冷轧不锈钢生产工艺

冷轧不锈钢生产工艺内容摘要：

火。 12 热轧后的铁素体钢几乎总有一些马氏体，因此往往也选用 BAF 炉。 当然，对于单相铁素体钢，热轧后 不存马氏体，采用 AP（ H）炉退火更合理。 热轧后奥氏体钢需通过退火使碳化物溶解和快速冷却防止再析出，所以只能用 AP（ H）炉。 至于冷轧后不锈钢的退火，都是通过再结晶消除加工硬化而达到软化目的。 除此之外，奥氏体不锈钢还要使冷轧时产生的形变马氏体转变为奥氏体，因此都用 AP（ C）、 BA 这样的连续炉退火。 如果用 BAF 炉，则存在以下问题： 1. 不管在什么条件下退火，由于退火时间长表面都会氧化，生成不均匀的铁鳞，存在显著的退火痕迹 2. 退火温度较高时，容易粘结和发生层间擦伤等表面缺陷。 （ 3） 退火条件 ① 退火条件的确定 按下面的程序框图确定退火条件（图 1）。 应注意的事项： 用户的加工制造方法变化或对材质的要求变动时，应修订退火条件。 初期阶段没有充分把握，应按用户对退火产品的质量评价判定退火条件是否合适。 前部工序，如炼钢、热轧、甚至冷轧的条件发生变化，需要修改冷轧后的退火条件。 由于材温仪表设置位置的差别，烧咀的位置和使用状况的差别，以及炉体构造的差别，即使材质和技术要求相同，其退火条件也不尽相同。 ② 炉内张力 在连续炉内进行带钢退火，应考虑高温下材料的特性、炉体构造、前后设备 等，设定适当的炉内张力。 炉内张力通常以单位张力（ daN/mm2 ）表示。 卧式炉和立式炉都大致按 daN/mm2 设计。 为了改善薄带对中，即防止在炉内跑偏，单位张力往往提高到 daN/mm2， 但应防止焊缝开裂、成品缩宽等事故发生。 特别是当不同厚度的带材焊接时，操作上要注意不要使厚度薄的带材承受过高的张力。 13 图 1：确定退火条件的程序框图 再结晶特性调查 对不锈钢硬度、晶粒度等测定、确认金相组织 退火温度设定 设定退火温度上、下限值及退火时 间 目标材料温度的设定 设定材温仪表指示值的目标值 （上、下限温度） 各段炉温和机组速度设定 根据理论计算进行初步设定 机组实际运行试验 确认燃烧状况（烧咀负荷等）和通板状况（机组速度、除鳞性前后操作状况） 判定性能是否合格 根据检查标准判定 OK 退火条件确定 炉内张力大多采用自动方式控制。 对卧式炉，通常还用目视方法定期检查钢带在炉内的绕度，据此可判断炉内的张力。 在设计时，卧式炉的烧咀配置常常根据钢带在炉内的饶度而定。 为便于点检，通常在炉子中央设窥视孔，在设定张力状态下，运行中的带钢应在孔的中央位置。 如无窥视孔，可从钢带入炉口观察，以炉壁耐火砖的位置作为标记进行判断。 NO 14 （ 4）冷却条件 退火过程的冷却对材料性能和板形有很大影响，而且不同的钢种和板厚冷却条件不同，因此在设定冷却条件时必须慎重，重要的是控制冷却速度和冷却均匀性。 冷却方式有：。 将水加压后通过喷咀喷出，在流速很高的情况下，液流被切断形成液滴群，冲向带钢表面，这种方法称为喷水冷却。 在喷水冷却中，支配热传递系数的是水量密度和表 面温度。 将水加压后产生喷流，当喷流的出口速度降低时，即形成平滑的层流。 用这种方法冷却，即为层流冷却。 若增加喷流的出口速度，则形成紊乱喷流，即在喷流的表面上形成瘤状紊乱的断流。 采用断流之前的连续喷流进行冷却的方法，称为喷射冷却。 只要将喷咀的构造加以改造，在管壁或者板上穿许多 25mm 的孔即可得到这种喷流。 设备简单，制做方便。 喷射冷却是介于喷水冷却和层流冷却之间的一种冷却方法。 水压达到高压时近似喷水冷却，水压达到低压时近似层流冷却。 将钢材 浸入冷却水中的冷却方法，称为浸入冷却。 高温的钢材在水中浸渍时其冷却是分阶段的。 各个阶段的热传递系数不同。 用加压空气将水雾化，与高速空气一起通过喷咀喷出进行冷却的方法，称为喷雾冷却。 喷雾冷却与喷水冷却不同，它不是通过加压把冷却水变成微细的液滴群，而是经空气作为媒介，利用气相和液相的速度差并生的剪切力使水变成微细的液滴群来进行冷却。 在喷水冷却时，热传递系数仅仅是水量密度和表面温度的函数，而喷雾冷却还有气体的运动因素，因此，进行冲击的液滴流速也是不可忽视的。 这是一种介于自然冷却和弱水冷却之间的气体喷射冷却法，通常称为急风冷却、强制风冷或强制空冷。 最后，还有在炉内控制温降的缓慢冷却。 在上述方法中，究竟采取哪一种要根据钢种和设备情况来确定。 从钢种来看， 304 等奥氏体钢在 850500℃之间冷却速度慢时，将因碳化物在晶界析出面产生敏化，所以在该温度范围必须快冷。 奥氏体钢的冷却速度和含碳量有关系，通常冷却速 15 度应在于 20℃ /S 以上。 含 Ti、 Nb 的稳定化奥氏体难于敏化，冷却可以慢些。 马氏体钢和铁素体钢不宜急冷，因此只要设备没有妨碍 ，应尽可能以较小的温度梯度冷却。 从设备上来看，不同的设备应规定不同的冷却条件。 既不能因设备而影响材质性能，也不能因冷却条件不当而损坏设备。 例如当冷却段后配置有盐浴槽的时候 ,盐浴的液温一般保持摄氏 490500℃，从节能的观点看，进入盐浴槽的材料温度越高越好；因此，进入盐浴温度之差则是越小越好，因此，进入盐槽的材温控制在摄氏 500550℃最为适宜。 当冷却段后面设置中性盐槽的时候，应考虑设备上橡胶辊的耐热温度，必须采用不损伤橡胶辊的冷却条件。 另外焊接接口叠合部分的温度一般比较高。 确定冷却条 件时应加以考虑。 对于立式炉，由于结构上难以把冷却段加长，为防止出炉口的温度大于 100℃，应采用急冷。 （ 5） 燃烧条件 使用燃料的退火炉，如何使燃料最经济地燃烧，同时获得良好的除鳞效果，这是非常重要的。 为此，应对燃烧装置、燃烧条件和燃料严格管理。 特别是燃烧条件，对质量、成本、效率都有大影响，更应特别注意。 退火炉在正常燃烧的情况下，要以理论空气量 （ A0） 使燃料完全燃烧是很困难的。 在实际作业中，往往需用比理论值高的空气量 （ A）。 m＝ A／ A0称为空燃比或空气过剩系数。 空燃比是燃烧管 理的重要指标。 空燃比越高，燃料越容易完全燃烧，但是排气量增多，热量损失增大。 燃料管理的目的在于既要保证燃料充分燃烧，又要使空气量尽可能接近理论空气量以减少热损失。 连续退火炉各段空燃比的设定是不同的。 通常接近炉子入口的区段设定为 ，朝向炉子出口的区段提高为 ，。 各个作业线的炉体结构、烧咀形式、使用燃料等不尽相同，应分别按其特性设定空燃比。 炉内压力低于大气压时，冷空气就会侵入，增大热损失。 相反，若炉压过高，又会因高温气体的排出而造成热损失，并且损伤炉体结构件。 理想 的炉压应该是炉子的开口部为微弱的正压（ ）。 但实际上，因燃烧装 16 置、燃烧负荷、通风方式、炉子结构等原因，保持炉内压力的均匀分布是不可能的。 另外，各个退火炉内压力的测定位置，也很不相同。 单靠用炉压计的指示进行比较，不能判断炉压是否适宜。 因此，必须调查各个退火炉炉内压力与燃烧效率的关系，从中找出最佳炉内压力并对其加以管理。 还需要说明一点， BA 炉等以电能作为热源而不进行燃烧的炉子，其炉内压力要以安全性为主以及防止带钢氧化来决定，一般采用 3050mmH2O。 炉压再高也不利，容易 出现事故和浪费气体。 在连续退酸机组，即 AP 机组，由于要兼顾酸洗除鳞性，炉气中的氧含量以 5%左右为好。 但是，要考虑热效率和质量而求出最适当的数值。 退火使用的燃料可分为气体、液体和固体燃料三类，而目前主要使用的是气体和液体燃料。 采用的燃料种类不同，其燃烧装置，燃烧条件，贮存设备也不同，为此应根据被加热体的材质、加热目的、对质量和成本的影响、作业性等综合考虑加以选定。 选定燃料时，还一定要掌握各种燃料的性能数据。 在采用烧咀燃烧时，用燃烧 室内单位时间发生的热量表示燃烧室的热发生率，或称热负荷，用 KJ/ 为单位。 应尽可能采用高的热负荷，这样燃烧室就可减小。 但受燃料、烧咀类别以及炉体的耐热强度的限制。 燃烧用的燃咀应根据燃料的种类、燃烧负荷、控制方式等选定，并且还要考虑维修方便。 烧咀一般分为气体烧嘴和油烧嘴两类。 但也有一种是气体和油的复合烧嘴。 这种烧嘴优点是可以适应燃料成本的变化，随时变焕燃料的种类，因而被广泛采用。 热效率是退火炉有效利用热量的尺度，通常以热效率（有效热 /供给热）来表示。 了解退火炉的热效率，就可判断炉子的管理状态，因此应定期测定。 测定热效率，具体说就是要测定、计算供给热量和有效热量。 供给热量等于单位时间 17 内的燃料使用量乘以燃料的发热量。 有效热量是指退火炉入口和出口处的材料（钢带）含热量之差乘以单位时间的通板量。 下面举例说明（以连续运转一小时计算） 生产条件；通板材料 Ni 系不锈钢 燃料 重油，发热量 37137J/L 燃料用量 350L/h 生产效率 6000kg/h 材料温度 炉子入口 20℃，炉子出口 1080℃ 则供给热： 350L/h? 出口材料热含量： 1080℃， 645KJ/Kg 入口材料热含量： 20℃， 有效热量：（ ） ?6000Kg/h=3810 MJ/h 热效率： 3810/12998?100=% 在作上述计算时，除给定的生产条件外，还要从表中查出材料在各种温度下的保有热。 保有热因钢种而不同，例如 Ni 系不锈钢在 20℃时为 ；而在 1080℃时为，可以从不锈钢的含热量图表中查出。 不锈钢退火工艺 （ 1）罩式炉退火（ BAF）。