不锈钢生产工艺概述季志雷季志雷2009年年5月月8日日不锈钢生产工艺概述课件主要内容一、不锈钢基础知识二、不锈钢炼钢工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀介质中具有化学稳定性的钢的总称耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的通常称为不锈钢耐酸、碱和盐等强介质腐蚀的通常称不锈耐蚀钢耐高温环境中介质腐蚀的通常称为不锈耐热钢不锈钢在石油化工、原子能、轻工、纺织、食品、家用器械、电器、汽车等方面应用广泛不锈钢的定义不锈钢的定义一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件1904-1906年，法国人吉耶（L.B.Guillet）首先对Fe-Cr-Ni合金进行了基础研究1907-1911年，法国人波特万(A.M.Portevin)和英国人吉森(W.Giesen)分别发现了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金耐蚀性1908-1911年，德国人蒙娜尔茨(P.Monnartz)揭示了钢的耐蚀性原理并提出了钝化的概念19121913年，英国人布里尔利（H.Brearly）发明了含12-13%Cr的马氏体不锈钢并获得专利 1911-1914年，美国人Dantsizen发明了含14-16%Cr,0.07-0.15%C的铁素体不锈钢19121914年，德国人毛雷尔(E.Maurer)和施特劳斯(B.Strauss)发明了18-8奥氏体不锈钢，并于1929年取得专利权1931年，在法国的Uniex实验室开发了双相不锈钢 一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢的历史不锈钢的历史不锈钢生产工艺概述课件不不 锈锈 钢钢钢钢=Fe-C, %C 小于小于 2%不生锈不生锈=不氧化不氧化铬氧化膜铬氧化膜 保护钢的机体保护钢的机体Cr2O3不锈钢的耐腐蚀原理不锈钢的耐腐蚀原理Cr 是比是比 Fe更容易氧化的金属更容易氧化的金属Cr 与空气中的与空气中的O2 反应生成铬的氧化层反应生成铬的氧化层稳定的氧化膜要求稳定的氧化膜要求Cr 12%一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识Cr对不锈钢的耐腐蚀性的影响对不锈钢的耐腐蚀性的影响不锈钢生产工艺概述课件Fe-Cr二元合金相图二元合金相图一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识Fe-CrFe-Cr二元相图二元相图不锈钢生产工艺概述课件碳、氮对碳、氮对Fe-Cr二元相图的影响二元相图的影响 一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识相界相界相界相界不锈钢生产工艺概述课件合金元素对组织的影响合金元素对组织的影响: 扩大铁素体元素扩大铁素体元素: Cr, Mo, Si, Nb, Ti, 扩大奥氏体元素扩大奥氏体元素 : C, N, Ni, Mn, Cu,不锈钢分类（按组织）不锈钢分类（按组织）: 马氏体马氏体 Martensitic 铁素体铁素体 Ferritic, 奥氏体奥氏体 Austenitic, 双相双相 duplex(ferritic-austenitic)不锈钢的分类不锈钢的分类一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件合金元素与组织的关系合金元素与组织的关系Schaeffler-DelongSchaeffler-Delong图图420J1420J1Cr=Cr+2Si=13.91Ni= Ni+25C+30N+ 0.5Mn =5.98BN1PBN1PCr=Cr+2Si=15.66Ni= Ni+25C+30N+ 0.5Mn+0.3Cu=12.37一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识420J1BN1P不锈钢生产工艺概述课件不锈钢不锈钢铬系铬系（AISI400系）系）铬镍系铬镍系（AISI300系）系）马氏体不锈钢马氏体不锈钢铁素体不锈钢铁素体不锈钢奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢双相不锈钢双相不锈钢沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢Fe-Cr-CFe-Cr-Ni2Cr13(420)1Cr13(410)1Cr17Ni2(431)0Cr17(430)0Cr11Ti(409)AISI200系系0Cr19Ni9(304)0Cr17Ni12Mo2(316)1Cr17Mn6Ni5(201)1Cr18Mn8Ni5N(202)1Cr25Ni5Mo1.5(329)Cr25Ni5Mo3N0Cr17Ni7AlAISI600系系钢种分类钢种分类代表钢种按组织结构按化学成分00Cr25Mo2(446M)一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件奥氏体不锈钢的发展简图奥氏体不锈钢的发展简图1Cr18Ni90Cr19Ni13Mo300Cr19Ni13Mo3超级不锈钢超级不锈钢0Cr17Ni12Mo200Cr18Ni14Mo2Cu200Cr17Ni14Mo200Cr19Ni15Mo4.5N00Cr17Ni13Mo2N0Cr17Ni12Mo2N316NG0Cr23Ni130Cr18Ni10Ti0Cr18Ni90Cr18Ni11Nb00Cr19Ni100Cr18Ni11Nb0Cr19Ni9N00Cr19Ni10N304NG0Cr20Ni111Cr18Ni120Cr18Ni9Cu3Y1Cr18Ni9Y1Cr18Ni9Se1Cr17Mn6Ni5N2Cr17Mn15NiN1Cr18Mn10Ni5Mo3N1Cr17Ni7强度N、Mn 代Ni强度C added N、Mn代Ni耐蚀性Mo added切削性能S added表面加工Se added降低加工硬化Ni added冷加工性Cu added焊后耐蚀性C Lowered耐晶间腐蚀性C Lowered强度N added耐蚀性、强度耐晶间腐蚀性Ti added耐晶间腐蚀性Nb added焊接性Cr Ni increased强度N added核工业Ta、Co Lowered耐蚀性Mo added强度N added耐晶间腐蚀性C lowered强度、耐晶间腐蚀性N added耐还原介质Cu added强度N added耐蚀性Mo added耐晶间腐蚀性C loweredCr Ni lowered加工硬化一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件低铬系不锈钢的发展简图低铬系不锈钢的发展简图410409L409SR410S410L耐蚀性、成型性C lowered焊接性、成型性C Cr lowered Mn Cu added焊接性C lowered焊接性、成型性C Cr lowered Ti added高温抗氧化性Si added410DH420J1420J2耐磨性、硬度C increased耐磨性、硬度C increased420H429J1440AC increased 耐磨性、硬度Cr added硬度C added 耐磨性、硬度410DBCr lowered Mn added C N controlled未回火处理下提高硬度一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件中高铬系不锈钢的发展简图中高铬系不锈钢的发展简图430430CuN430LN445MT430LNM434LN1SX130-2430UD430XT429EX439LMH1432LTM436LT430AB430LNAB18-3SR20-5USR高温氧化性C lowered Al added高温抗氧化性C lowered Al increased La Zr added抗细菌性Ag added焊接性、耐蚀性、成型性C lowered Nb added Cr increased高温强度、焊接性、成型性C Lowered Nb Si added高温强度Mo added成型性C lowered Ti added耐蚀性Mo added耐蚀性Cu added耐蚀性、焊接性Cr increased耐蚀性、焊接性、成型性C lowered Cr increased Nb added耐蚀性Mo added耐腐蚀性C lowered Mo increased耐蚀性C Increased耐蚀性Mo added耐蚀性Cu added430J1436J1436L焊接性、耐蚀性Mo added焊接性、耐蚀性C lowered444445J1445J2447J1434LN2Mo Increased Ti added耐蚀性、深冲性耐蚀性Cr Mo Increased Nb added深冲性能Mo increased耐蚀性C lowered Nb N added 耐蚀性Cr added耐蚀性C lowered Ti added 耐蚀性Cr added 耐蚀性一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件特性特性马氏体马氏体铁素体铁素体奥氏体奥氏体双相双相沉淀硬化沉淀硬化耐蚀性耐蚀性不锈性不锈性耐全面腐蚀耐全面腐蚀耐点蚀、缝隙腐蚀性耐点蚀、缝隙腐蚀性耐应力腐蚀性耐应力腐蚀性耐热性耐热性高温强度高温强度抗氧化性、抗硫化性抗氧化性、抗硫化性热疲劳性热疲劳性焊接性焊接性冷加工冷加工焊接性焊接性深冲性能深冲性能深拉性能深拉性能易切削性易切削性强度强度塑性塑性韧性韧性室温强度室温强度室温塑性、韧性室温塑性、韧性低温韧性、塑性低温韧性、塑性其它其它磁性磁性有有无有有无导热性导热性线膨胀系数线膨胀系数小小大中中优 良 中中 差一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件钢的物理性能钢的物理性能一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识钢种钢种比重比重热膨胀系数热膨胀系数导热率导热率(20(20下下) )比热比热 电阻系数电阻系数 (20200)(20200)(20(20下下) )(20(20下下) )马氏体马氏体7.77.710.51010.510-6-630304604600.550.55铁素体铁素体7.77.710101010-6-625254604600.600.60奥氏体奥氏体7.937.9316161010-6-615155005000.730.73双相钢双相钢7.87.813101310-6-615155005000.800.80碳钢碳钢7.857.8511101110-6-650505025020.170.17不锈钢生产工艺概述课件钢种特性用途SUS304用途广泛，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性家庭用品（1、2类餐具）、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸、汽车配件、医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件SUS304Cu由于加入Cu,改善了成型性，有利于深加工，特别是深冲加工家庭用品，暖瓶，水槽、浴槽SUS304Ni9由于提高Ni含量,改善了成型性，有利于深加工，特别是深冲加工家庭用品，暖瓶，水槽、浴槽SUS304L碳含量比SUS304低，耐晶间腐蚀性能优越，用于焊接后难以进行热处理的部件类。需要较高耐腐蚀性的化学、煤炭、石油产业部门的设备、建筑材料、耐热部件和难以进行热处理的部件。SUS316比SUS304更耐海水和其他溶剂腐蚀，高温强度特别好，可在苛刻的条件下使用，加工硬化性好，无磁性海水、化学、染料、造纸、草酸、肥料生产设备、照相、食品工业、沿海设施SUS316L碳含量比SUS316低,耐晶间腐蚀性比SUS316好，高温强度稍差，可在苛刻的条件下使用，加工硬化性好，无磁性海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料生产设备、照相、食品工业、沿海设施，铁别适用于机械及化工工业设备SUS321添加Ti含量，耐晶间腐蚀性好、耐热性，高温强度及高温抗氧化性良好，加工性、焊接性能良好，不推荐用于表面装饰件耐热材料，汽车、飞行器排气管管路，锅炉炉盖、管道，化学装置、热交换器、喷气发动机、高压锅SUS301Cr、Ni含量低于304，通过冷轧加工后强度及硬度提高。冷轧后带有一定磁性列车、航空器、车辆、弹簧SUS301L在301的基础上降低C的含量，从而改善了晶间腐蚀。添加N，弥补C含量降低而引起的强度下降列车车辆结构及外部装饰SUH409L加工性能、焊接性能良好，高温抗氧化性能良好，能够承受的温度范围从室温直到575C广泛用于汽车尾气排气系统SUS410L与409L相比，含铬高0.5%，在常温下含有少量马氏体组织，屈服强度、硬度较高，延伸率较低；不含Ti，与SUH409L钢种相比表面质量较好，但焊接性能稍差。SUS410L钢种主要用于汽车排气系统部件、冷藏集装箱内衬、西餐刀具、餐具等。由于SUS410L钢种的机械性能接近于SUS430钢种，在耐蚀性要求不高的某些场合可替代SUS430使用。SUS430典型的铁素体不锈钢，热膨胀率低，成型性及耐氧化性好耐热器具、燃烧器、家电产品、2类餐具、厨房设备、装饰物及建筑装饰品SUS436L因添加了Mo、Ti及Nb，其耐蚀性、加工性、焊接性等优秀，极高度抗汽车尾气冷凝物性能汽车排气管、电磁炉锅具439由于Ti稳定元素的加入和C的降低，焊接后热影响区耐晶间腐蚀和点蚀的能力加强。高温氧化性能增加。耐全面腐蚀能力稍有增加由于良好的焊接性、耐蚀性和高温氧化性，其2B、HL产品普遍应用在汽车排气管部件、电梯面板、家用电器、水槽等。SUS444因添加了Mo、Ti及Nb，其耐蚀性、加工性、焊接性等优秀，与SUS316相比应力耐蚀和点蚀性能更好热水器、水箱、汽车排气管SUS420J2淬火后强度硬度高，用于高强度机械性质的部件材料。刀具、管嘴、阀门、板尺、餐具一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件不锈钢常见表面加工等级不锈钢常见表面加工等级等级特征及用途NO.1热轧后施以热处理及酸洗处理的表面。一般用于冷轧材料，工业用槽罐、化学工业装置等。NO.2D经冷轧后施以热处理及酸洗得到的无光泽冷轧产品。用于汽车零件、建筑材料、管类等。NO.2BNO.2D经过调质轧制（平整）后的产品，光泽度和平坦度比NO.2D表面好。采用改善机械性能的表面处理后，几乎满足所有用途。NO.3100120号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹。用于建筑内外装饰材料、电器产品及厨房设备等。NO.4用150180号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比NO.3细。用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。#240将No.2D或No.2B加工材料用240号磨粒的研磨砂带进行了研磨，厨房器具。#320用320号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比NO.4细。用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。#400将No.2B材料用400号抛光进行了研磨加工，建筑材料，厨房用品。HL经适当粒度抛光砂带的连续研磨生成研磨花纹的产品（细分150320号）。主要用于建筑装饰，电梯，建筑物的门、面板等。BA经冷轧后施以光亮退火，并经过平整得到的产品。表面光泽度极好，有很高的反射率。如同镜面的表面。用于家电产品、镜子、厨房设备、装饰材料等。一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件晶间腐蚀晶间腐蚀贫贫Cr理论理论Cr是钢耐腐蚀性的重要元素，无Cr不成其为不锈钢Cr23C6在晶界析出，由内而外形成Cr含量的降低梯度晶界附近的Cr含量小于12%，形成局部贫Cr区贫Cr区钝化能力不足或完全失去，晶界被腐蚀晶粒间失去结合力，剥落、开裂一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件晶间腐蚀晶间腐蚀对策措施（对策措施（A钢）钢）室温状态C的溶解度约0.02%合金元素方法：降低碳含量，避免多余的C形成Cr23C6。如：304L添加稳定化元素：Ti、Nb，稳定化处理，使多余的C形成TiC或NbC析出。如：321、347热处理方法：对于上述之外的不锈钢（如：304），加热到溶解温度以上，快速冷却，固溶处理，同时，要避免在Cr23C6析出敏感温度长期保温（450850）一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识不锈钢生产工艺概述课件晶间腐蚀晶间腐蚀试验方法试验方法检验材料是否被正确地进行热处理对于超低碳、稳定化不锈钢（304L、321），必须先对试样进行650 *2h的敏化热处理对于普通不锈钢（304），直接进行晶间腐蚀试验一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识试验介质评定类型被腐蚀的部位硫酸铜-硫酸-铜屑弯曲后的形貌贫鉻区草酸腐蚀类型碳化物硫酸铁-硫酸单位面积失重贫鉻区沸腾硝酸单位面积失重贫鉻区、碳化物硝酸-氢氟酸单位面积失重贫鉻区（含Mo钢）不锈钢生产工艺概述课件不锈钢的冶炼方法不锈钢的冶炼方法一步法一步法EAFEAFAODVOD二步法二步法三步法三步法EAFConverter （ （AOD） ）VOD二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备过程：熔化期过程：熔化期-氧化期氧化期-还原期还原期-精炼期精炼期-连铸连铸 CC不锈钢生产工艺概述课件对降低对降低pCO的研究，催生了冶炼技术的进步的研究，催生了冶炼技术的进步真空法真空法VOD（ Vacuum Oxygen Decarburization ）稀释法稀释法AOD（Argon Oxygen Decarburization ）2C + O2 = 2CO (1)4/3Cr +O2 = 2/3Cr2O3 (2)脱碳保铬脱碳保铬二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件AOD精炼技术精炼技术1968年美国联合碳化物公司发明，该工艺生产的不锈钢已占到世界总产量的80优点可利用廉价的高碳铬铁和返回钢生产不锈钢产能比EAF单炼提高4050%设备简单、基建投资低（VOD的1/3）操作方便，在大气下稀释脱碳可造渣、测温、取样，脱S好缺点氩气消耗量大耐火材料单耗高 二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件AOD二步法二步法冶炼冶炼304L工艺工艺O2/Ar或或N2电炉熔化电炉熔化出钢出钢C=1.5-4%脱碳期脱碳期1Ar：O2=1：3C=0.3%还原期还原期加加FeSi、SiCr石灰、萤石造渣石灰、萤石造渣连铸连铸脱碳期脱碳期2Ar：O2=1：2C=0.13-0.15%脱碳期脱碳期3Ar：O2=2：1C0.03%还原期还原期C0.02%二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件VOD精炼技术精炼技术 1976年德国Witten发明优点真空下精炼，脱气效果好低碳区真空搅拌脱氧，C、N含量低在高真空度和强搅拌下进行自由脱碳缺点要求EAF低的的终点碳（0.5%），配料成本高脱S差生产效率低二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件电炉熔化电炉熔化粗脱碳粗脱碳C=0.3-0.4%还原脱氧还原脱氧出钢出钢钢包除渣钢包除渣真空吹氧真空吹氧C0.02%加冷却剂加冷却剂合金料合金料真空脱气真空脱气C0.02%连铸连铸VOD二步法二步法冶炼冶炼304L工艺工艺二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件AOD与与VOD二步法二步法工艺参数、钢质比较工艺参数、钢质比较冶炼方冶炼方法法钢水条件钢水条件脱碳条件脱碳条件冶炼冶炼时间时间CONS温度温度碳碳吹炼吹炼气体气体强度强度脱碳脱碳时间时间真空真空度度AOD15001.5-4.00.8-1.845-60060-901003-10080-13010VOD16000.2-0.50.33-0.8040-5020-0.260-901035100二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件三步法三步法冶炼不锈钢特点冶炼不锈钢特点原材料适应性强，适合于吹炼高配碳（C1.8%-4.0%）的入炉粗钢水，生产成本降低以N代Ar，Ar气消耗大幅度降低（1.0Nm3/t）AOD或转炉采用高供氧强度，脱碳速度很高（0.1%/min），可快速脱碳至0.2-0.3%，温度至1650-1700，Cr的回收率高VOD中真空条件下氮分压很低，低碳区脱碳速度较AOD也高，加上良好的底吹搅拌，有良好的的脱氮效果产品范围广、质量高，可生产超低C、N钢，气体及夹杂物含量低二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件大包回转台大包回转台钢水包钢水包中间包中间包结晶器结晶器弧形连铸机弧形连铸机二冷二冷火焰切割火焰切割不锈钢连铸不锈钢连铸二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件连铸关键技术连铸关键技术温度控制温度控制 T T凝固温度凝固温度=1538-65C-13Si-4.8Mn-1.5Cr-4.3Ni-2.5Mo-5Cu=1538-65C-13Si-4.8Mn-1.5Cr-4.3Ni-2.5Mo-5Cu无氧化保护浇注：钢包、中间包、水口、结晶器无氧化保护浇注：钢包、中间包、水口、结晶器保护渣保护渣结晶器振动结晶器振动M-EMSM-EMS电磁搅拌电磁搅拌S-EMSS-EMS电磁搅拌电磁搅拌二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件不锈钢薄带连铸连轧工艺不锈钢薄带连铸连轧工艺 薄带连铸技术是冶金及材料研究领域内的一项前沿技术，薄带连铸技术是冶金及材料研究领域内的一项前沿技术，它的出现正为钢铁工业带来一场革命，它改变了传统治金工它的出现正为钢铁工业带来一场革命，它改变了传统治金工业中薄型钢材的生产过程。将连续业中薄型钢材的生产过程。将连续铸造铸造、轧制轧制、甚至、甚至热处理热处理等整合为一体简化了生产工序，缩短了生产周期。最有发展等整合为一体简化了生产工序，缩短了生产周期。最有发展前途的当属前途的当属双辊薄带连铸技术双辊薄带连铸技术。该技术在生产。该技术在生产0.720.72mmmm厚的薄厚的薄钢带方面具有独特的优越性。钢带方面具有独特的优越性。 二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件美国纽克公司（Nucor）薄带连铸Castrip工艺 2002年年5月开始热试车，成为世界上第一套全商业化的双辊薄带钢连铸厂，月开始热试车，成为世界上第一套全商业化的双辊薄带钢连铸厂，用来生产碳钢和不锈钢。用来生产碳钢和不锈钢。 二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件铸机类型：铸机类型：VSB（垂直固态弯曲，垂直固态弯曲，Vertical solid bending）弯曲半径：弯曲半径：3250mm钢包容量：钢包容量：180t中间包容量：中间包容量：25t，工作液面工作液面1000mm结晶器类型：漏斗形，宽结晶器类型：漏斗形，宽1000-1560mm，长，长1100mm板坯厚度：板坯厚度：70/60或或60/50mm，带液芯压下带液芯压下冶金长度：冶金长度：9250mm，5个扇形个扇形段段浇注速度：浇注速度： 5.1m/min意大利AST特钢公司CSP薄板坯连铸连轧生产线二、不锈钢炼钢工艺二、不锈钢炼钢工艺及装备及装备不锈钢生产工艺概述课件炉卷轧机不锈钢热轧带钢生产方式不锈钢热轧带钢生产方式常规热连轧机组三、不锈钢热轧工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件 132加热炉加热炉除除鳞鳞箱箱四四辊辊粗粗轧轧机机热热卷卷箱箱连连轧轧机机组组层层流流冷冷却却卷卷取取机机1780不锈钢热连轧工艺流程不锈钢热连轧工艺流程 三、不锈钢热轧工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件1780的产品构成的产品构成碳钢、不锈钢混合热连轧机，成品钢卷碳钢、不锈钢混合热连轧机，成品钢卷281.4281.4万万t t不锈钢不锈钢69.869.8万万t t， 2.02.010.075010.075016001600，包括，包括200200、300300、400400系列，奥氏体不锈钢约占总量的系列，奥氏体不锈钢约占总量的7070，铁，铁素体不锈钢占素体不锈钢占25252727，马氏体不锈钢占，马氏体不锈钢占3 35 5碳钢碳钢211.6211.6万万t t， 1.21.212.775012.775016301630，包括双相、，包括双相、多相微合金钢，高强度钢及特殊用途钢等。以薄规格多相微合金钢，高强度钢及特殊用途钢等。以薄规格为主，厚度为主，厚度1.21.23.5mm3.5mm约占约占8080三、不锈钢热轧工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件板坯在立轧时形成狗骨板坯在立轧时形成狗骨侧压量越大时，狗骨越高侧压量越大时，狗骨越高温度越低时，狗骨越高且越靠近板坯边缘。温度越低时，狗骨越高且越靠近板坯边缘。三、不锈钢热轧工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件大侧压时板坯的头、尾部宽度不均大侧压时板坯的头、尾部宽度不均 板坯头部由于二侧材料在长度方向上的延伸所受限制较小，板坯头部由于二侧材料在长度方向上的延伸所受限制较小，所以延伸较大，狗骨较小所以延伸较大，狗骨较小立轧压缩变形不能穿透整个宽度，板坯二侧的延伸大于中间，立轧压缩变形不能穿透整个宽度，板坯二侧的延伸大于中间，板坯的头部二侧形成扣向中间的园弧形，头部宽度收缩板坯的头部二侧形成扣向中间的园弧形，头部宽度收缩随轧出长度的增加，板坯二侧在长度方向上的延伸所受到的随轧出长度的增加，板坯二侧在长度方向上的延伸所受到的限制不断增加，并在轧出长度约等于板宽之半时达到稳定。限制不断增加，并在轧出长度约等于板宽之半时达到稳定。同时，板坯二侧的狗骨形凸起也从小到大，并达到稳定同时，板坯二侧的狗骨形凸起也从小到大，并达到稳定狗骨凸起越靠近板坯二侧，在随后的水平辊轧制时宽展就越狗骨凸起越靠近板坯二侧，在随后的水平辊轧制时宽展就越大，反之宽展就越小大，反之宽展就越小三、不锈钢热轧工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件头、尾形状控制技术，立辊头、尾形状控制技术，立辊侧压缸带钢压下，板坯头、侧压缸带钢压下，板坯头、尾分别轧成楔形，二侧的狗尾分别轧成楔形，二侧的狗骨凸起也从小到大到稳定骨凸起也从小到大到稳定随后的水平轧机轧制中，随后的水平轧机轧制中， 头、头、尾部的返回宽展最小，向内尾部的返回宽展最小，向内部逐渐增加，直到稳定值部逐渐增加，直到稳定值通过立辊与水平轧制的宽度通过立辊与水平轧制的宽度叠加，头、尾部的宽度与正叠加，头、尾部的宽度与正常部位的宽度基本保持一致。常部位的宽度基本保持一致。可大大减少切废长度可大大减少切废长度三、不锈钢热轧工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件随粗轧道次增加，散热面积变大，温降速度快。中间坯随粗轧道次增加，散热面积变大，温降速度快。中间坯厚度厚度25mm25mm时，温降可达时，温降可达1.7/S1.7/S。 80m80m的中间坯，头、尾的中间坯，头、尾温差将大于温差将大于100100。影响带钢头、尾厚度公差精度，影响。影响带钢头、尾厚度公差精度，影响薄规格品种的轧制，也限制了坯料尺寸的加大及成材率薄规格品种的轧制，也限制了坯料尺寸的加大及成材率的提高的提高热卷箱的功能是将粗轧的中间坯先卷取再开卷送入精轧热卷箱的功能是将粗轧的中间坯先卷取再开卷送入精轧机组。中间坯的头尾颠倒，上下表面翻转，并成卷保温，机组。中间坯的头尾颠倒，上下表面翻转，并成卷保温，大大减少了温降和头尾温差大大减少了温降和头尾温差可缓冲精轧区域短时故障，减少报废可缓冲精轧区域短时故障，减少报废热卷箱技术（热卷箱技术（COILBOX ） 三、不锈钢热轧工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件热卷箱示意图热卷箱示意图三、不锈钢热轧工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件热卷箱的使用特点热卷箱的使用特点缩短轧线长度缩短轧线长度2020米米 减少中间坯温降。轧件温降可减少减少中间坯温降。轧件温降可减少95%95%，沿中间坯的长度方，沿中间坯的长度方向温度趋于均匀，有利于恒速恒温轧制向温度趋于均匀，有利于恒速恒温轧制降低能耗。板坯的出炉温度可降低降低能耗。板坯的出炉温度可降低5050度，可降低燃耗度，可降低燃耗4%4%10%10%，同时在无须加速轧制的情况下可降低燃耗，同时在无须加速轧制的情况下可降低燃耗5%-10%5%-10%。 有利于扩大产品范围及提高产品收得率有利于扩大产品范围及提高产品收得率有利于中间坯的除鳞。中间坯在热卷箱内卷取和开卷，对有利于中间坯的除鳞。中间坯在热卷箱内卷取和开卷，对表面的氧化铁皮有剥落作用，有利提高产品的表面质量表面的氧化铁皮有剥落作用，有利提高产品的表面质量三、不锈钢热轧工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件精轧机组精轧机组 F1F1和和F5F5F7F7为常规轧机，为常规轧机，F2F2F4F4为为PCPC轧机，采用成对的轧辊轧机，采用成对的轧辊交叉来达到对板材的凸度控制交叉来达到对板材的凸度控制F5F5F7F7在线磨辊，采用恒压力控制，可全程磨削和限程磨削，在线磨辊，采用恒压力控制，可全程磨削和限程磨削，工作方式有空载磨削和轧制中间磨削工作方式有空载磨削和轧制中间磨削F2F2F4F4的的PCPC轧机和轧机和F5F5F7F7在线磨辊的配置，可实现自由轧制在线磨辊的配置，可实现自由轧制F1F1F7F7机架设有重力工作辊弯辊系统（机架设有重力工作辊弯辊系统（F1F1、F5F5F7F7为为+150t+150t，F2F2F4F4为为+120t+120t），控制凸度、带钢平直度，获得良好的），控制凸度、带钢平直度，获得良好的板形板形三、不锈钢热轧工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件不锈钢冷轧生产工艺流程图不锈钢冷轧生产工艺流程图2DNo.1/2E产品产品BAF热轧黑皮卷热轧黑皮卷HAPLCGLCRMTCMCAPLBALCGLSPMRCLCTL/STL钢卷钢卷/钢板钢板四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备2B2BNo.3/No.4/HL冷轧卷冷轧卷不锈钢生产工艺概述课件冷轧厂平面布置简图冷轧厂平面布置简图四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件奥氏体、铁素体单相钢、双相钢（A+F)：连续退火热轧卷在连续式加热炉中加热到高温、均热然后急冷，在热轧冷却过程中析出的碳化物重新分解，碳固溶于奥氏体中。通过急冷使固溶了碳的奥氏体保持到常温，退火温度根据合金元素含量及含C量来定马氏体、铁素体(带有部分马氏体) ：罩式退火热轧卷在电热或煤气加热的罩式炉加热到高温、均热，并按规定的速度缓冷。退火后马氏体分解得到均匀的铁素体+C化物组织热卷退火热卷退火四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件 冷轧卷的热处理均属于再结晶热处理，在连续炉中进行，除温度不同外，300系和400系没有多大差异，均采用加热+保温+快冷生产工艺氧化退火在空气介质中进行，带钢的表面有氧化层保护退火在保护气体（H2或H2+N2混合）中进行，表面无氧化层冷卷退火冷卷退火四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件钢种钢种热轧卷热轧卷冷轧卷冷轧卷马氏体马氏体罩式炉（罩式炉（BAF）通常均采用通常均采用CAPL铁素休铁素休罩式炉（罩式炉（BAF）或）或连续炉（连续炉（HAPL）连续炉连续炉CAPL或或BAL等等奥氏体奥氏体连续炉（连续炉（HAPL）连续炉连续炉CAPL或或BAL等等退火形式选择退火形式选择四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件退火后氧化层结构退火后氧化层结构由表及里： Fe2O3、 Fe3O4、 FeOCr2O3随钢中Cr含量的增加，Cr2O3层厚度增大，强度越大。Cr2O3和FeOCr2O3不溶于酸Fe3O4致密、无孔、无裂纹，酸液不易渗透400系Cr2O3含量比300系要大得多，而且Fe3O4的含量较高，因此400系的酸洗更困难 钢种Fe2O3Fe3O4FeOCr2O330490.08-4.013.47420J145.425.35-12.0643045.0434.7-18.47碳素钢44.3-54.040.63四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件机械除鳞：可去除约8085的铁鳞，内层破裂弯曲破鳞：破鳞机喷射破鳞：抛丸机化学除鳞电解酸洗：Cr2O3溶解生成Cr(OH)3 混酸酸洗：去除贫Cr层，钝化生成Cr2O3热卷酸洗热卷酸洗四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件机械除鳞不可用，会影响冷轧后得到的高光泽表面，因此冷带的酸洗只依靠（电）化学酸洗来进行常用配置：中性盐电解酸洗+HNO3电解酸洗+混酸酸洗中性盐电解酸洗：Cr2O3溶解生成Cr(OH)3 HNO3电解酸洗：去除贫Cr层，钝化生成Cr2O3混酸酸洗：去除贫Cr层，钝化生成Cr2O3400系不锈钢耐卤族酸性能较差，HF酸会造成酸洗后带钢表面粗糙，使冷带钢表面失去光泽，影响外观质量。因此400系一般采用中性盐电解酸洗+ HNO3电解酸洗的方法。对300系可采用中性盐电解酸洗+混酸酸洗冷卷酸洗冷卷酸洗四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件按轧制方式按轧制方式单张轧制法单张轧制法成卷轧制法成卷轧制法按轧机型式按轧机型式单机架可逆式轧机单机架可逆式轧机多机架连续轧机多机架连续轧机6辊辊12辊辊20辊辊小批量的特殊钢种、特殊规格机架刚性好，轧制精度高，工作辊直径小，道次压下率大2-5机架6辊轧机，工作辊直径较大，乳化液润滑，生产效率高不锈钢冷轧分类不锈钢冷轧分类四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件单机架冷轧生产工艺单机架冷轧生产工艺四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件单机架冷轧生产工艺特点单机架冷轧生产工艺特点多道次冷轧，累积变形率最高可达约85；冷轧工序采用纯矿物油作为润滑介质；冷轧工作辊辊径小，换辊频繁；头尾未轧段长，成材率低；单机架年产量在10万吨左右。四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件多机架连续轧制生产工艺多机架连续轧制生产工艺四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件一般为5道次，300系不锈钢压下率约50；冷轧工序采用乳化液作为润滑介质；冷轧工作辊辊径大，换辊相对较少；头尾未轧段短，成材率高产线年产量在100万吨以上。多机架冷连轧生产工艺特点多机架冷连轧生产工艺特点四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件不锈钢冷轧生产组合技术不锈钢冷轧生产组合技术 1999 1999年年3 3月，法国月，法国UgineUgine公司在公司在IsberguesIsbergues厂建成了厂建成了LC2iLC2i连续生产线，设计年产连续生产线，设计年产2525万吨冷轧产品。万吨冷轧产品。卷取剪切检验台切边出口活套拉矫平整活套化学酸洗电解退火活套清洗串列轧机活套预酸洗抛丸活套焊机剪切开卷四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件不锈钢冷轧生产组合技术不锈钢冷轧生产组合技术 热轧黑卷热轧白卷串列轧机退火和酸洗平整2E（黑卷进）2B（白卷进） 2001 2001年，芬兰年，芬兰Avesta PolaritAvesta Polarit厂新建厂新建RAP5RAP5连续生产线，设连续生产线，设计年产计年产7575万吨不锈钢卷（万吨不锈钢卷（2E2E板板4040万吨；冷轧卷万吨；冷轧卷3535万吨），万吨），20032003年年5 5月投产月投产 。四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件 精整是不锈钢冷轧生产的后部工序。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。修磨修磨平整平整纵切纵切横切横切不锈钢精整不锈钢精整四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件冷轧不锈钢板卷的表面质量极其重要，修磨机组是保证带钢具有良好表面质量的关键设备。修磨包括中间修磨和成品修磨。中间修磨是为了消除热轧和退火酸洗工序造成的表面缺陷，为获得高质量的成品表面创造条件。而成品修磨是为了获得某种特定的表面加工等级 。修磨修磨四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件平整机的主要作用有：改善力学性能，保证产品的成形加工性；冷轧不锈钢退火酸洗后，在随后的冲压加工中，在材料屈服点附近会产生屈服延伸台阶或花纹，尤其是铁素体不锈钢。但经过平整加工后，可消除屈服点，避免出现屈服延伸台阶或花纹；修正板形，得到平直的钢板；改善带钢的表面质量，可根据用户的使用要求，加工光面（2B）或麻面板（2D）。 平整平整四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件横切机组的主要用途是，根据合同要求，将钢卷分切成单张的板，或则进行补取样等操作 横切横切四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件重卷剖分机组的主要用途是：按合同要求，将钢卷切边并重卷；按合同要求，将钢卷纵切剖分成若干小卷；对卷取质量不好的钢卷，通过重卷来改善；对带钢进行仔细的表面检查。 纵切纵切四、不锈钢冷轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备不锈钢生产工艺概述课件谢谢大家！不锈钢生产工艺概述课件