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不銹鋼帶冷軋基礎(chǔ)知識(shí)
由于不銹鋼的特性和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的特殊要求，不銹鋼冷軋生產(chǎn)工藝具有以下特點(diǎn)：
(1) 不銹鋼是一種高合金鋼，軋制變形抗力較大。為了進(jìn)行高效率、高精度軋制，應(yīng)采用剛性大的軋機(jī)，一般采用多輥冷軋機(jī)。
(2) 多輥冷軋機(jī)一般采用單機(jī)可逆式軋制方式。軋制時(shí)纏繞在卷取機(jī)上的頭尾部分得不到軋制，被切除成為廢品。為了提高產(chǎn)品的成材率，軋制前在不銹鋼帶兩端都要焊接一段引帶，引帶部分不軋制；另外，如果熱軋卷質(zhì)量太小，為了提高軋制效率和收得率；需預(yù)先將小鋼卷并焊成大鋼卷；在連續(xù)退火和酸洗機(jī)組上，由于是連續(xù)作業(yè)，鋼帶的頭尾連接也需要焊接。所以焊接是不銹鋼帶生產(chǎn)不可缺少的環(huán)節(jié)。不銹鋼的焊接要比普通鋼焊接困難得多，特別是當(dāng)焊縫需要軋制時(shí)，對(duì)焊接質(zhì)量的要求就更嚴(yán)格，因此，特殊的焊接工藝也是不銹鋼帶冷軋生產(chǎn)的一個(gè)特點(diǎn)。
(3) 不銹鋼帶冷軋前，原料(熱軋卷)要退火，冷軋過(guò)程中要中間退火，最終產(chǎn)品還要成品退火，故退火是生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。而不銹鋼的種類繁多，各種鋼的屬性不同，熱處理的目的、方法和要求都不盡相同，有一套獨(dú)特的工藝制度。
(4) 冷軋不銹鋼帶對(duì)表面質(zhì)量的要求十分嚴(yán)格，不僅不允許殘留前工序帶來(lái)的冶金缺陷和加工缺陷，而且也不允許有冷軋加工過(guò)程所造成的明顯缺陷。為此，冷軋生產(chǎn)過(guò)程中采取了一系列消除和防護(hù)的措施。例如：為消除熱軋的氧化鐵皮，熱軋鋼帶要進(jìn)行拋丸處理和酸洗；為了消除坯料帶來(lái)的缺陷和冷軋；熱處理后造成的缺陷，鋼帶往往要在修磨機(jī)組上修磨；為保證冷軋后的表面質(zhì)量，對(duì)軋輥的研磨有非常嚴(yán)格的要求，為了防止生產(chǎn)過(guò)程中擦劃傷鋼帶，要求各機(jī)組的鋼卷要卷緊、卷齊，而且在冷軋前后偽許多機(jī)組卷取時(shí)都要在鋼卷的層間墊上保護(hù)紙；另外，在容易產(chǎn)生擦劃傷的操作和設(shè)備上也采取了一些特殊防護(hù)措施；為了得到良好的、均勻的表面光澤，有的成品退火后還要酸洗；有特殊要求的光亮鋼板還要進(jìn)行保護(hù)氣氛退火；有的產(chǎn)品表面還要覆膜等?？傊?，冷軋不銹鋼帶的生產(chǎn)是一個(gè)精工細(xì)作的工藝過(guò)程，是其他鋼種不可比擬的。
(5) 不銹鋼帶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)的軋輥，生產(chǎn)光亮的2B鋼扳，對(duì)于鐵素體不銹鋼還要通過(guò)控制平整量來(lái)改善鋼板的成形性能。不銹鋼由于鋼質(zhì)較硬；同時(shí)對(duì)平直度要求嚴(yán)格，必須用強(qiáng)力矯直機(jī)矯直，而且不同厚度的產(chǎn)品往往需用不同的矯直方法；不銹鋼冷軋產(chǎn)品通常以成卷和切板兩種方式交貨，因此，現(xiàn)代化的不銹鋼冷軋廠分別設(shè)置有縱切機(jī)組和橫切機(jī)組。
2 冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)工藝技術(shù)
軋制不銹鋼這種高合金高硬度及冷軋加工硬化傾向大的材料，而且要求軋制達(dá)到高效率、高精度，必須使用剛性大的軋機(jī)。
最初，不銹鋼冷軋多采用四輥可逆武軋杌，四輥軋機(jī)雖然工作輥、支撐輥直徑大，牌坊也很大，但是軋機(jī)的剛性不足，軋制精度不高。針對(duì)這種情況逐漸開發(fā)出了MKW偏八輥軋機(jī)、十二輥軋機(jī)、二十輥軋機(jī)等多輥軋機(jī)。
多輥軋機(jī)與四輥軋機(jī)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1) 塔形支撐輥系的多輥軋機(jī)(十二輥、二十輥軋機(jī))，工作輥整個(gè)輥身以支撐輥的鞍座支撐在軋機(jī)牌坊上，軋輥寬度方向的彎曲變形很小，從而能夠使用小直徑的工作輥；
(2) 由于軋機(jī)剛度提高，并使用了高硬度軋輥，同時(shí)可以快速更換工作輥，因而有可能生產(chǎn)出高精度、優(yōu)質(zhì)表面的鋼帶；
(3) 為生產(chǎn)0.5—0.05mm厚的寬幅薄鋼帶提供了可能性；
(4) 在多輥軋機(jī)上實(shí)行強(qiáng)化壓下，使軋機(jī)道次減少，并有可能減小軋程，從而提高生產(chǎn)效率，降低成本；
(5) 軋機(jī)的體積小、質(zhì)量輕；相對(duì)降低了設(shè)備費(fèi)用。
2.2 影響冷軋的因素
A 摩擦系數(shù)(軋制潤(rùn)滑劑)
不銹鋼冷軋機(jī)必須使用軋制潤(rùn)滑劑，特別是在多輥軋機(jī)(十二輥、二十輥軋機(jī))上軋制時(shí)。其目的有兩個(gè)：一是工藝潤(rùn)滑，減小軋輥和鋼帶接觸面上的摩擦系數(shù)，減小軋制壓力和所需的傳動(dòng)動(dòng)力，改善產(chǎn)品的表面狀態(tài)；二是冷卻軋輥和鋼帶，將軋制過(guò)程中產(chǎn)生的變形熱帶走，使軋機(jī)處于正常工作狀態(tài)。
多輥軋機(jī)使用的潤(rùn)滑劑有礦物油和乳化液等，軋輥和鋼帶的摩擦系數(shù)因潤(rùn)滑油的種類和潤(rùn)滑方式而不同，與軋輥、鋼帶的表面狀態(tài)以及軋制溫度、軋制速度、壓下率等條件有關(guān)，通常在0．04~0．15之間。
B 前后張力
冷軋時(shí)的張力對(duì)軋制壓力有很大的影響，也是影響板形和板厚的重要因素。多輥軋機(jī)是采用大張力軋制，不銹鋼帶冷軋需要的張力更大些。在單機(jī)架可逆軋機(jī)上，張力是在軋機(jī)與卷取機(jī)之間產(chǎn)生的；形成前張力的卷取機(jī)處于電動(dòng)工作狀態(tài)，而形成后張力的卷取機(jī)則處于發(fā)電工作狀態(tài)。在軋制過(guò)程中，一般都采用恒張力控制，要維持張力不變動(dòng)，由于前卷取機(jī)帶卷的直徑越來(lái)越大，則卷取機(jī)應(yīng)逐漸降速；而后卷取機(jī)帶卷直徑越來(lái)越小，故應(yīng)逐漸加速，以保持相應(yīng)的線速度不變。
不同的軋機(jī)、不同的材料及不同的產(chǎn)品規(guī)格，設(shè)定不同的前后張力。最大單位張力值一般在(0．3—0．5) 值的范圍內(nèi)。采用二十輥森吉米爾軋機(jī)軋制Ni-Cr系不銹鋼帶的張力為390~490MPa；軋制鉻系不銹鋼帶的張力為295—390MPa。一般在第一道次軋制時(shí)，因酸洗機(jī)組等的卷取張力較小，因此不能用大張力，以免造成帶卷層間錯(cuò)動(dòng)而擦傷表面。在以后的道次中可以施加大張力軋制，根據(jù)軋制品種和規(guī)格，或前張力大于后張力，或后張力大于前張力。當(dāng)軋制鐵素體不銹鋼帶，軋后采用罩式爐退火時(shí)，成品道次的單位張力應(yīng)適當(dāng)減小一些，以防止退火中產(chǎn)生粘結(jié)。在焊縫過(guò)軋輥時(shí)，張力也應(yīng)適當(dāng)減小一些。
C 軋制速度
軋制速度的變化會(huì)對(duì)軋輥和鋼帶間的摩擦系數(shù)有影響，從而影響軋制壓力和鋼帶厚度。多輥軋機(jī)軋制速度高，現(xiàn)代二十輥軋機(jī)軋制不銹鋼帶的軋制速度可以達(dá)到800m／min(帶寬不小于1110mm)及1000m／min(帶寬為1320mm)。
高軋制速度要求熱軋帶坯有完全良好的性能，因?yàn)閷?duì)材料上的某些缺陷，高速軋制時(shí)比在較低軋速時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的影響，導(dǎo)致軋制設(shè)備及產(chǎn)品產(chǎn)生較大的損害。因此，安排第一道次軋制時(shí)應(yīng)用較低的軋制速度，以便對(duì)軋制的鋼帶做準(zhǔn)確的檢查，并記錄下影響高速軋制的缺陷的位置。從第二道開始，才在利用軋機(jī)電動(dòng)機(jī)能力和帶鋼張力的條件下，提高軋制速度并減速通過(guò)有缺陷的部分。
D 軋輥
冷軋機(jī)使用的軋輥必須有高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，同時(shí)還必須有一定的韌性。多輥冷軋機(jī)使用的軋輥材質(zhì)為高鉻鋼和高速鋼。不同部位的輥?zhàn)討?yīng)選擇不同成分的鋼。為保證冷軋產(chǎn)品的表面質(zhì)量，對(duì)工作輥的表面有嚴(yán)格的要求，不僅要有一定的粗糙度，而且不得有任何肉眼可見的缺陷(裂紋、壓坑、壓痕、研磨紋、螺旋紋等)。軋輥在使用前要經(jīng)過(guò)細(xì)致研磨和檢查。在軋制過(guò)程中還要勤檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即換輥。所以軋制不銹鋼帶時(shí)
換輥很頻繁，一般每軋一卷要換一次工作輥，有時(shí)則要換數(shù)次。
2.3 壓下制度
壓下制度包括對(duì)軋制道次，壓下量及軋程等的規(guī)定。壓下制度應(yīng)根據(jù)軋機(jī)的特點(diǎn)(軋機(jī)機(jī)型、主電機(jī)功率、軋制壓力、軋輥硬度、工藝潤(rùn)滑、卷取電機(jī)功率及張力等)確定，同時(shí)隨軋制產(chǎn)品品種、尺寸及熱處理質(zhì)量等變化。合理的壓下制度對(duì)提高軋制效率、產(chǎn)品質(zhì)量及降低消耗量具有重要意義。 實(shí)際上，在制定壓下方案時(shí)；壓下制度是根據(jù)金屬對(duì)軋輥的壓力和主電機(jī)負(fù)荷來(lái)確定的。通常在最初兩道次，壓下量受主電機(jī)負(fù)荷的限制。在冷軋時(shí)，經(jīng)常在第一道次規(guī)定大壓下量，在隨后各道次內(nèi)壓下量逐步減少，以便在各道次內(nèi)保持金屬對(duì)軋輥壓力趨于一致。
在某些情況下，為了生產(chǎn)加工硬化的鋼帶或者生產(chǎn)具有最小翹曲度且厚度均勻的鋼帶，而明顯地增加軋制道次。軋制時(shí)，金屬對(duì)軋輥的單位壓力和總壓力不得超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于四輥軋機(jī)單位壓力不大于1700MPa；對(duì)于多輥軋機(jī)單位壓力在2000～2500MPa范圍內(nèi)。各道次的壓下量和一個(gè)軋程的總壓下量也取決于被軋鋼帶的力學(xué)性能及其在軋制過(guò)程其中的變化。如經(jīng)過(guò)淬火處理， =320MPa、 =50%的1Crl8Ni9Ti不銹鋼帶，在1680mm四輥可逆式冷軋機(jī)上從3mm厚軋到1.5mm厚，用7個(gè)道次完成；而經(jīng)過(guò)淬火處理， =600MPa、 =26％的1Crl8Ni9Ti不銹鋼帶在相同條件下，厚度由3mm軋到1.5mm要用9—11個(gè)道次軋制才能完成。工藝潤(rùn)滑與軋輥表面粗糙度對(duì)壓下制度有很大的影響。如1Crl8Ni9Ti不銹鋼帶，在1680mm四輥可逆軋機(jī)上，采用20號(hào)機(jī)油作工藝潤(rùn)滑劑，用表面粗糙度Ra=0．8 或Ra=0．4 的軋輥軋制，要用11個(gè)道次將厚度從3mm軋到1．5mm。但是，改用表面粗糙度Ra=0．1 的軋輥軋制同一規(guī)格產(chǎn)品，軋制道次可能減少到9道，甚至7道。
采用有效的工藝潤(rùn)滑有可能將1個(gè)軋程的總壓下率提高到80%或更高一些。按照傳統(tǒng)工藝，使用20號(hào)機(jī)油時(shí)，將厚度為3mm的坯料軋到0．7mm厚的成品要用兩個(gè)軋程(帶鋼厚度為1．5mm時(shí)進(jìn)行中間熱處理)，總道次為16道，兩次熱處理之間的總壓下率為50％和53．3％。采用一種叫 28的光亮油時(shí)，在能將道次降為11道的條件下，用76．7％的總壓下率在一個(gè)軋程內(nèi)軋成。采用聚合物棉子油時(shí)，能在13道次內(nèi)，以81。．6％的總壓下率將厚度為3．8mm的大卷坯料軋制成0．7mm厚的成品，用這樣的壓下量不僅可以軋制塑性良好的奧氏體不銹鋼，也可以軋制難變形的奧氏體-鐵素體、奧氏體—馬氏體不銹鋼。強(qiáng)制壓下制度會(huì)促使鋼帶溫度升高，從而改善鋼帶的蛆塑性。在這種條件下，總壓下量雖然相當(dāng)大，但是，軋制時(shí)不會(huì)出現(xiàn)鋼帶裂邊現(xiàn)象。
在多輥軋機(jī)上實(shí)行強(qiáng)化壓下，可以減少軋制道次，減少中間退火次數(shù)。1Crl8Ni9Ti不
銹鋼用四輥軋機(jī)從3．0mm厚的坯料軋制0．4—0．5mm厚的成品，需要進(jìn)行一次中間熱處理，而用多輥軋機(jī)軋制，卻不需要中間熱處理，不經(jīng)中間熱處理而采用大壓下量也能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)表面的不銹鋼帶。在總壓下率為97％的條件下，多輥軋機(jī)的高強(qiáng)度、高剛度有可能保持每道次的相對(duì)壓下量不變，因而能比其他類型軋機(jī)更有效地利用主電機(jī)的功率。
2.4 板形控制
板形控制的目的是要軋出橫向厚度均勻和外形平直的帶材。板形控制中，鋼帶的橫向厚度差和鋼帶平直度是兩個(gè)不同的物理概念。橫向厚度差是表示鋼帶橫斷面上厚度分布不均勻性的指標(biāo)；平直度是表示鋼帶失去平坦的外形表面特征而出現(xiàn)浪形、翹曲等形狀缺陷的指標(biāo)，其直接原因是軋制鋼帶在寬度方向變形的不均勻性。二者沒(méi)有必然的聯(lián)系，軋出的鋼帶橫向厚度差很小，但因不均勻變形其平直度可能很差。但是二者也有著非常密切的聯(lián)系，它們都取決于軋制時(shí)工作輥輥形曲線的形狀。
因此，板形控制是在來(lái)料板形良好的條件下，調(diào)節(jié)有載輥縫的形狀，使其與來(lái)料鋼帶斷面形狀保持一致，以此減小橫向不均勻變形，使軋制的板形平直。調(diào)節(jié)有載輥縫的形狀，對(duì)于多種形式的二十輥軋機(jī)來(lái)說(shuō)都比較容易。由于二十輥軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，都有多種板形調(diào)節(jié)手段，一般均有徑向輥形調(diào)整機(jī)構(gòu)、軸向輥形調(diào)整機(jī)構(gòu)；分體式軋機(jī)有軋輥傾斜調(diào)整功能；部分直接壓下的二十輥軋機(jī)還設(shè)有液壓彎輥機(jī)構(gòu)等，對(duì)于四輥軋機(jī)，板形控制最基本的方法是確定適當(dāng)?shù)能堓佂苟?，也就是考慮鋼帶寬度方向的壓力分布特征，把軋輥磨成中間部分稍有凸起的形狀。現(xiàn)代化的四輥軋機(jī)還采用了其他板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，如軋輥傾斜、液壓彎輥、CVC軋機(jī)軋輥軸向移動(dòng)、乳化液流量分段控制等。
另外，板形的好壞也要受到其他一些操作因素的影響，例如張力和軋制壓力的適當(dāng)與否。一般板形的好壞是通過(guò)軋制過(guò)程中沿鋼帶寬度方向各部位張力的大小反映出來(lái)的，這就需要靠操作者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷并進(jìn)行調(diào)整。近年來(lái)，板形的在線檢測(cè)裝置和各種控制技術(shù)在生產(chǎn)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是在寬鋼帶軋機(jī)上，并將成為今后冷軋技術(shù)的重要發(fā)展方向。
2.5 厚度控制
冷軋不銹鋼帶應(yīng)厚度均勻、偏差小，這是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)?？刂其搸У暮穸龋艽蟪潭壬弦揽刻岣呃滠埖能堉凭?，既要設(shè)法減少和消除厚度不均，又要盡量縮小厚度偏差范圍。
鋼帶厚度不均勻是由兩方面的原因造成的：一是冷軋?jiān)喜涣?，如熱軋卷的厚度不均勻及坯料退火不良，?dǎo)致鋼帶長(zhǎng)度方向的變形抗力不均等；二是冷軋自身造成的，如張力變化、速度變化、軋輥偏心、軋輥軸承的油膜厚度變化等。對(duì)于前者，除要求前部工序改進(jìn)外，還應(yīng)在冷軋中設(shè)法消除。對(duì)于后者，則要靠不斷改進(jìn)冷軋操作來(lái)改進(jìn)。
隨著冷軋機(jī)速度和不銹鋼產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，手動(dòng)調(diào)節(jié)厚度已不能滿足要求，因此在不銹鋼冷軋機(jī)上都裝設(shè)有厚度自動(dòng)控制裝置(AGC-)。AGC是通過(guò)測(cè)厚儀或傳毖器對(duì)鋼帶實(shí)際厚度連續(xù)地進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)實(shí)測(cè)值與給定值比較得出的偏差信號(hào)，借助于檢測(cè)控制回路和裝置或計(jì)算機(jī)功能程序，改變壓下位置、張力或軋制速度，把厚度控制在允許偏差范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)方法。
3 冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)工藝流程
由于不銹鋼的品種繁多，性能各異，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求也有很大差別，因此，不銹鋼冷軋鋼帶的生產(chǎn)工序多，生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜。一般冷軋不銹鋼帶的生產(chǎn)工藝流程如圖7-4所示。對(duì)于某些熱軋鐵素體、馬氏體不銹鋼來(lái)說(shuō)，可以在連續(xù)爐中進(jìn)行退火，但在實(shí)際中此類鋼種的退火通常是事先在罩式退火爐中進(jìn)行的。而在熱軋退火酸洗機(jī)組上只進(jìn)行除鱗和酸洗處理。在機(jī)組上進(jìn)行退火和酸洗處理的是熱軋奧氏體鋼卷。光亮退火是冷軋退火酸洗工序的一種最終退火處理方法，也是用戶所要求的產(chǎn)品表面加工狀態(tài)——光亮熱處理(表面加工等級(jí)NO．9)。光亮退火機(jī)組的形式有臥式光亮退火機(jī)組、立式光亮退火機(jī)組及罩式光亮退火爐。鐵素體和馬氏體不銹鋼帶一般在罩式光亮退火爐中進(jìn)行。
為修正鋼帶的板形，成品不銹鋼帶應(yīng)進(jìn)行平整。雖然經(jīng)過(guò)平整對(duì)板形進(jìn)行了一次修正，但要生產(chǎn)出完全平直的鋼帶，還必須進(jìn)行矯直。通常是在輥式矯直機(jī)上進(jìn)行矯直。隨著對(duì)產(chǎn)品平直度要求的提高，近年來(lái)拉伸彎曲矯直機(jī)得到了較大發(fā)展。特別是對(duì)于薄的不銹鋼帶，平整的效果甚微，主要依靠拉伸彎曲矯直機(jī)來(lái)進(jìn)行板形修正。
實(shí)時(shí)匯聚核
心行業(yè)動(dòng)態(tài)
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實(shí)時(shí)匯聚核心行業(yè)動(dòng)態(tài)
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