冷轧不锈钢板带工艺的发展

度。
上世纪四十年代出现了用熔融的碱性盐浴加酸 洗的除鳞法，效果比较好。其原理是：是先将带钢在 ４００℃一５０００Ｃ的ＮａＯＨ和ＮａＮＯ，熔融碱液中进行加 热随即淬水，使表面铁皮疏松，然后再进行硝酸（或 硫酸）电解酸洗去除剩余铁皮。但此法仍要同酸洗 配合使用，仍存在纯酸洗法的缺陷。盐浴法适用于 所有钢种的不锈钢。 上世纪七十年代初，日本发明了碱性盐膜法。 处理时带钢不是象盐浴法那样浸在碱液中，而是用 喷射法将碱液喷到带钢表面上，从而达到除鳞效果。 近几年奥地利卢斯那公司研究开发了一种中性 盐电解法除鳞，其显著特点是不用酸液作电解溶液， 而是用无毒的ＮａＮＯ，或Ｎａ２ＳＯ。中性盐溶液作电解 液。其酸洗原理为： 在中性盐溶液中把带钢作为阳极（或阴极）进 行电解，然后再进入混酸（ＨＮＯ，＋ＨＦ）酸洗或者 ＨＮＯ，电解酸洗。反应式： （阳极）Ｃｒ２０３＋５Ｈ２０－－｝２Ｃｒ０４２一＋１０Ｈ＋＋６ｅ
第３０卷
发展起来的。ＣＲ轧机首先在旧轧机上改造获得成 功，后来过渡成为完整的可逆冷轧机。已在日本投 产了近十台。 ＣＲ轧机特点： （１）具有传统四辊轧机的机架形式和操作方 式，维修简单方便；（２）工作辊直径小，具有二十辊 轧机大压下的特点；（３）轧制油易排放，带钢冷却效 率高；（４）可实现厚度自动控制；（５）支持辊凸度调 整量大，可达１０ｍｍ，板型控制范围广；（６）除中间辊 外，还可设置大直径工作辊的弯辊装置；（７）辊身直 径比小于二十辊轧机；（８）轧机应力线长，变形量 大；（９）工作辊的弯辊结构复杂，对辊径小于１２０ｍｍ 的工作辊难以设置弯辊系统；（１０）传动辊没有锥形 段，需靠弯辊系统进行带钢边部控制，较二十辊轧机 中间辊串动的调整方式机构复杂，可靠性差。 可见，ＣＲ轧机尚不具备二十辊轧机的综合优 势，较适于老式轧机改造。 二十辊轧机有森吉米尔传统的整体式和其最新 开发的分体式及森德威公司的分体式。 不锈带钢的冷轧生产由于森吉米尔轧机的出 现，具有多辊轧制的特点。从１９４８年第一台二十辊 轧机在美国投产，已建设了近二百套，是不锈钢生产 的主流轧机。 整体式轧机具有如下特点： （１）机架采用整体铸钢制造，应力线短，刚性 大，产品精度高；（２）工作辊直径小，轧制压力小，道 次压下率和总变形量大；（３）辊身直径比可达２０以 上，轧制带钢的规格范围大；（４）第一中间辊可横向 移动，有效减轻了边部断裂及边部减薄现象；（５）轧 机外型尺寸小，重量轻而造价低。 但由于整体机架的固有特点，其不足之处仍为 辊缝开度太小，轧辊的有效磨削量小。 分体式轧机除了具有整体式轧机的工作辊直径 小、机架刚性高及第一中间辊可横向移动等特点外， 还有如下特点： （１）机架前后分别装有压下机构，具有普通四 辊轧机的压下调整方式；（２）机架上下各装半个门， 在两半门之间留有间隙，操作人员可观察到机架内 部；（３）压下行程大，因而工作辊直径范围大，磨削 量大，适宜轧制不同厚度的带钢；（４）机架开口度大 （可达１３５ｒａｍ），易于穿带换辊及事故处理。（５）轧 制油易排放，机架易散热。 森吉米尔公司借鉴了分体式机架的优越性，也 开发了四立柱结构的机型，使森吉米尔轧机进入一
亮退火炉。
消耗酸液，不需要废酸处理设施，节省投资。高压水 净化循环使用；（２）铁砂为天然资源，其价格为人造 磨蚀材料的１／５０～１／１００。并且易回收重新使用，生 产成本低；（３）通过使用不同粒度的铁砂可以得到 不同的表面光洁度；（４）由于可以取代机组中的抛 丸机和酸洗槽，使机组长度大为缩短；（５）可进行单 面除鳞。 水力磨蚀法虽然具有一系列优点，但目前还是 处于试验完善阶段，只在个别窄带钢机组有所应用。 应是带钢除鳞的发展方向。 目前使用最普遍的除鳞方法仍然是化学除鳞即 酸洗。 一般不锈钢酸洗工艺有ＨＮＯ，与ＨＦ混合酸洗、 Ｈ２ｓ０４电解、ＨＮＯ，电解等。 酸洗除鳞有环境污染问题，而且由于带钢长期 浸在酸液中，金属基体容易被侵蚀，损害表面光洁
增刊
闫文彪等：冷轧不锈钢板带＾Ｔ艺的发展
９５
个新的发展阶段。 根据有关资料，两种机型主要性能比较见表１。
上海金属
ＳＨＡＮＧＨＡＩ
第３０卷增刊 ２００８年８月
ＭＥＴＡＬＳ
冷轧不锈钢板带工艺的发展
闰文彪董红卫
（中冶东方工程有限公司轧钢室，内蒙古包头０１４０１０） ［摘要］ ［关键词］ 介绍了冷轧不锈钢板带生产工艺流程，阐述了不锈钢板带生产工艺的进展。 冷轧不锈钢板带生产工艺冷轧机组 卷重的作用，只剩下较单一的焊引带作用。为了节 省投资，有些厂将焊引带功能合并到其他机组上，如 某厂将准备机组与退火酸洗机组合并，节省了开卷、 卷取等设备。 ３．２热处理 热处理目的是调整组织，消除加工硬化，利于深 加工。 Ｎｉ—Ｃｒ系不锈钢一般用连续炉退火，Ｃｒ系不锈 钢用罩式炉退火，连续炉操作控制复杂，技术含量 高。Ｎｉ—Ｃｒ系不锈钢是固溶处理，在升温过程中使 碳化物溶入奥氏体，加热到１０５０℃～１１５０℃，适当保 温后迅速冷却到３５０℃以下，得到过饱和固溶体即 均匀的单向奥氏体组织。关键是快速冷却，要求冷 却速率达５５℃／ｓ，快速通过碳化物固溶后的再析出 温度区（５５０℃一８５０℃）。保温时间尽量短，否则晶 粒粗大影响光洁度。Ｃｒ系不锈钢加热温度较低 （９００℃左右），较多采用缓冷获得退火软化组织。 连续式退火炉按加热方式不同分为直接加热式 和带保护气体的光亮退火炉。直接加热式又可分卧 式炉和立式炉，以卧式炉应用较为普遍。 卧式退火炉有加热段和冷却段两大部分组成。 加热段由分割式发展到了一体化，节约能耗一５０％。 炉子内部设有炉辊用来支撑带钢，炉辊为子母式结 构，即一个大辊带有两个呈１８００布置的小辊，一个 工作一个备用。当换辊维修时可快速方便地将备用 辊转到工作位置。炉子的长度取决于炉子产量，若 要增大加热能力只能增加炉子长度，但是处于高温 状态下的带钢其悬垂量所造成的张力是有一定限制 的。为了克服这一限制，需要在炉内增加炉辊，也就 增加了带钢擦伤的几率。 为了防止由炉辊引起的各种缺陷，以及使炉子
２冷轧不锈钢板带生产工艺流程
冷轧不锈钢板带工艺流程为： 原料准备一退火酸洗－＋（中间修磨）一轧制－＋ 中间退火酸洗－＋轧制－÷成品退火酸洗一平整＿＋（成
品修磨抛光）一剪切一包装入库。 ３生产工艺的进展
３．１原料准备 为了提高金属收得率，需要将小质量的热轧钢 卷焊接在一起形成较大卷重，或在热轧钢卷的头尾 要焊上引带。因此在现代化的不锈钢冷轧车间里都 设置专门的准备机组，每年要消耗大量的引带。据 资料显示，每吨不锈钢成品要消耗一７Ｋｇ的引带。 机组一般由钢卷运输机、开卷机、直头机、剪机、真空 吸盘、焊机、张力器、卷取机、下料小车等设备组成。 目前随着不锈钢热轧生产的现代化，热轧钢卷 重量达到了较高的水平，已经淡化了准备机组调整
１前言
自１９０７年德国克虏伯公司发明不锈钢以来，不 锈钢制品以其良好的耐蚀性、耐高温性、高强韧性和 精美的外观及优良的加工成型性，被广泛用于食品 机械、卫生设施、厨房、建筑装潢、汽车、化工和电器 产品等行业。近几年我国不锈钢产量增长较快，其 中冷轧板带产量增长尤为迅速，生产技术不断更新。 因此追踪研究冷轧不锈钢板带生产的先进技术，对 我国不锈钢生产尽快赶上世界先进水平具有重要意 义。 本文结合冷轧不锈钢板带主要生产工艺，浅述 不锈钢生产的进展。
（１）
Ｃｒ２０３＋４Ｈ２０－－－｝Ｃｒ２０７２一＋８Ｈ＋＋６ｅ Ｈ２０－＋１／２０２＋２Ｈ＋＋２ｅ
带钢进入光亮炉之前必须将表面油污清除掉， 否则处理后的带钢表面会出现碳化物斑迹，影响外 观。 采用光亮退火炉可以取消酸洗工序，消除了环 境污染，降低金属消耗，应是带钢退火的发展方向。
３．３除鳞
除鳞主要是采用机械或化学方法去除带钢表面 在加工过程产生的氧化铁皮。带钢表面质量很大程 度取决于除鳞效果。 最初退火和除鳞设备是单独作业的，随着技术 进步，现在已将二者有机地结合在一起成为退火＋ 除鳞机组。 上世纪７０～８０年代日本石川岛播磨研发了“水 力磨蚀法”除鳞，即采用喷射高压水和铁砂的除鳞 法。试验表明，它完全可以用于冷轧车间清除带钢 表面氧化铁皮。其原理是用１０ＭＰａ的高压水，将直 径为０．１ｍｍ一０．１５ｍｍ的铁砂喷射到带钢表面上， 通过水力磨蚀过程清除带钢表面氧化铁皮，从而达 到除鳞目的。我国某工学院也开发成功了这一技 术。 这种除鳞方法主要优点是： （１）利于环保。完全取消了化学处理过程，不
（２） （３）
（阴极）２Ｃｒ０４２一＋６Ｈ２０＋６ｅ＿＋２Ｃｒ（ＯＨ）３＋６
（ＯＨ）‘
（４） （５）
（６） （７）
（阳极）２Ｈ２０＋２ｅ＿Ｈ２＋２（ＯＨ）’
（阴极）Ｆｅ３０。＋８Ｈ＋＋２ｅ—＋３Ｆｅ２＋＋４Ｈ２０
Ｎ０３一＋Ｈ２０＋２ＨＮ０２一＋２０Ｈ一
上海金属 经过电解处理后，带钢表面上的氧化物被清除 变成无毒的氧化物，废电解液可以再生重复使用，因 此这种除鳞法几乎不产生污染问题。 盐浴加酸洗和中性盐电解法比较：盐浴可适用 于所有钢种，处理温度高碱液易飞溅，设备中使用金 属辊子易产生划痕，带钢在盐浴中会带出较多的盐， 使环境恶化，最大处理速度６０ｍ／ｒａｉｎ，碱块会压入带 钢造成缺陷，ＮａＯＨ和ＮａＮＯ，是危险剧毒品，生产操 作要格外小心；中性盐电解法酸洗速度快，金属损耗 小，操作简单安全可靠，减少环境污染。但有人认 为，中性盐不适于Ｃｒ系钢，而适于Ｎｉ系钢。日新周 南厂Ｎｉ系钢用中性盐，ｃｒ系钢用盐浴＋ＨＮＯ，。也 有的厂Ｃｒ系钢Ｎｉ系钢均采用中性盐。 中性盐电解法发展较快。据统计，日本新建的 冷轧厂较多的是采用中性盐电解法。 ３．４冷轧机 冷轧不锈钢轧机有四辊、六辊、十二辊、二十辊 等对称型可逆冷轧机和ＭＫＷ非对称型偏八辊可逆 冷轧机。 除日本的日新周南厂外，所有的不锈钢冷轧厂 家均采用单机可逆式轧机。 自出现了二十辊等多辊冷轧机以来，一般不再 建传统的四辊式轧机了。但是目前还看不到完全被 淘汰的趋势。例如阿维斯塔于上世纪七十年代建设 了一套２２５０ｍｍ单机架四辊可逆式轧机，用来生产 不锈带钢；美国ＡＫ厂１９９８年建设了一套２１８４ｍｍ 五机架四辊＋六辊冷轧机，用来生产２０３２ｍｍ宽的 不锈带钢和碳素带钢。 六辊式轧机多指森吉米尔公司的“Ｚ”型轧机， 是森氏公司为更新四辊轧机开发的。其工作辊带 有横向支撑和调整机构。轧机改造时可保留原有 的机架牌坊和支持辊，而新的工作辊直径大大减小 了，在工作辊与大的支持辊之间设有一个传动的中 间辊。 这种轧机的辊身直径比仅为１０左右，不是新建 轧机的理想机型。 ＭＫＷ偏八辊轧机是施罗曼公司于上世纪五十 年代初研制的，具有普通四辊轧机的机架形式，辊系 结构简单可靠，支持辊直接传动，已投产了近五十 套。但由于机架受力不对称，间隙大，轧制精度不 高。八十年代以来，新建的不锈钢冷轧车间已鲜有 采用了。 十二辊轧机有森吉米尔型和日本三菱公司ＣＲ 型。前者于六十年代初停产，后者是八十年代中期
作者简介：闫文彪，冶东方工程技术有限公司轧钢室主任工程师
增刊
闫文彪等：冷轧不锈钢板带工艺的发展
成为一个整体，从而提高加热效率，国外有的厂采用 了立式炉。实际运行表明，立式炉存在以下问题： （１）要使带钢稳定运行，防止带钢表面擦伤，上 下转向辊要衬胶； （２）进行张力控制设计时，必须考虑带钢在高 温状态下的允许张力以及在高温段和冷却段的自 重，所以炉子垂直部分的高度受到一定的限制。 因此直接加热的立式炉没有得到广泛的应用。 连续光亮退火炉问世以来发展非常迅速，处理 带钢能力不断提高。炉型主要分卧式、立式无马弗、 立式带马弗三种。 卧式光亮退火炉，带钢张力是立式炉的２倍，处 理的薄带钢易产生变形并且带钢与炉内托辊接触易 划伤，已很少采用。立式无马弗采用高纯度氧化砖 做内衬，电加热，保护气体消耗量大。立式带马弗光 亮退火炉内，带钢是在一个金属马弗内间接加热的。 马弗材质为耐热合金钢，因长期在高温下工作，寿命 一４年，需要经常更换，维护费用高。但可以用煤气 做燃料，比用电节约燃料费用约１／２，另外马弗不与 保护气发生反应，节约保护气耗量。 因此现代光亮退火炉普遍采用立式带马弗式光