总压下率提高到80%或更高一些。按照传统工艺,使用20号机油时,将厚度为3mm的坯料轧到0.7mm厚的成品要用两个轧程(带钢厚度为1.5mm时进行中间热处理),总道次为16道,两次热处理之间的总压下率为50%和53.3%。采用一种叫 28的光亮油时,在能将道次降为11道的条件下,用76.7%的总压下率在一个轧程内轧成。采用聚合物棉子油时,能在13道次内,以81。.6%的总压下率将厚度为3.8mm的大卷坯料轧制成0.7mm厚的成品,用这样的压下量不仅可以轧制塑性良好的奥氏体不锈钢,也可以轧制难变形的奥氏体-铁素体、奥氏体—马氏体不锈钢。强制压下制度会促使钢带温度升高,从而改善钢带的蛆塑性。在这种条件下,总压下量虽然相当大,但是,轧制时不会出现钢带裂边现象。

在多辊轧机上实行强化压下,可以减少轧制道次,减少中间退火次数。1Crl8Ni9Ti不

锈钢用四辊轧机从3.0mm厚的坯料轧制0.4—0.5mm厚的成品,需要进行一次中间热处理,而用多辊轧机轧制,却不需要中间热处理,不经中间热处理而采用大压下量也能生产出优质表面的不锈钢带。在总压下率为97%的条件下,多辊轧机的高强度、高刚度有可能保持每道次的相对压下量不变,因而能比其他类型轧机更有效地利用主电机的功率。

2。4  板形控制 

板形控制的目的是要轧出横向厚度均匀和外形平直的带材。板形控制中,钢带的横向厚度差和钢带平直度是两个不同的物理概念。横向厚度差是表示钢带横断面上厚度分布不均匀性的指标;平直度是表示钢带失去平坦的外形表面特征而出现浪形、翘曲等形状缺陷的指标,其直接原因是轧制钢带在宽度方向变形的不均匀性。二者没有必然的联系,轧出的钢带横向厚度差很小,但因不均匀变形其平直度可能很差。但是二者也有着非常密切的联系,它们都取决于轧制时工作辊辊形曲线的形状。

因此,板形控制是在来料板形良好的条件下,调节有载辊缝的形状,使其与来料钢带断面形状保持一致,以此减小横向不均匀变形,使轧制的板形平直。调节有载辊缝的形状,对于多种形式的二十辊轧机来说都比较容易。由于二十辊轧机的结构特点,都有多种板形调节手段,一般均有径向辊形调整机构、轴向辊形调整机构;分体式轧机有轧辊倾斜调整功能;部分直接压下的二十辊轧机还设有液压弯辊机构等,对于四辊轧机,板形控制最基本的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有凸起的形状。现代化的四辊轧机还采用了其他板形调节机构,如轧辊倾斜、液压弯辊、CVC轧机轧辊轴向移动、乳化液流量分段控制等。

另外,板形的好坏也要受到其他一些操作因素的影响,例如张力和轧制压力的适当与否。一般板形的好坏是通过轧制过程中沿钢带宽度方向各部位张力的大小反映出来的,这就需要靠操作者的经验来判断并进行调整。近年来,板形的在线检测装置和各种控制技术在生产中得到了越来越广泛的应用,特别是在宽钢带轧机上,并将成为今后冷轧技术的重要发展方向。

2.5  厚度控制 

冷轧不锈钢带应厚度均匀、偏差小,这是衡量产品质量的一个重要指标。控制钢带的厚度,很大程度上依靠提高冷轧的轧制精度,既要设法减少和消除厚度不均,又要尽量缩小厚度偏差范围。  

钢带厚度不均匀是由两方面的原因造成的:一是冷轧原料不良,如热轧卷的厚度不均匀及坯料退火不良,导致钢带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除。对于后者,则要靠不断改进冷轧操作来改进。

随着冷轧机速度和不锈钢产品质量的不断提高,手动调节厚度已不能满足要求,因此在不锈钢冷轧机上都装设有厚度自动控制装置(AGC-)。AGC是通过测厚仪或传毖器对钢带实际厚度连续地进行测量,并根据实测值与给定值比较得出的偏差信号,借助于检测控制回路和装置或计算机功能程序,改变压下位置、张力或轧制速度,把厚度控制在允许偏差范围内的调节方法。

3  冷轧不锈钢带生产工艺流程 

由于不锈钢的品种繁多,性能各异,对产品质量要求也有很大差别,因此,不锈钢冷轧钢带的生产工序多,生产过程复杂。一般冷轧不锈钢带的生产工艺流程如图7-4所示。对于某些热轧铁素体、马氏体不锈钢来说,可以在连续炉中进行退火,但在实际中此类钢种的退火通常是事先在罩式退火炉中进行的。而在热轧退火酸洗机组上只进行除鳞和酸洗处理。在机组上进行退火和酸洗处理的是热轧奥氏体钢卷。光亮退火是冷轧退火酸洗工序的一种最终退火处理方法,也是用户所要求的产品表面加工状态——光亮热处理(表面加工等级NO.9)。光亮退火机组的形式有卧式光亮退火机组、立式光亮退火机组及罩式光亮退火炉。铁素体和马氏体不锈钢带一般在罩式光亮退火炉中进行。

为修正钢带的板形,成品不锈钢带应进行平整。虽然经过平整对板形进行了一次修正,但要生产出完全平直的钢带,还必须进行矫直。通常是在辊式矫直机上进行矫直。随着对产品平直度要求的提高,近年来拉伸弯曲矫直机得到了较大发展。特别是对于薄的不锈钢带,平整的效果甚微,主要依靠拉伸弯曲矫直机来进行板形修正。