不銹鋼帶冷軋基礎(chǔ)知識(shí)大全

時(shí)間：2020-01-05作者：東莞市平杰金屬材料有限公司瀏覽：363

1  冷軋不銹鋼帶生產(chǎn)工藝特性

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)量的要求就較嚴(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，冷軋過程中要中間退火，較終產(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*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的冶金缺陷和加工缺陷，而且也不允許有冷軋加工過程所造成的明顯缺陷。為此，冷軋生產(chǎn)過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滠埐讳P鋼帶的生產(chǎn)是一個(gè)精工細(xì)作的工藝過程，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控制平整量來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)

2.1  冷軋機(jī)的類型

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)。

較初，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較大些。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。較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**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**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*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)過細(xì)致研磨和檢查。在軋制過程中還要勤檢查，發(fā)現(xiàn)問題立即換輥。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)荷來確定的。通常在較初兩道次，壓下量受主電機(jī)負(fù)荷的限制。在冷軋時(shí)，經(jīng)常在**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)具有較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**過設(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)性能及其在軋制過程其中的變化。如經(jīng)過淬火處理， =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%或較高一些。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)較有效地利用主電機(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，板形控制是在來料板形良好的條件下，調(diào)節(jié)有載輥縫的形狀，使其與來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)來說都比較容易。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)，板形控制較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?，F(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軋制過程中沿鋼帶寬度方向各部位張力的大小反映出來的，這就需要靠操作者的經(jīng)驗(yàn)來判斷并進(jìn)行調(diào)整。近年來，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?，很大程度上依靠提高冷軋的軋制精度，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、馬氏體不銹鋼來說，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較終退火處理方法，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)來進(jìn)行板形修正。


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