轧钢生产工艺技术3000问第九章多辊轧机与高精度冷轧钢带

轧钢生产工艺技术3000问第九章多辊轧机与高精度冷轧钢带内容摘要：

对于轧机前后为实心卷简的卷取机，钢卷不能够从卷筒上直接卸下，只有将钢卷重新卷到一台胀缩式卷筒卷取机上，才能将钢卷卸下来。 森吉米尔20 辊轧机、森德威 20 辊轧机，采用实心卷简卷取机时，机组一般设有重卷机构，将成品钢卷及实心卷筒一起从卷取位置转移到重卷开卷位置，然后，将钢卷从开卷机往重卷机上重新卷取一次，由于重卷过程是在轧机轧制区域之外的位置进行的，所以重卷和轧制可以同时进行、互不影响。 两种形式轧机的重卷机构的结构形式不尽相同。 一些非常小的轧机 ， 是将钢卷和实心卷筒一起卸 下，离线后进行重卷。 1329．多辊轧机轧制的 NT 制度如何制定 ? 制定轧机的压下制度，应根据轧机的技术参数，轧制材料的力学性能，产品的质量要求来制定，同时还要考虑轧机生产能力要高，消耗低。 用多辊轧机轧制优质碳素钢，相对来说是非常容易的，使用多辊轧机的目的是追求产品的质量，要有高的尺寸精度、板形和表面质量，或获得更薄的产品。 碳素钢，特别是低碳软钢，在 20 辊轧机上，一个轧程的总压下率能达到 95％以上，道次压下率可以达到 60％。 对于可逆式冷轧机，由于各道次是在同一架轧机上 轧制，所以道次压下量分配是用等压力轧制原则来确定压下规程。 一般第一道、第二道的压下量最大，随着被轧钢带的加工硬化，道次压下率逐渐减小，以使各道次的轧制压力大致相等。 为了提高轧机的生产能力，在充分利用轧机及机前后的卷取机主传动功率的前提下，尽可能地加大道次压下率以减少轧制道次。 但是，有时为了获得良好的板形及表面质量，减少钢带纵向的厚度偏差，也可以适当地增加轧制道次，虽然在总压下率相同的情况下，采用较多的轧制道次能使钢带的强度略有提高。 成品道次的压下率对板形的影响较大，一般采用10％左右。 1330．多辊轧机轧制的张力制度如何制定 ? 冷轧钢带的一个特点是张力轧制，没有张力就无法进行钢带的冷轧。 张力可以降低轧制压力，改善板形，稳定轧制过程。 张力制度对于钢带冷轧非常重要。 采用小直径工作辊轧制的多辊轧机，轧制过程的工艺特点则是采用大张力轧制。 必须采用大的单位张力，由于被轧制材料的物理一力学性能各向异性现象，或在小变形 弧长度内工作辊不大的歪斜，致使沿带材宽度出现压下和延伸的不均衡性。 在压下量小的区域内重新分布张力时，张力达到屈服极限，并可能使带材宽度方向的延伸均衡。 实际上，在多辊轧机上轧制时，金属的变形，是依靠轧辊压下和卷取机建立的带材张力共同完成的。 多辊轧机中采用的单位张力的大小取决于材料的物理一力学性能及冷加工硬化程度，带材厚度及其边部质量。 一般单位张力为 20％～ 70％ σs。 为了实现稳定轧制过程所必须的大的单位张力及总张力，要求在多辊轧机中设置具有大功率传动的卷取机。 一般多辊轧机卷取机电机功率达到轧机主传动功率的 70％～ 80％，有的甚至达到 100％。 各道次张力的确定方法如下： 一般来说，第一道次轧制时，由于酸洗机组的卷取张力较小，为了避免造 成钢带层间错动而擦伤表面，第一道次的后张力很小，小于或等于酸洗机组卷取张力。 为了增加第一道次轧制的后张力，多辊轧机入口侧设有压板来增加轧制后张力。 前张力可以根据工艺要求自由决定。 在以后的轧制道次中，根据轧制钢带品种、规格，或者采用前张力大于后张力，或者后张力大于前张力。 一般采用将前一道次的轧制前张力作为本道次的后张力，单位前张力大于单位后张力。 成品道次的前张力 (卷取张力 )，有两种情况：对于胀缩式卷筒卷取机，由于在卷取机上可以直接卸卷并且钢卷直接进罩式炉进行紧卷退火，为防止在退火中产生黏结，卷取张力应减小，卷 取张力小于 50MPa 时，退火黏结的几率就很低了。 卷取张力低，会影响轧机生产能力；对于实心卷筒卷取机，由于需要进行重卷，重卷时可以采用较小的张力(10~40MPa)，因此轧制时能够采用大张力，可以提高轧机生产能力。 道次的张力还应根据板形随时进行调整，特别是轧制带材较薄时。 当材料中部有波浪时，应减小张力防止拉裂带边或断带；当带材产生边浪时，可以适当增加张力。 1331．多辊轧机轧制的速度制度如何制定 ? 轧制速度的确定，应根据设备的能力，在轧机允许使用的速度范围内尽可能采用高的轧制速度， 以提高轧机的生产能力；同时，当轧制速度增加时，轧制压力相应有所减小。 一般第一道次轧制时采用较低的轧制速度。 因为第一道的压下量大，如果再用高速度轧制，将使轧辊急剧发热，由于多辊轧机轧辊冷却条件较差，将影响轧辊寿命；另外，由于坯料纵向厚度偏差大，板形与轧辊不完全符合，第一道轧制时要对坯料进行调整，要求速度较低；同时采用高速度大压下，主电机能力也不能满足。 以后的道次，则根据压下制度和张力制度及主电机的功率决定轧制速度，使主电机的能力得到发挥。 每道次轧制的启动和制动时，分别有一个升速和 降速的过程。 在轧制过程中，应尽可能少调速，以保证轧制的稳定性，从而达到厚度偏差的均一性。 1332．多辊轧机轧辊辊形如何确定 ? 由于典型的多辊轧机机架的刚度大、轧辊辊形具有多种有效的调整手段，所以，多辊轧机能够全部使用没有辊形凸度的平辊进行轧制。 根据需要，对于 20 辊轧机工作辊和第二中间辊也可以适当地配置凸度辊；第一中间辊永远是平辊，但一头带有锥度，供轧辊轴向调整使用；支撑辊的背衬轴承不能有凸度。 第三节冷轧碳钢钢带的热处理 1333．冷轧碳钢钢带热处理形式有几种 ? 根据产品品 种的不同，在工艺过程中分为预先热处理、中间热处理和最终热处理。 预先热处理的目的是为钢带冷轧作好准备，使钢带具有良好的塑性和一定的组织。 预先热处理主要用于碳含量较高的碳素结构钢、合金结构钢等以及在冷轧前对热轧板卷进行不完全退火。 通过预先热处理可以降低材料硬度，消除热轧板卷加工硬化和粗大组织，提高塑性增加伸长率，以利于冷轧加工。 中间热处理的目的是消除冷轧过程中产生的加工硬化，以利于下一步轧制。 碳钢一般在20 辊轧机上只需要一个轧程即可轧到成品厚度；一些加工硬化趋向严重的钢种，一个轧程不能轧到所 需厚度时则需要进行中间退火，消除加工硬化后再进行轧制。 中间退火一般采用再结晶退火。 最终热处理的方法因钢板的品种和用途不同而异，有高温回火、退火、正火等，主要是退火。 1334．什么是再结晶退火 ? 对于低碳钢，一般是进行再结晶退火。 再结晶退火，是在临界点 A1(723℃ )以下，一般在 550～ 650℃范围内进行，温度越高，保温时间越短；反之，保温时间越长。 一般将再结晶过程划分为三个前后衔接的阶段：首先是形成晶核，然后是晶核长大，最后是晶粒长大。 个别情况下还需进行二次再结晶。 再结晶退火的条件为：首先，必须经过充分的冷加工变形，才有必要进行再结晶退火；其次，再结晶退火必须具备一个最低温度，即再结晶温度。 超过再结晶温度时，铁本身的扩散程度很显著，以至有可能最终形成新的晶粒。 冷轧加工后的钢带，在再结晶温度以上退火时，经过一定时间的孕育，在加工变形的晶格中便产生新晶核。 如果温度升高速度缓慢，生成的晶核数就比较少；冷轧加工变形率越高，则晶格数目越多，再结晶组织的晶粒越细。 如果以较快的速度加热至再结晶温度以上，变形后的每个晶格都能在很短的时间之后生成晶核，并开始再结晶。 一旦生成晶核，它们就立即向周围经过变形加工的组织内生长，直至各晶粒的生长前沿互相靠近和互相阻挡时为止，再结晶的第二阶段晶核长大结束。 然后，随温度和时间的延续，晶粒开始长大。 在这一阶段，不规则取向的晶粒为有规则取向的晶粒所吞并。 再结晶晶粒的大小受以下因素控制： (1)冷轧变形率越高，则晶粒越小； (2)缓慢加热至超过再结晶温度时，如其他条件相同，则晶粒较粗；而快速加热时的晶粒较细； (3)钢带的金属纯净度越高，则晶核数目越少，晶粒度本身也就越粗大。 1335．什么是强循环罩式 退火炉 ? 为了提高罩式炉的生产能力和产品质量，降低能耗，在自然循环炉的基础上，增设炉台风机将内罩内的保护气体进行强制循环，改善了热交换条件，可提高生产能力 40％左右；产品力学性能均匀性提高。 20 世纪 80 年代我国在引进消化了国际上先进的强循环光亮罩式退火炉的基础上，研制出了自己的强循环光亮罩式退火炉。 炉台循环风机采用短轴双速风机，功率 37／ 10 一 70／16kW；风机叶轮直径约 850mm；风量约 50000m3／ h；风压大于 735Pa；内罩采用横波形，水冷法兰盘加橡胶密封圈密封；保护气氛一般采用 氨分解气 (高氢气体，含 75％ H2， 25％ N2)，露点为一 70℃ ；也可以采用氮基保护气氛或者纯氢保护气氛。 加热罩分为燃气加热罩和电加热罩。 在解决了内罩密封的情况下，采用了气／水组合冷却罩。 一般在冷却罩上部设两台轴流风机；顶部设喷水装置。 在高温内罩扣上冷却罩后，轴流风机启动从冷却罩内抽气，室内空气由内罩和冷却罩之间的间隙从下部吸人，沿内罩热表面向上运动过程中被加热后被风机抽出。 当内罩温度降到规定温度 (200— 300℃ )时，进行喷水冷却；当内罩温度降到 80℃时，喷水结束。 退火炉设备中设置有真空 泵，在退火周期的操作中有两次抽真空过程。 这是由于该罩式炉所用的安全气体是瓶装氮气，通过氮气汇流排减压后使用，采用抽真空的工艺操作后，可以将内罩内的空气或氢气抽到规定的真空度 100Pa，然后打开安全气体阀向罩内冲氮气，充 到罩内压力为 1 个大气压 101325Pa 时，停止充氮气。 这样消耗的氮气量少，仅为罩内剩余空间大小。 另外，加热前的一次抽真空，可以将钢带表面上残留的润滑剂大部分抽走，并在真空泵后进行收集，极大地减少了钢带表面的碳氢化合物的残余量，有利于提高退火钢带的表面光洁度。 1336．旁通冷却全氢光亮 罩式退火炉有什么特点 ? 德国 LOI 热工工程有限公司，在 20 世纪 80 年代初开发了高效全氢保护技术 (HPH)，生产 HPH全氢气氛保护罩式退火炉。 HPH罩式炉有一种旁通冷却 (也称分流冷却 )的方式。 旁通冷却系统是除了内罩内的气氛进行主循环外，将一部分气体通过炉台下面的气／水换热器进行冷却后，再送入罩内冷却炉料。 旁通回路的冷却能力是可以随意调整的。 在炉台下面的地下室内设置旁通分流风机和快速冷却系统。 炉台加热时，旁通系统与炉台隔断，旁通风机和快速冷却系统不工作；冷却初期用冷却罩对内 罩进行风冷；当温度降到550℃时将旁通系统与炉台开通，启动分流风机，缓缓开阀，从内罩中抽取约占总循环量 1／ 4 的炉气，用水经翅片管式快速冷却到 50℃以下，重新鼓入内罩内冷却炉料。 因为旁通冷却后重新送入炉内的炉气温度很低，所以冷却效果良好，可缩短冷却时间约 60％。 旁通冷却用冷却罩的轴流风机设在冷却罩的下部，往罩内鼓风来冷却内罩。 第四节不锈钢带轧制 1337．不锈钢带表面有什么加工要求 ? 顾名思义，不锈钢必然要具备抗腐蚀性能，不生锈。 然后，不锈钢的抗蚀性能除了与不锈钢的组织结构直接相关 外，钢带的表面加工状态也影响不锈钢带漂亮的表面特性，在利用上更有许多特殊的要求。 因此，不锈钢带的表面加工等级很多。 我国标准 (GB4239— 91)将不锈钢带表面加工分为 11 个等级。 No． 1 冷轧表面 No． 2 冷轧后进行热处理、酸洗或相应处理 No． 2D 冷轧后进行热处理、酸洗或类似处理，最后经毛面辊进行轻度冷平整 No． 2B冷轧后进行热处理、酸洗或类似处理，最后经冷轧获得适当粗糙度 No． 3 用 1130— 120 号研磨料进行抛光精整 No． 4 用 150— 180 号研磨料进 行抛光精整 N0． 5 用 240 号研磨料进行抛光精整 N0． 6 用 W63 号研磨料进行抛光精整 No． 7 用 W50 号研磨料进行抛光精整 No． 9 冷轧后进行光亮热处理 No． 10 用适当粒度研磨材料抛光，使镜面呈连续磨纹 1338．冷轧不锈钢带生产对原料有什么要求 ? 随着科学技术的发展，用户对冷轧不锈钢的表面质量、厚度偏差和力学性能的要求日益严格。 但是冷轧钢带的性能并不是仅仅取决于冷轧工艺过程和热处理工艺，炼钢、铸坯、热轧、冷轧和热处理对最终产品的性能都有影响。 特别 是不锈钢冷轧钢带的质量更直接受原料的内在质量、表面质量、尺寸精度的决定性影响。 保证冷轧不锈钢带质量的第一个基础是钢的质量。 冶炼时钢的化学成分的控制，对冷轧钢带的质量起决定性作用；冷轧钢带的原料是热轧钢带，热轧钢带的组织和性能直接影响到冷轧钢带的组织和性能，热轧钢带的几何尺寸最终也要反映到冷轧带钢上。 因此，炼钢的质量和热轧钢带的质量是高质量冷轧不锈钢带生产的基础。 1339．最新的不锈钢冶炼工艺是什么 ? 不锈钢已有几十年的冶炼历史，最初是用坩埚法，以后发展到用电炉冶炼，即电弧炉单 炼法 ； 20 世纪 60 年代开发了 VOD、 AOD 等炉外精炼技术，即二步法炼钢：即初炼炉 +精炼炉的二次精炼工艺，开辟了不锈钢冶炼的新纪元； 20 世纪 70 年代以后，冶炼工艺更有飞速发展，已进人三步法炼钢阶段，即初炼一复吹转。