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一、冷轧不锈钢，镍基合金，高温合金生产工艺概述 不锈钢，镍基合金薄板通常用冷轧方法生产。钢板经冷轧后，具有平滑光亮的表面、精确的厚度尺寸和良好的板形。在冷作硬化状态下直接使用的钢板（如铁道车辆）还可得到所要求的力学性能。 冷轧不锈钢镍基合金主要采用成卷方法生产，只有小批量、大规格和较厚的钢板，或新开发的特殊钢种才单张轧制。当然，不具备成卷生产条件，也采用单张轧制。 所谓冷轧不锈钢镍基合金板带生产，不是单纯的“冷轧”。在冷轧前还要退火、酸洗、修磨等，冷轧后还要平整、矫直、剪切、垛板等，所以实际上是从热轧卷开始直到生产出冷轧成品的全过程。 由于不锈钢及镍基合金的特性和对产品质量的特殊要求，冷轧生产工艺具有下列特点： ①不锈钢及镍基合金是一种高合金钢，轧制变形抗力较大。为了进行高效率、高精度的轧制，应采用刚性大的轧机，一般采用多辊冷轧机。 ②带钢在可逆式轧机上冷轧时，缠绕在卷取机上的头尾部分得不到压下，被切掉成为废品。为改变这种状况以提高成材率，带钢两端在轧前都要焊接引带；另外，如果热轧卷重量太小时，为提高轧制效率和成材率，钢卷还需预先并卷焊接；在连续退火和酸洗机组上，由于是连续作业，钢带头尾连接也需要焊接。所以，焊接是不锈钢生产不可缺少的环节。但是，不锈钢的焊接不同于普通钢，比一般钢难焊得多；特别是有些焊缝还需经受压下，对焊接质量的要求也严格得多。因此，特殊的焊接工艺也是不锈钢冷轧带钢生产的一个特点。 ③不锈钢及镍基合金生产过程中，原料（热轧卷）要退火，冷轧过程中要中间退火，最终成品还要退火，故退火是生产中的重要环节。而不锈钢的种类很多，各种钢的属性不同，热处理的目的、方法和要求都不同于一般，有一套独特的工艺制度。 ④冷轧不锈钢及镍基合金是一种高级钢材产品，对表面质量的要求十分严格，不仅不允许残留前工序带来的冶金缺陷，而且不允许有冷轧加工过程造成的明显缺陷。为此，生产过程中采取了一系列消除和防护的措施。例如：为消除热轧的氧化铁皮，热轧带钢要喷丸处理和酸洗；为消除坯料带来的缺陷和冷轧、热处理后造成的缺陷，带钢往往要在修磨机组上修磨；为保证冷轧后的表面质量，对轧辊的研磨有非常严格的要求；为了防止生产过程中擦划伤，要求各机组的钢卷卷紧、卷齐，而且冷轧前后的许多机组卷取时都要在钢卷的层间垫上工艺纸；另外，在容易产生擦划伤的操作和设备上也采取了一些特殊防护措施；为了得到良好的、均匀的表面光泽，成品退火后还要酸洗，有特殊要求的光亮板还要进行保护气氛退火；为保护成品的表面，有的产品表面还要覆膜等等。总之，冷轧不锈钢的生产，是一个精工细作的工艺过程，这是其他钢种不可比拟的。 ⑤不锈钢及镍基合金的精整也不同于普通钢，有一些特殊要求，例如：平整工序既要改善板形，还采用光洁度很高（麻面板除外）的轧辊，生产出光滑的2B钢板，对于铁素体钢还要通过控制平整的压下量（或延伸率）来改善钢板的成形加工性能，这实际上是一种调质轧制。不锈钢由于钢质较硬，同时对平整度要求严格，必须用强力矫直机矫直，而且不同厚度的产品往往需用不同的矫直方法。不锈钢冷轧产品通常以成卷和切板两种方式交货，有的还需要分条交货。因此，现代化的不锈钢冷轧厂要分别设置纵切和横切机组。【13961767712】 ⑥冷轧不锈及镍基合金的生产是多机组联合作业，工序平衡和工序管理十分重要，必须有一个强有力的生产调度系统，才能保证持续地优质生产。另外，冷轧不锈钢厂的设备是比较复杂的，机组多，高、精、尖设备多，涉及到机、电、仪表自动化、热工等各个方面的技术，搞好设备管理是提高生产水平和产品质量的根本保证。 现在新上的冷轧不锈钢及镍基合金生产设备都较为先进，需要制定出合适的生产工艺流程及相应的技术标准，才能生产出高品质的产品。下图为目前常见的冷轧生产工艺流程。 三、不锈钢及镍基合金退火、酸洗和焊接工艺 （一）不锈钢及镍基合金酸洗工艺 酸洗是冷轧不锈钢及镍基合金的必经工序。现代化宽带不锈钢生产都是将退火与酸洗设在同一机组连续作业，称之为连续退火酸洗机组，如AP（H）、AP（C）等。 1、酸洗的目的 酸洗的目的是去掉热轧及退火过程中在钢带表面形成的铁鳞，即氧化层。除此之外，酸洗另一个目的是对不锈钢表面进行钝化处理，提高钢板耐蚀性。冷轧成品的酸洗尤为重要。 不过，由于不锈钢及镍基合金的铁鳞中含有与基体结合更为紧密的氧化铬，造成酸洗困难。因此，为提高酸洗效果，必须在酸洗之前进行破鳞处理（简称预处理）。 2、酸洗前的预处理 酸洗前预处理有两种方式：一是机械破鳞，通常用于热轧卷，这种处理方法主要有2种：一种是喷丸机处理；另一种是破鳞辊处理。二是化学方法，通常用于冷轧卷。 喷丸处理是利用压力和离心力使很小的钢丸以很高速度喷射在运行带钢的表面进行除鳞。喷丸机的基本结构和原理是：丸粒通过料斗和导筒送入叶轮装置，从正反两面喷射，喷射后流入下部的丸粒再通过螺旋桨、斗式提升机等循环装置送到机体上部，用分离器将氧化皮和碎丸分离出来，然后将可用钢丸再送回叶轮装置循环使用。喷丸处理能力主要由叶轮装置的输出功率，投射量和投射速度决定，它是喷丸机最重要的技术指标。 下面是热轧卷喷丸除鳞的一个实例： 钢带厚度：3.0-5.0mm 处理能力:平均40t/h 钢丸粒度0.30-0.50mm 钢丸硬度:45-51Hv 投射速度：55-80m/s 投射密度：60-100kg/m2 破鳞辊处理是利用一组辊子（包括前后夹送辊、破鳞辊、矫直辊等）使钢带呈“S”形反复弯曲，使带钢表面上的铁鳞龟裂，以便易于剥落。这种方法不会损伤热轧卷的表面，这种方法可代替喷丸处理或与喷丸处理组合使用，并且能改善带钢板形。 化学方法处理（盐浴法）也称碱洗法。这种方法的特点是：在酸洗槽前设置碱槽和水洗槽，碱槽中装入NaOH 及氧化剂等盐类（例如某厂采用的成分配比为：NaOH 60% NaNO3 30% NaCL 10%），形成熔融的盐浴。钢带通过盐浴浸渍，铁鳞上产生龟裂和鼓包。然后钢带进入水洗槽冷却和冲洗，冲洗时产生的水蒸汽又使铁鳞发生物理性剥离，从而使下步酸洗容易进行。这种方法所以适用于冷轧卷酸洗前予处理，还因为它能去除钢带表面上的油脂和其他污垢，使酸洗表面更均匀。 盐浴处理方法的优点是：（a）熔盐仅与不锈钢的铁鳞发生作用，而不会侵蚀母材金属；（b）处理时间短；（c）不会产生氢脆。但也存在以下缺点；（a）盐浴温度降到300℃以下时则固化；（b）随着机组速度的提高，附着在带钢上、被带钢的碱量急剧增加，不仅增大成本，而且污染周围的环境；（c）盐槽中的浸入铁辊容易使钢带表面产生缺陷。 鉴于上述情况，目前世界上大多数不锈钢及镍基合金厂都不采用盐浴法,而改用中性盐电解法．一般采用硫酸钠溶液作为电解质，带钢在电极作用下，表面产生正负交替的感应电势，从而发生电化学反应起到除鳞作用。 带钢在硫酸钠槽中的主要电解反应有： Fe2O3＝2Fe3+＋2/3O2＋6e- 2Fe＝2Fe3+＋6e- Cr2O3＋5H2O＝2CrO42-＋10H+＋6e- Cr＋4H2O＝CrO42-＋8H+＋6e- Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3 硫酸钠电解的最大好处是可以溶解铬氧化物，在电流的作用使之转化为溶于水的CrO42-。特别对于冷带，破坏了致密的氧化层而使接下来的酸液能发挥更大的作用。另外，带钢表面的水被电解生成氢气和氧气从带钢表面逸出形成的力可以将表面的氧化物剥离。 在整个反应中硫酸钠只是作为一个导电介质，负责电子的转移，本身并没有化学消耗。只是随着带钢的运行和沉淀物的排出会被带出槽体，蒸发也会带走一部分。 影响电解效果的主要因素有硫酸钠的浓度，浓度越大越节约电流，而电流越大电解效果越好。硫酸钠的溶解度决定了最大浓度，一般控制在150－180g/l。其次，PH也影响电解效果，一般控制PH在4.0－7.0之间。因为在不同介质中，3价铬转化为6价铬的电极电势不同。 在碱性介质中使Cr(VI)转化为Cr(III)的电极反应： CrO42-＋4H2O＋3e＝Cr(OH)4-＋4(OH)- E0＝-0.12V 在酸性介质中使Cr(VI)转化为Cr(III)的电极反应： Cr2O72-＋14H+＋6e＝2Cr3+＋7H2O E0＝1.33V 从上两个反应式中可以看出在碱性溶液中将Cr(III)氧化为Cr(VI)要比在酸性溶液中容易得多。也就是说在酸性溶液中要使Cr(III)氧化为Cr(VI)就要付出更多的电耗。但是过多OH-的存在会使反应以水的电解为主，因此PH不宜过高。 随着溶液中CrO42-的不断产生，溶液的PH会逐渐降低，需要通过定时加NaOH来调整PH到适当的值。 3、酸洗方法 经过预处理的带钢送往酸槽酸洗。酸洗的方法可归纳为两类；一是酸浸法，二是酸液电解法。前者是普遍采用的方法，而后者是一种辅助性方法，大多数情况都是酸浸法组合使用。 （1）酸浸法： 单独或混合使用的酸有硝酸、氢氟酸、硫酸等。硝酸是氧化剂，可促使不锈钢钝化，但单独使用没用除鳞作用。氢氟酸腐蚀大，不仅侵蚀铁鳞，也侵蚀基体金属，使表面粗糙。因此，这两种酸都不能单独作用，而使用它们的混合物效果最好，短时间内就可获得良好的表面，点蚀的危险也小，所以不管是什么钢种，大都采用这种混酸。 硫酸在较高温度下酸洗效果良好，但温度低时却很差，所以一般只在下列两种情况下使用：一是为改善铬系钢热轧卷的除鳞性，有时设置热硫酸槽，与硝酸、氢氟酸的混酸槽组合使用；二是在冷轧卷退火酸洗线上，为中和经过碱槽处理后带钢上带出的碱，在盐浴和水洗槽之间设置硫酸槽，以提高后面酸洗槽的效率。采用硫酸酸洗时，关键是掌握酸液温度。 不锈钢及镍基合金酸洗一般不采用盐酸。因为盐酸不仅侵蚀铁鳞，也侵蚀金属基体，即便使用，也应和硝酸混合使用，但这种混酸对金属基体仍有侵蚀性，导致金属表面粗糙，因此一般的不锈钢及镍基合金厂很少使用。 （2）酸浸电解法（也称电解酸洗） 电解酸洗是在仅用酸浸法难以完全除鳞的情况下所采用的一种加速除鳞的方法，与酸浸法组合使用，可提高酸洗效率。这种方法的特点是：由于电化学的作用，表面均匀光泽度良好。 电解酸洗中通常使用的是硝酸电解和硫酸电解两种方法，以硝酸电解使用最多。硝酸单独作为酸浸液使用时没有除鳞作用，但是通过电极（硅铸铁）产生电流流通时，由于电化学作用使氧化膜离子化，就能进行酸洗，不过因腐蚀性较低，除鳞能力较小，一般不单独使用。 硫酸电解的除鳞能力还要差一些。另外这种方法除电解装置外，还需要有回收废酸、废气中硫氧化物的装置，故设备费用较高。 带钢酸洗是连续进行的，是将各种酸洗方法包括预处理，采取不同方式组合起来使用。组合方式根据钢种、带钢表面状态和设备条件决定。 4、酸洗设备 酸洗设备可分为酸贮藏设备、酸洗设备和废酸处理设备三类。本文主要介绍酸洗设备． 酸洗设备由酸槽、刷洗机、烘干机等附属设备构成。按酸的种类，酸槽分硫酸槽、混酸槽（硝酸氢氟酸）、硝酸电解槽等。根据酸的特性，衬砌不同内衬。酸槽一般用钢板制作，内衬耐酸性的板（如聚乙烯树脂板），再砌耐酸砖（硫酸和硝酸电解用瓷砖，硝酸—氢氟酸混酸用炭砖）。 酸液通过计量器从酸槽的上部加入。酸液加热采取两种方式：一种是向槽内通蒸汽直接加热；一种是用热交换器间接加热。间接加热方式又可分为两种：一种是在槽内加热，另一种是在槽外设热交换器，使酸液在酸槽和热交换器之间循环。 5、酸洗工艺和质量控制 不锈钢及镍基合金酸洗受钢种、带钢表面状态、退火条件等因素影响，采用的工艺不尽相同，应根据具体情况确定。 （1）酸液浓度控制 （HNO3+HF）混酸中酸洗反应比较复杂，根据一般反应式的浓度平衡规律和许多厂家的实际经验，混酸槽的酸液浓度，HNO3 通常控制在80-160g/l，HF 控制在0-30g/l之间。应该指出是HF的浓度不能太高，否则金属损失增加，并使表面粗糙。 多数厂家采用硫酸槽、硝酸电解槽和（HNO3+HF）混酸槽组合的酸洗工艺，其中硫酸槽的浓度控制在150-200 g/l之间。 （2）酸液温度控制 提高温度同提高浓度一样能增加酸洗效果，当金属离子浓度超过45g/l时，提高温度酸洗效果比提高浓度更明显，所以多采用“低浓度，高温度”的酸洗工艺。酸液的温度越高，反应速度就越快，酸洗效果越好，但是温度太高时，酸液蒸发严重（特别是HF 酸），同时还要考虑酸洗槽的耐热程度，所以温度不能过高，通常控制在50-60℃。酸液温度通常自动控制，为防止仪表异常，需定期检查。 （3）Fe++离子浓度控制 酸洗时酸液会和基体金属中的Fe、Cr 等合金元素发生反应生成金属盐（主要是Fe），而采用湿法分析算出的酸浓度，包括了这种金属盐中的酸离子。这样分析的酸浓度即使相同，由于酸液中金属离子（铁离子）的浓度不同而使游离酸分不同。即随着铁离了浓度的增加，游离酸成份降低，酸洗效果下降，此外，溶液中金属离子浓度过高，会形成难溶的氟化物容易堵塞泵及配管。为此，要对Fe离子的浓度进行管理，以免过酸洗或造成酸洗不良，在混酸槽中铁离子的浓度一般应控制在座45g/l以下。 为解决这个问题，目前采用AT-50快速分析装置，通过电化学处理来分析酸液中的游离酸含量。AT-50快速分析装置的基本工作原理是通过离子选择性电极，直接测得溶液中H+、F-的量，从而计算出相应酸液的浓度。 综上所述，酸洗工艺的核心问题是做好酸管理，除此外在通板过程中要勤作检查，防止缺陷的产生也很重要。 酸洗设备长度约为整个退酸机组全长的一半以上，通板过程中常使带钢表面产生缺陷，而且是被覆盖的，缺陷的发现往往比较晚，因此必须强化点检，确立质量保证体制。 （二）不锈钢及镍基合金退火工艺 1、不锈钢及镍基合金板带的退火目的 为了使不锈钢材获得最佳的使用性能或为不锈钢材用户进行不锈钢冷、热加工创造必要的条件，不锈钢材在出厂前需进行热处理。热处理分为退火、正火、淬火、回火等方式。对不锈钢及镍基合金生产者而言，不论何种热处理习惯上统称为退火。 不同类型的不锈钢及镍基合金，热轧和冷轧后的组织是不同的，因此退火目的和使用的设备也不同。 （1）热轧后的退火 不锈钢热轧后硬度都较高并有碳化物析出，各类不锈钢的退火目的见表1。【13961767712】 马氏体钢在高温下为奥氏体，热轧后在冷却过程中发生马氏体相变，常温下得到高硬度的马氏体。退火的目的是将这种马氏体分解为铁素体基体上均匀分布着球状碳化物，以使钢变软。 表1 各不锈钢的退火目的 钢种 退火目的 马氏体 ①软化②炭化物扩散③调整晶粒度④ 铁素体 ①提高塑性②调整晶粒度 奥氏体 ①炭化物固溶②调整晶粒度③软化④减少δ铁素体 铁素体钢通常没有γ(α转变，在高温和常温下都是铁素体组织。但当钢中含有一定量的碳、氮等奥氏体形成元素时，即使有很高的Cr 含量，高温时也会部分形成奥氏体，在轧后冷却过程也会发生马氏体转变，使钢硬化。因此这类钢的退火目的一方面是使其被拉长的晶粒变为等轴晶粒，另一方面使马氏体分解为铁素体和颗粒状或球状碳化物，以达到软化的目的。 奥氏体钢含有大量Ni、Mn等奥氏体形成元素，即使在常温下也是奥氏体组织。但是钢中含碳较多时，热轧后会析出碳化物。另外，晶粒度也会因加工而变形。这种钢的退火就是使析出的碳化物在高温下固溶于奥氏体中，并通过急冷使固溶了碳的奥氏体保持到常温，同时在退火中调整晶粒度，以达到软化目的。 （2）冷轧后的退火 不锈钢及镍基合金冷轧时发生硬化。冷轧量越大，加工硬化的程度也越大。若将加工硬化的材料加热到200-400℃就可消除变形应力。进一步提高温度则发生再结晶，使材料软化。冷轧后的退火包括中间退火和最终退火，其目的都是为了将硬化的材料通过再结晶而软化，得到要求的性能。 2、不锈钢板带的退火设备和退火条件 （1）退火炉的类型 常用的几种见表2 钢材在周期式炉中的位置固定，而在连续式炉内是连续运行的。 室状炉通常是一种抽底式炉或称台车式炉子。将钢料装到台车上，推入炉内，封闭炉门后加热退火。这种炉子一般只用于棒料和坯料的退火。 表2 常用退火炉 周期式 室状炉（台车式炉）,罩式炉（BAF） 连续式 悬垂式炉（APL）,立式炉(BAL),辊底式炉 罩式炉是将钢卷（板）置于固定的炉台上，扣上内罩和外罩密封，通入保护气体加热退火。其热源为气体燃料（煤气、天然气等）或电。前者简称“煤罩”，后者简称“电罩”。这种炉子的形状多种多样，有矩形的，也有圆形的，根据具体用途选定。为保证炉内温度均匀，有的炉子还设有循环通风装置。现代化的炉子，炉温和退火条件采用自动化仪表检测和控制。 卧式连续炉是目前广为使用的退火设备。辊底式炉主要用于中厚板及棒材的退火。而卧式炉广泛用于带钢，其特点是钢带在炉内呈水平状态，边加热边前进。炉子的结构由预热段、加热段和冷却段构成。其中冷却一般都是单独设置，而预热段和加热段则有两种类型，一种是分割型，即把预热段和加热段分割成若干段。一种是整体型。 卧式炉通常与开卷机、焊机、喷丸机、酸洗等设施共同组合成一条生产作业线（机组）。用于热轧卷退火和酸洗的机组称为AP（H）机组；用于冷轧后中间退火的称为AP（C）机组。不过，AP（I）与AP（C）大部分都是兼用的，也有的是AP（H）与AP（C）两用机组。这些炉子均由自动化仪表控制。 立式炉也是一种带钢连续退火装置。它是由开卷机、焊接机、脱脂装置、退火装置、冷却装置等组成的连续生产作业线。其特点是炉体为立式，带钢在炉中垂直运行。炉子采用电加热或气加热。为防止带钢氧化，通入保护气体。主要用于带钢的光亮退火。因此也称光亮退火生产线。 （2）炉型的选择和应用 采用什么炉子退火，主要根据产品种类和钢种特性决定（表3） 表3各类不锈钢退火炉型选择 钢种 热轧后 冷轧后 马氏体钢 罩式炉 通常均采用AP（C） 铁素休钢 罩式炉或连续炉AP（H） 连续炉AP（C）或BA等 奥氏体钢 连续炉AP（H） 连续炉AP（C）或BA等 热轧后的马氏体钢通过退火使马氏体分解为铁素体和球状碳化物。碳化物的析出、聚集、球化需很长时间，因此这种钢的热轧卷通常选用BAF炉退火。 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 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。 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0.4-0.45 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0.45-0.6 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。 图1：确定退火条件的程序框图 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。 （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： A.喷水冷却。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。 B.层流冷却。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。 C.喷射冷却。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2-5mm 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。 D.浸入冷却。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。 E.喷雾冷却。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。 F.强制风冷。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。 G.自然冷却。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850-500℃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490-500℃，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500-550℃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。 a.空燃比 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1.0 ，朝向炉子出口的区段提高为1.2 ，1.3 。 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。 b.炉内压力 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（0.1-0.2mmH2O）。但实际上，因燃烧装置、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30-50mmH2O 。炉压再高也不利，容易出现事故和浪费气体。 c.炉内气氛 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。 d.燃料 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。 e.燃烧装置 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/m3.h 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。 f.热效率 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(37.14MJ/L=12998MJ/h 出口材料热含量：1080℃，645KJ/Kg 入口材料热含量：20℃，9.88KJ/Kg 有效热量：（645-9.88）(6000Kg/h=3810 MJ/h 热效率：3810/12998(100=29.3% 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9.88KJ/Kg ；而在1080℃时为644.8KJ/kg ，可以从不锈钢的含热量图表中查出。 3、不锈钢退火工艺 （1）罩式炉退火（BAF） 罩式炉退火的基本特点 热轧卷马氏体钢和热轧后容易生成部分马氏体的铁素体钢，采用罩式炉（BAF）退火。退火方法大致分为相变点以下退火和相变点以上退火两类。 罩式炉处理钢卷的基本特征是；钢卷装入炉内，因钢卷的不同部位升温状态不同，最难升温的部位是钢卷下部的中心部分。工艺设定时，一般是以这一部位的温度作为设定温度（目标材温）。这时，钢卷的外圈，特别是接近发热体的部分就有超出设定温度的危险，这是采用BAF 炉退火必须注意的。 相变点以下的退火 这种退火带钢基体上析出的是微细碳化物，硬度降低不充分，因此一般含碳低的钢，如低碳马氏体和铁素体钢都采用这种方法。 由于退火没有超过相变点，按理说冷却速度可以不必管理。但是，如前所述，在钢卷的外圈也有超过相变点的危险，所以当退火温度的设定值接近相变点时，仍应采用外罩，缓冷到一定温度后再开罩冷却。 相变点以上的退火 一般来说，退火后的硬度差是由碳化物析出状态的差别造成的，因此要想得到较低的硬度，宜采用相变点以上的退火。像含碳较高的2Cr13、3Cr13 等钢种，最好用这种退火。 用这种方法退火，必须控制冷却速度。一般在500℃以上，应以不超过30℃/h的速度慢冷。 （2）连续炉退火（APL） 凡不适宜在罩式炉退火的热轧卷（如奥氏体钢、铁素体单相钢）以及所有冷轧后的钢卷，均在连续炉退火。 连续炉退火的基本特点 所谓APL，就是将退火、酸洗合于一条生产作业线上，所以带钢开卷后单层厚度在运行过程中同时完成退火、酸洗作业，是连续炉退火的基本特征。 当连续炉各段温度保持恒定时，开卷后的带钢在匀速运行中受热，因而大大缩短加热时间，减少带钢氧化，并使整个带钢受热均匀一致，当然也同样能让带钢均匀冷却。使带钢组织与性能均匀一致，是连续炉与罩式炉（也包括室状炉）的区别，也是连续炉的最大优点。 以何种速度运行，是影响生产能力、保证退火、酸洗质量的关键。一般说来，通板速度的设定应能在炉子热负荷允许条件下，首先保证退火工艺条件的实现。由于连续炉在退火与酸洗之间没有活套，所设定的速度还必须同时满足除鳞要求。当退火与酸洗发生不同效应时，应该调整酸洗工艺，而不应简化退火工 艺，或者降低运行速度。 运行速度与通板厚度成反比。当板厚增加时，运行速度需减少，以保持瞬间通板恒定，这是调整板厚与速度的重要依据。板厚与该板厚时机组允许的最高工艺速度的乘积称为TV值，机组的最大TV值受退火炉性能决定，因此，一般用最大TV值来衡量一个炉子的退火能力。 ①这种炉子的操作与维护要求特别严格。由于炉子比较长，退火与酸洗又互相牵制，机组速度和炉温一旦发生变化，容易形成比较长的不良段。比如一旦突然停机、个别烧嘴堵塞或熄灭，材质都会出现异常。 这种炉子的温度设定，一般都不取太大的温度落差（指设定炉温和目标材温之差），但最近为了提高生产效率和节能，对奥氏体钢和铁素体钢也有时采用较大的温度落差，不过马氏体钢不能这样做。 热轧卷连续炉退火----AP（H） 奥氏体钢和铁素体单相钢要求退火后快冷，而罩式炉做不到这一点，所以尽管这二种钢在软化机理上不相同，其热轧卷均采用连续炉火。 热轧卷奥氏体钢的退火实质上是固溶处理，其加热温度大致为1010-1150℃，然后水冷。最合适的加热温度应该比碳化物完全固溶的温度稍高一些。 热轧卷铁素体单相钢的退火，一般选择在850℃以下，然后风冷。为避免晶粒过分长大，退火温度不应选择过高。在实际操作中，部分降低机组速度或作业线停止运行，都是不利的。 冷轧后连续炉退火---AP（C） 所有冷轧后的不锈带钢一般都用连续炉再结晶退火，所以必须掌握所有钢种的再结晶特性。由于钢的再结晶性随化学成分、退火条件、冷轧压下率而变化。因此，所设定的退火温度必须能使钢充分软化，再结晶完全。 奥氏体钢的再结晶一般从900℃左右开始，大体上在1050-1200℃完成。随着退火温度提高，晶粒粗化，硬度降低，二者之间大体成比例。如果晶粒过于粗大，不仅使钢板表面粗糙而影响加工性，而且对耐晶间腐蚀也有不良影响，因此设定材温不能太高。晶粒度不仅取决于退火温度，而且还受退火时间和退火前加工量的影响。所以这种钢退火中，对退火温度、加热时间、保温时间都要严格管理。退火后原则上仍采取快速冷却，薄规格可采用风冷或空冷。 马氏体钢和铁素体钢冷轧后的退火自然也是以再结晶特性为基础。这里应该重复强调的是马氏体钢一旦加热到相变点以上，就会发生马氏体相变而使材质硬化，特别是高碳马氏体钢更是如此。所以这种钢一般要求炉温设定在800℃以下，通板时要注意控制，退火后自然冷却。 铁素体钢的再结晶从600-650℃左右开始，大体上在900℃附近完成。即是加热到900℃附近时，也能有相变发生。所以炉温设定应低于900℃，通常为850℃。退火后自然冷却。 （三）不锈钢生产过程中的带钢焊接 1、带钢焊接的目的 如前所述，在冷轧不锈钢生产过程中，由于以下目的，带钢必须焊接。 ①为提高成材率，每卷带钢的两端要焊接引带。 ②在连续通板的退火酸洗机组、修磨机组上，不同钢卷需头尾连接。 ③当热轧卷的单重较小时，为提高冷轧效率，需将钢卷并卷（小卷并为大卷）。 前两种情况只要求焊缝在各机线通板过程中能经受弯曲变形，不发生断带即可。而后一种情况，还要求焊缝能通过轧机，承受冷轧变形而不发生断裂。由此可见，带钢在作业线上的焊接要求虽不像对结构件那样复杂，但是如果断带，对生产的影响很大，同样是很重要的。 为达到上述工艺要求，不锈钢冷轧厂在准备机组、连续退酸机组、修磨机组上都专门设置了不同型式的焊机。其中引带焊接和并卷焊接是在准备机组进行。 2、焊接方法 不锈钢的焊接有多种，而在冷轧作业线上使用的主要是七种方法。即①惰性气体保护钨极电弧焊（简称TIG焊）；②惰性气体保护金属电弧焊（简称MIG焊）；③等离子弧光焊；④埋弧焊；⑤点焊；⑥缝焊；⑦闪光焊。其中前4种都属电弧焊，后3种属于电阻焊。 在准备机组进行的引带焊接和并卷焊接，通常采用TIG焊、MIG焊或等离子焊。在退酸机组和其他机组上则多用点焊和缝焊，也有采用闪光焊的。 现将冷轧厂所采用的几种焊接方法的特性介绍如下： ①TIG焊 是惰性气体保护电弧焊（简称氩弧焊）的一种。采用的保护气体是纯度很高（99.9%）的氩气（也有的用氮气），使用的电极是非消耗性的钨棒。由于是在保护气氛下焊接，焊缝的强度、致密度都比较好。作为电弧焊接时的主要工艺参数是控制焊接电流、电弧长度、电极角度、焊接速度和保护气体的流量等。这种方法适用于3mm以下的不锈钢焊接。 ②MIG焊 和TIG焊一样也是一种惰性气体保护电弧焊（氩弧焊），所不同的是使用的电极是消耗性的细实芯焊丝，其材质与母材相近。另外保护气体的纯度要求不像TIG那样高，可以用氩气，也可用氩气加O2，N2，CO2，的混合气体。焊接工艺参数与TIG焊类同，但比TIG焊接速度快、效率高，适用于3mm以上钢板的焊接。 ③等离子焊 是利用等离子电弧进行母材的焊接，也是在保护气氛下进行。 ④点焊 电阻焊的一种，是利用2种以上金属面上产生的接触电阻加热和压接。这种方法适用于焊接较厚的钢带，如热轧卷退酸机组安装的就属这种焊机。焊点的数量和强度要保证带钢在退火运行时不会断带。 ⑤缝焊 也是一种电阻焊，和点焊的原理类似，相当于一种“连续点焊”。适于焊接较薄的钢带。如在冷轧卷退酸机组上安装的即属于这种电焊机。要求焊接部分在通板时能承受退火炉内的高温及张力而不断带；另外由于是在连续运转的机组上焊接，还应保证一定的焊接速度，不使带钢在炉内停止（焊接间隔时间要在活套允许的范围内调整）。 3、各种不锈钢的焊接特性 奥氏体不锈钢加热时不发生相变，急冷也不会硬化，这种钢屈强比较低，延展性好，可在很宽的温度内焊接。当采用电阻焊（点焊或缝焊）时，因电阻高，焊接部分可获得良好的力学性能。这种钢容易焊接，通板中一般不会断带。 铁素体钢一般情况下也不发生相变，冷却中也不硬化。但是当焊接温度过高时，晶粒容易粗化，降低延展性。因此，防止过热很重要，尤其当焊缝要通过冷轧时，其焊接操作尤需注意。 马氏体钢受热后在800～850℃发生相变，随后放冷时会形成马氏体而硬化。所以这种钢焊后必须退火（回火），采用电弧焊时，在焊机后面要设置退火装置；采用电阻焊时，可在焊接电流通电后，接着再通入一个回火电流，进行回火。 提高焊接质量是冷轧不锈钢生产的一个重要问题，特别是马氏体钢焊接难度很大，焊缝断带屡有发生。但发达工业国家随着连铸和热轧技术的发展都采用了8t以上的大卷轧制不锈钢，一般不存在并卷问题，焊缝也不需要经受冷变形。 国内一些厂家为改善不锈钢焊接质量，采用了以下措施： ①选用最适当的焊接方法。实践表时，并卷和引带焊接以等离子焊的效果最好，但大生产中难以全部采用。其次是TIG焊，目前普通采用这种方法。而国外经常采用的MIG焊，在国内实用的效果并不太好。 ②改进焊接操作，如控制焊接电流、焊接速度等，提高焊缝的致密度和强度。 ③为减少焊缝部分的应力集中，在焊缝两边打孔，并改进焊缝部位挖边的形状（由单弧形改为弧形）。 马氏体钢焊后退火，在AP（H）通板时还进行一次补充退火。 四、不锈钢冷轧、修磨 （一）不锈钢冷轧工艺 不锈钢冷轧钢带的典型生产工艺流程包括：生产前的准备（并卷焊接等）；热轧卷的退火和酸洗；带钢修磨；冷轧；冷轧卷的退火和酸洗；平整（调质轧制）；矫直、剪切和垛板；分类检查和包装。根据钢种和质量要求的不同，工艺程序不完全相同。另外，根据原料厚度及成品厚度的不同，冷轧有时可能要进行两三次，而在两次冷轧之间，都要中间退火及酸洗，这样一个过程，称作一个轧程。 1、冷轧机的类型 轧制不锈钢这样高硬度或冷加工硬化倾向大的材料，而且轧制要达到高效率、高精度，必须用刚性大的轧机。 最初，不锈钢冷轧多采用4辊可逆式轧机。这种轧机由于钢性不足，轧制精度不高，而且工作辊、支承辊、牌坊都很庞大，针对这种情况开始出包括8辊、12辊、20辊等的多辊轧机。 多辊轧机与4辊轧机相比，有以下的优点。 ①工作辊整个辊身以支承辊作媒介支承在牌坊上，轧辊宽度方向承受的弯曲很小，从而能够使用小直径的工作辊。 ②由于轧机刚度提高，并使用了高硬度轧辊，同时创造了快速换辊的条件，因而有可能生产出高精度，优质表面的钢带。 ③为生产0.5～0.05mm厚的宽幅薄钢带提供了可能性。 ④在多辊轧机上实行强化压下，使轧制道次减少，并有可能减少轧程，从而提高了生产效率和成材率，降低成本。 ⑤由于多辊轧机用大张力轧制，带钢的平直度显著提高。 ⑥轧机的体积减小，重量减轻，相对降低了设备费用。 多辊轧机具有代表性的是20辊森吉米尔轧机。目前不锈钢的冷轧大多数采用这种轧机。国内不锈钢宽幅带钢主要生产单位——太原钢铁公司采用的是MKW偏8辊冷轧机，使用效果也不错。该公司另有一台20辊罗恩轧机，也生产不锈钢。森吉米尔轧机绝大部分都是单机架生产，但日本的日新制钢公司投产了据说是世界唯一的一台4机架连轧机。 2、影响冷轧的因素 ①磨擦系数（轧制润滑剂）不锈钢冷轧也必须使用轧制润滑剂，其目的是减少轧辊和钢板接触面上的磨擦，减小轧制压力和所需的动力，改善表面状态并提高轧辊的冷却效果。 冷轧使用的润滑剂有矿物油、棕榈油和乳化液等，质量应符合标准规定，使用前要过滤，重要的是在以后退火中不能在板面上留下残迹。 轧辊和钢板间的磨擦系数因润滑油的种类和润滑方法而不同，和轧辊、钢板的表面状态以及轧制时的条件（温度、速度、压下率）也有关，通常在0.04～0.15之间。 ②前后张力 冷轧时的张力对轧制压力有很大影响，也是影响板形和板厚的重要因素。不锈钢冷轧需要较大的轧制张力。可逆式冷机的张力来自于轧机前后的卷取机。不同的轧机、不同的钢种和不同的厚度，设定不同的张力（当然应在屈伏点以下）。森吉米尔轧机的轧制张力（单位张力）为：Ni系钢390～490Mpa；Cr系钢为295～390Mpa。一般前张力比后张力稍大，但在生产0.5mm厚以下带材时，可选用后张力等于或略大于前张力。 ③轧制速度 在轧制硬而薄的材料时，轧制速度也影响轧制压力和钢板厚度。多辊轧机是在高速下轧制，例如8辊轧机的的通板速度最大可达300m/min；而20辊森吉米尔的轧制速度甚至可达800m/min。 ④轧辊 冷轧机使用的轧辊必须有高的硬度、强度和高耐磨性，同时还必须有一定的韧性。多辊冷轧机使用的轧辊材质为高铬钢和高速钢。不同部位的辊子应选择不同成分的钢。 为保证冷轧产品的表面质量，对工作辊的表面有严格要求，不仅要有一定的光洁度，而且不得有任何肉眼可见的缺陷（裂纹、压坑、压痕、研磨纹、螺旋纹等）。轧辊使用前都要经过细致的研磨和检查。在轧制过程中还要勤作检查，发现问题立即换辊。所以轧制不锈钢时换辊很频繁，一般每轧一卷要换一次有时甚至要换数次辊。故要专门设置一个研磨间。研磨工作辊的车床必须有高精度，研磨精度要求达到5μ（0.005mm）。 3、压下制度 压下制度包括对轧制道次、压下量（变形率）和轧程等的规定。制定合理的压下方案对提高轧制效率、质量和降低消耗具有重要意义。压下制度根据轧机的特点（轧机结构、主电机功率、轧机压力、轧辊硬度等）确定，同时也随轧制钢种、带钢尺寸及退火质量而变化。 提高每个道次的压下率，轧制道次就可以减少，从而提高轧制效率。但从改善板形和厚度的角度，则以多道次小变形轧制有利，根据不锈钢的加工硬化特性，每个轧程的总压下率不超过65%。不过国外有的厂也把总压下率提高到80%。提高总压下率为减少轧程创造了条件。不少不锈钢厂为提高成材率和生产效率，在减少轧程上不断作出努力，包括选择合适的热轧卷厚度尺寸等。 4、板形控制 在轧制带钢时，因辊型的关系带钢上有时会出现中间浪或边浪，造成成品宽度方向厚度不均。这种产品质量上的缺陷会使轧制作业发生故障。为此，轧制中必须进行板形控制，使轧制全过程中宽度方向的厚度不变，以生产出平直的钢带。 板形控制最基本的方法是确定适当的轧辊的凸度。也就是考虑钢带宽度方向的压力分布特征，把轧辊磨成中间部分稍凸的形状。凸度的大小要根据轧机的情况设定。 除此之外，一些先进轧机，还采用了其他控制板形的方法。例如利用轧制产生的热量造成热凸度和利用液压弯辊技术控制凸度。 当然，板形好坏也受其他一些操作因素影响，例如张力和压力的适当控制。这要靠操作经验掌握。判断板形好坏，通常是由操作人员目测或手摸，有的厂已经在轧机上安装了板形检测仪。 5、提高轧制精度 冷轧不锈钢板应厚度均匀，偏差小，这是衡量产品质量的一个重要指标。改善钢板的厚度，很大程度依靠提高冷轧的轧制精度。即既要设法减小和消除厚度不均，又要尽量缩小厚度偏差范围。 钢板厚度不均是由两方面的原因造成的：一是冷轧母材不良，如热轧卷的厚度不均及坯料退火不良导致带钢长度方向的变形抗力不均等；二是冷轧自身造成的，如张力变化、速度变化、轧辊偏心、轧辊轴承部分的油膜厚度变化等。对于前者，除要求前部工序改进外，还应在冷轧中设法消减。对于后者，则要靠不断改进冷轧操作。 为监视冷轧中的厚度变化，现代化的多辊轧机上都装有测厚仪（X光测厚仪、同位素测厚仪等），并能进行厚度显示。有的轧机还装设了厚度记录仪，由记录纸动态记录每卷钢轧制过程中的厚度变化。 多辊轧机由于机架刚度大，对板厚的校正能力强，熟练的操作工手动操作就能轧出较高精度的钢板。尽管如此，为进一步提高轧制精度，许多轧机还装上了自动厚度控制装置（AGC）。这种装置有三种控制方式。 ①预测压下控制方式（FF-AGC）即检测入口侧的板厚，用计算机准确地控制压下装置和压下量，根据入口厚度修订压下。这种控制的目的是修理原板的厚度不均。 ②压下监控方式（压下监控AGC）即检测轧制后的板厚，并将该板厚与目标板厚的偏差反馈给压下装置，进行压下修正，使轧制后的板厚接近目标值。这种控制方式的目的是修正偏差的水平。 ③张力监控方式（张力监控AGC）其控制目的与压下监控AGC相同，不过控制对象为张力，主要用于薄规格带钢的轧制。 （二）不锈钢修磨工艺 1、带钢修磨的目的 带钢修磨分为中间（工序）修磨和成品修磨两种，修磨的目的不同。 中间修磨是在原料卷退火酸洗以事、冷轧成品以前进行的修磨，一般称为粗磨（RP）。其目的是消除热轧和退火酸洗工序造成的表面缺陷，改善外观质量，为获得高质量的成品表面创造条件。 成品修磨是冷轧成品退火后进行的修磨，一般称为精磨（FP）。目的是得到某种特定的表面质量，以满足建材、厨房设备、家电用品等用途的特殊要求。 2、带钢修磨机组 带钢在专用的修磨机组上修磨。修磨机组分为粗磨（RP）、精磨（FP）及粗磨、精磨两用等几种类型，但均由修磨机本体及包括开卷机、剪切机、焊机、脱脂装置、卷取机、卷（垫）纸机、润滑油循环装置、消防系统等的附属设备构成。 修磨机一般是采用接触轮方式的装置，即在带钢运行线的上方设置磨头。磨头由一对辊子（张力辊和接触辊）组成。辊子套上环形砂带，通过张力辊使砂带张紧，并对中（张力辊一端可动）；接触辊的一端与驱动电机联结，通过辊子的高速旋转，使砂带高速转动。带钢挟在接触辊和反压辊的中间运行，通过反压辊给带钢一定压力，这样带钢表面就边运行边被修磨。 目前工业生产中使用的带钢修磨机一般均为多头式的，即由多个磨头组合连续修磨。其中使用最普遍的是3～6头的修磨机。 带钢在修磨机上的作业程序为：钢卷装入开卷机将头部送向传动辊道，切头后送入焊机与前一卷的尾部焊接，然后送入修磨机修磨。修磨后从出口侧进入脱脂装置，经过脱脂烘干后送入卷取机重卷，并在重卷过程中重新垫纸。 修磨机可正转，也可逆转；可连续修磨也可反复修磨；可以多卷钢连接作业，也可单卷修磨。不过单卷修磨时，头尾端不能磨，影响成材率。 3、修磨用砂带 砂带是带钢修磨最基本的材料，是决定修磨效率和质量的关键。修磨砂带由磨料、基体材料和粘结剂三部分组成。磨料多使用人造磨料，如氧化铝及碳化硅。而不锈钢修磨使用的是氧化铝材质的砂带。碳化硅硬度很高，但韧性低，使用中容易断带。 基材有布质和纸质的。布质的用棉布或聚脂纤维；纸质的用牛皮纸，粗磨用的砂还一般均为布质，精磨时有的用纸质带。 粘结剂使用天然胶和合成树脂，并加添加剂。 根据磨料粒度不同，砂带分为许多品号，其中80号～240号为粗粒，240号以上为细粒。不锈钢修磨一般都使用粗粒带，其中最常用的是80号、100号、120号、150号4种。 4、影响修磨质量的因素 带钢修磨最基本的要求，一是良好的磨削性以保证修磨效率；二是得到良好的加工表面。而影响磨削质量的因素，主要有： ①砂带粒度 一般来说，砂带的粒度愈粗，磨削量愈大，但磨面愈粗糙。因此实际使用中往往是把不同粒度的砂带组合起来使用。前道次用粒度较粗的砂带，有利于消除原板的表面缺陷，后道次用料度较细的砂带，可将前道次的粗磨纹去掉。 另外，砂带的修磨特性与砂轮不同。砂轮上面的砂粒磨损、脱落，下面又暴露出新的砂粒，其修磨性能并不变。而砂带经过一定时间的修磨，砂粒顶端磨损和脱落后下面不再有新的砂粒，因而砂带的粒度随着修磨时间而变，原来用的80号砂带，经过磨耗，可以变成100或120号，所以，新、旧砂带一般要区分开，用过的要记录使用时间，在多头修磨机组上，前面磨头上使用过的砂带，可装在后面磨头上的继续使用。 ②研磨压力 研磨压力愈大，磨削性愈好。但压力过大，容易损坏砂带，所以实际操作中应选择适当的压力。 ③接触辊 接触辊是砂带与带钢互相接触的部分，其辊径、形状、衬胶硬度对磨削量和磨面粗糙度有很大的影响。 辊径减小，则砂带与带钢的接触面积减小，即在同等压力下，砂带接触部分单位面积上的压力增大，从而使磨削量增大，同时表面变粗。但是，由于强度、动平衡等的限制，辊径不可能很小。 接触辊的辊面要加工成槽沟状。槽沟的峰谷比和角度不同，修磨性能不同。峰谷比（峰/谷）愈大，沟槽的角度愈锐，磨削性能愈好。 衬胶硬度低，则因接触而导致变形，使实际接触面积增大。硬度高则修磨性能好。 ④带钢运行速度 运行速度也是修磨的一个根本问题。速度慢比速度快的磨削量大。若仅考虑修磨量，则单头修磨机的修磨速度约为4头修磨机的1/4即可得到相同的磨削量。 ⑤砂带的张力和线速度 砂带套在张力辊和接触辊之间，通过张力辊给予张力。张力如果太大，砂带就会断裂和延伸，不能进行修磨；如果张力太小，会产生滑动，同样不能修磨。张力应设定在不影响本体机械性能的最大值上。 砂带的线速度决定修磨面上的修磨力（接触辊的切应力）。转数如果过高，在一定的动力条件下修磨力下降。通常在不锈钢精磨时，砂带线速度大约为20m/s左右。 ⑥润滑油 带钢通常用湿法修磨，即修磨中使用修磨油（润滑油）。润滑油除了起润滑作用外，还有冷却和渗透作用，这对提高修磨的经济性和表面质量都很重要。在选油时，除注重修磨性能外，从防火角度考虑要选择燃点高的油，一般均使用燃点高的矿物油。 5、不锈钢的修磨工艺 不锈钢的修磨工艺包括砂带的选用和组合，修磨压力、修磨速度的确定等，上面已作了说明，在具体使用时，要根据实际情况明确规定操作规程。 需要加以说明的其他问题是： ①各种钢的修磨性能 不锈钢的修磨性能因钢种、退火状态而异。磨削性能用SE（表示磨去单位量的金属所需要的能量大小）来评价。 SE=所需的修磨动力X带钢宽度X修磨深度X修磨速度 有代表性的3个钢种SE值的相对关系为410（马氏体钢）＜430（铁素体钢）＜304（Ni系奥氏体钢）。即410比304容易修磨。 ②修磨工艺流程 中间修磨是在热轧卷退火酸洗以后或在冷轧成中间规格退火后进行。热轧卷修磨时为改善板形，通常在修磨前要进行一次小压下量的冷轧（例如10%的变形），修磨后可以不经退火直接冷轧。在中间规格上修磨时，规格应尽量选得厚一些，有利于提高效率和质量。成品修磨在最终退火后进行。修磨后要经过平整，修正板形。 ③修磨道次 要根据带钢的表面状况、产品的要求和机组的生产能力具体确定。一般一个面只磨1～2次。由于修磨机每个道次一般只能磨去0.01～0.02mm，因此，只适用于磨一般性缺陷。严重的冶金缺陷（如大重皮）和热轧的深划伤，难以用修磨机消除，应在前部工序解决。 中间修磨通常都磨2面。而成品修磨按理只磨一面，因为修磨产品一般只保证单面质量。但是单面修磨后，修磨面上会产生应力变形，使带钢出现波形，在以后的平整中难以完全消除。为此，需要对反面进行一道同等应力变形的修磨。不过，这种修磨不一定和正面有同样的磨纹，只做一般性修磨即可。 6、修磨品的表面缺陷 精磨后的带钢表面成为最终成品表面，因此对修磨产生的表面缺陷必须注意。 修磨后若产生表面缺陷，重要的是查明缺陷的位置，以便采取适当处理措施。因此应对修磨后的表面连续观察，根据缺陷的间距判断其产生部位，这是修磨作业的一项重要工作。 例如，砂带表面存在缺陷时，可根据砂带转数形成的间距找到缺陷。间距=通板速度/砂带转数=通板速度X砂带周度/砂带线速度。如果接触辊转动产生缺陷，则间距=通板速度/接触辊转数 修磨产生的主要缺陷有 ①振纹 修磨机机械振动产生的缺陷，但有时也是因带钢本身凹凸不平产生的。防止措施是改进机械振动和改善接触辊的动平衡。 ②磨纹不良 主要是砂带砂粒局部脱落造成。有时是砂粒中混入异种粒度，这时要更换砂带。 ③研磨条痕 修磨方向上产生的光泽不均的缺陷，与基体相比，有时显白、有时显暗。产生原因是擦拭用具不干净或砂带脱粒。 7、修磨作业的防火 在修磨作业中，砂带与带钢磨擦很容易产生火花，使润滑油由于摩擦热温度升高被雾化、气化就很容易着火。另外，砂带本身是易燃品，加上机械设备（如轴承轴瓦）连续运转，也会造成局部温度升高。因此修磨作业是非常容易发生火灾的一个工序，作业人员必须有强烈的防火意识，除了必须设置一般灭火器材外，还要装设二氧化碳自动灭火装置。 五、不锈钢精整工艺 精整是不锈钢生产的后部工序。产品的尺寸规格和质量能否满足用户要求，精整有很大作用。通常不锈钢精整包括平整、矫直、纵切、横切等工序。由于平整的特殊性，它既可说是精整，又可说是最后一道冷轧。 （一）冷轧不锈钢的平整（调质轧制） 平整是冷轧不锈钢精整的第一道工序，也是冷轧的最后一道工序。它不以减小厚度为目的，而是①改善力学性能，保证产品的成形加工性；②修正板形，得到平直的钢板；③根据用户的使用要求，加工光面或麻面板，并改善表面质量。 经过冷轧、退火和酸洗的带钢，除了个别情况外，都要经过平整。 对于铁素体不锈钢来说，平整最重要的目的是改善力学性能。铁素体不锈钢，也包括一些低碳马氏体钢，退火后和其他软钢一样在拉伸变形时会产生“屈伏延伸现象”，表面上产生绒状或树枝状的不均匀变形花纹，即所谓滑移线。这种材料在随后加工时会出现“折皱”和“荷叶边”，严重损坏产品的价值。为消除这种缺陷，需要对带钢作适当的轻冷轧（平整），使其预先产生一个均匀的永久变形，从而在拉伸变形中不产生“屈状延伸”。 改善力学性能的平整压下率调整余地很小，一般为0.8%～1.2%。为了更精确，通常采用控制延伸率的方法。这样，延伸率就成为控制产品性能的一个指标。在作业标准中要规定出调整的数值。用户对成形性有特殊要求时，要在技术条件中注明。 延伸率用装在平整机上的延伸率仪检测。理论上是检测入口侧钢卷长度和出口侧钢卷长度之比。实际上并不直接检测钢卷长度，而是分别检测张力辊转数（没有张力辊时，为偏导辊的转数）相应的脉冲数来计算。 平整的第二个目的是改善板形。不论什么钢种、什么用途都要求钢板平直，而退火酸洗后的带钢板形一般不理想，需通过平整来修正。Ni系不锈钢和高碳Cr不锈不存在控制延伸率的问题，修正板形遂成为主要目的。 平整的第三个目的是改善表面的精加工状态。不锈钢根据用途不同，表面状态有光面（如2B板）和麻面之分。光面板要求具有良好的光洁度，需用光洁度很高的轧辊平整；而麻面板是一种无光泽板，需要用打毛处理的轧辊平整。除此之外，带钢上的某些表面缺陷通过平整压下也可以有所改善。 1、平整机和平整辊 平整是一种轻冷轧，压下率很下。为有利于修正板形和改进表面状态，通常使用大直径的轧辊。平整机有二辊可逆和四辊可逆式，使用普遍的是二辊轧机。 除了主机外，还有配套设备和附属设备，如前后卷取机、抛光器、延伸率仪、卷（垫）纸机等。前后卷取机用于卷取带钢，并建立轧制张力。抛光器用于平整辊表面的抛光（用1000号的环形砂带），可以沿辊身横向移动。新换的平整辊都要用抛光器抛光。延伸率仪用于检测延伸率，一般采用晶体管元件的数字式延伸率仪。 卷（垫）纸机用于卷纸（开卷时）和垫纸（重卷时）。不锈钢带的生产特点：一是各工序钢卷卷取时都要层间垫纸，以保护表面不受损伤。平整是冷轧的最后一道工序，特别要防止擦伤和纸皱（纸印）。平整使用的纸有两种。一种是白纸，用于BA板湿法平整；一种是茶色纸（工艺纸）用于2B等钢板的平整。 平整机上使用的工作辊对产品质量有很大影响，故对辊子的表面有严格要求。2B等光面板平整时，辊子表面须用600号砂轮修磨，保证其光洁度，同时不得残留有螺旋纹、振纹等缺陷，麻面板平整时，辊子表面须用专门的打毛设备进行打毛处理。 平整辊的辊型也很重要，为了保证板形，必须带凸度，一般平整Ni系不锈钢时，使用凸度较小的辊子；而平整Cr系不锈钢时，要用凸度较大的辊子，而且厚度愈薄使用的辊子凸度愈大。 2、平整工艺条件 除上述外，平整工艺还需控制以下条件。 ①干法平整和湿法平整 在工作辊和带钢之间不加任何润滑剂的平整称为干法平整；相反，则称为湿法平整。 干法平整的磨擦系数大，钢板难以延伸，所需轧制压力较大，但边部折皱小，板形易调整。可是当辊子不净时，容易发生外来物压人缺陷，而且平整后较易生锈。 温法平整与干法相比，有洗净异物的作用，外来物压入减少，并可防止因辊子发热造成的异常凸度。润滑剂还有中间防锈剂的作用，平整润滑剂一般用水溶性液体（乳化液）。 这两种方法的选用应根据设备条件和品种决定。但不锈钢平整在多数情况下仍使用干法平整。 ②平整道次和压下率 平整道次一般为一道次，但也有2-3道次的。压下率要根据钢种决定。铬系钢中的铁素体钢和低碳马氏体钢压下率一般控制在1%左右，而镍系钢和高碳马氏体钢则要根据板形决定，压下率可以大一些，但不超过2%，以免引起加工硬化。 ③轧制压力 不锈钢平整的轧制压力在100-1000t范围内调整，应根据钢厚度、材质、板形的波动，边观察工作辊出口侧的板形，边加以调整。 在同样的条件下，轧辊凸度大时，轧制压力大，凸度小时轧制压力小。 ④轧制张力 轧制张力对平整延伸率有很大影响，对改进板形也颇重要。一般认为，轧制张力大致为材料抗拉强度的30%-60%。 平整张力以平整辊为中心，分为人口、出口张力。应根据原板的板形、卷取情况、延伸率、带钢厚度等调整。但这两种张力差如果太大时，会产生滑动现象。 另外，工作辊的线速度差以及工作辊与带钢间的摩擦力也产生张力，故要注意控制工作辊的转速。 （三）不锈钢的精整工艺 1、矫直 不锈钢板对平直度的要求很严格，虽然经过平整对板形进行了一次修正，但要生产出完全平直的钢板，还必须进行矫直。 带钢矫直最通用的是反复弯曲矫直法（也称辊式矫直法），其功能是：使带钢在一组带斜度而交错配置的上下辊之间通过，使其产生弯曲变形而矫直。常用的有13，17，19，23辊等矫直机。带钢边浪和中间浪矫直时，用支承辊使矫直辊产生相应的挠曲。 除辊式矫直外，随着对平直度要求的提高，又开发出拉伸矫直机，多用于薄带的矫直。最常用的是反复弯曲拉伸矫直法。拉伸矫直是将带钢先伸长矫直，由于矫直后的带钢处于应力分布不均状态，随后再用各种辊子弯工加工去消除，达到矫直目的。其矫直辊有多种配置，需根据具体情况来确定。 2、纵切 当带钢成卷交货时，要在纵切机线上用圆盘剪切去毛边，为适应来料的宽度变化，圆盘剪距离可以调整。圆盘剪操作主要在于适当调整上下剪刃的间隙量和重合量，间隙量一般随着材料厚度而增大，一般为材料厚度的7-12%，而重合最虽与材料厚度有关，但不完全是对应关系，应结合操作经验确定。 纵切机组的另外一个功能是进行宽带钢的分条，分条宽度应根据用户需求及成材率综合决定。 3、横切 当产品以切板状态交货时，带钢要在横切机组上剪板，一般的横切机组为连续剪切机组。机组上配置开卷机、圆盘剪、矫直机、打印装置、垫纸装置、定尺剪、垛板台等设备，可多功能连续作业。 园盘剪和纵切机组类似，是为切去带钢毛边设置的。切边后的带钢宽度要保证达到标准要求，公差范围一般控制在+1.0mm-0的水平上。切下的毛边带用卷边机卷取。 切边后的带钢送入矫直机矫直。如前所述，大部分采用辊式矫直机，也有的采用拉伸矫直。为矫直不同厚度的带钢，有时要设置两台矫直机。例如太原钢铁公司的新横切机组就分别设置了13辊和19辊矫直机各一台。矫直方法可用干式或湿式，或干式和湿式两用矫直。湿法矫直时，要用烘干机烘干。矫直机的压下量、倾斜量和辊子凸度，要按一定的规范调整，使矫正出来的钢带平直。 矫直后的带钢通过垫纸机自动垫纸（如为覆膜钢板，则需表面覆膜），然后进入定尺剪。定尺剪设有自动定尺装置。定尺和剪切同步进行。剪切精度可以达到±1.0mm/1000mm。 剪切后的钢板在输送带上在线检查后送入垛板台。垛板方式分真空垛板和机械垛板。通常1.2mm以上的厚板采用机械垛板，1.0mm以下的要用真空垛板。 现代化的横切机组都实行自动控制。机组各部分可以联动操作、连续作业，生产效率较高，产品质量也有保证。 |
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