不銹鋼生產(chǎn)工藝培訓(xùn)資料(精華版)

1、不銹鋼生產(chǎn)工藝培訓(xùn),主要內(nèi)容,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識 二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備 三、不銹鋼熱軋工藝及裝備 四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液，或其他腐蝕介質(zhì)中具有化學(xué)穩(wěn)定性的鋼的總稱 耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的通常稱為不銹鋼 耐酸、堿和鹽等強介質(zhì)腐蝕的通常稱不銹耐蝕鋼 耐高溫環(huán)境中介質(zhì)腐蝕的通常稱為不銹耐熱鋼 不銹鋼在石油化工、原子能、輕工、紡織、食品、家用器械、電器、汽車等方面應(yīng)用廣泛,不銹鋼的定義,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,1904-1906年，法國人吉耶（l.b.guillet）首先對fe-cr-ni合金進行了基礎(chǔ)研究 1907-1911年，法國人波特萬(a.m.porte

2、vin)和英國人吉森(w.giesen)分別發(fā)現(xiàn)了fe-cr和fe-cr-ni合金耐蝕性 1908-1911年，德國人蒙娜爾茨(p.monnartz)揭示了鋼的耐蝕性原理并提出了鈍化的概念 19121913年，英國人布里爾利（h.brearly）發(fā)明了含12-13%cr的馬氏體不銹鋼并獲得專利 1911-1914年，美國人dantsizen發(fā)明了含14-16%cr,0.07-0.15%c的鐵素體不銹鋼 19121914年，德國人毛雷爾(e.maurer)和施特勞斯(b.strauss)發(fā)明了18-8奧氏體不銹鋼，并于1929年取得專利權(quán) 1931年，在法國的uniex實驗室開發(fā)了雙相不銹鋼,一

3、、不銹鋼基礎(chǔ)知識,不銹鋼的歷史,不銹鋼的耐腐蝕原理,cr 是比 fe更容易氧化的金屬 cr 與空氣中的o2 反應(yīng)生成鉻的氧化層 穩(wěn)定的氧化膜要求cr 12,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,cr對不銹鋼的耐腐蝕性的影響,fe-cr二元合金相圖,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,fe-cr二元相圖,碳、氮對fe-cr二元相圖的影響,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,相界,相界,不銹鋼的分類,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,合金元素與組織的關(guān)系,schaeffler-delong圖,420j1 cr=cr+2si=13.91 ni= ni+25c+30n+ 0.5mn =5.98 bn1p cr=cr+2si=15.66 ni=

4、ni+25c+30n+ 0.5mn+0.3cu=12.37,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,420j1,bn1p,鉻系 （aisi400系,鉻鎳系 （aisi300系,馬氏體不銹鋼,鐵素體不銹鋼,奧氏體不銹鋼,雙相不銹鋼,沉淀硬化不銹鋼,fe-cr-c,fe-cr-ni,2cr13(420,1cr13(410,1cr17ni2(431,0cr17(430,0cr11ti(409,aisi200系,0cr19ni9(304,0cr17ni12mo2(316,1cr17mn6ni5(201,1cr18mn8ni5n(202,1cr25ni5mo1.5(329,cr25ni5mo3n,0cr17ni7al,ai

5、si600系,鋼種分類,代表鋼種,按組織結(jié)構(gòu),按化學(xué)成分,00cr25mo2(446m,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,奧氏體不銹鋼的發(fā)展簡圖,1cr18ni9,0cr19ni13mo3,00cr19ni13mo3,超級不銹鋼,0cr17ni12mo2,00cr18ni14mo2cu2,00cr17ni14mo2,00cr19ni15mo4.5n,00cr17ni13mo2n,0cr17ni12mo2n,316ng,0cr23ni13,0cr18ni10ti,0cr18ni9,0cr18ni11nb,00cr19ni10,0cr18ni11nb,0cr19ni9n,00cr19ni10n,304ng,0c

6、r20ni11,1cr18ni12,0cr18ni9cu3,y1cr18ni9,y1cr18ni9se,1cr17mn6ni5n,2cr17mn15nin,1cr18mn10ni5mo3n,1cr17ni7,強度,n、mn 代ni,強度,c added n、mn代ni,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,焊后耐蝕性,c lowered,耐晶間腐蝕性,c lowered,強度,n added,耐蝕性、強度,耐晶間腐蝕性,ti added,耐晶間腐蝕性,nb added,焊接性,cr ni increased,強度,n

7、added,核工業(yè),ta、co lowered,耐蝕性,mo added,強度,n added,耐晶間腐蝕性,c lowered,強度、耐晶間腐蝕性,n added,耐還原介質(zhì),cu added,強度,n added,耐蝕性,mo added,耐晶間腐蝕性,c lowered,cr ni lowered,加工硬化,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,低鉻系不銹鋼的發(fā)展簡圖,410,409l,409sr,410s,410l,耐蝕性、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,

8、高溫抗氧化性,si added,410dh,420j1,420j2,耐磨性、硬度,c increased,耐磨性、硬度,c increased,420h,429j1,440a,c increased,耐磨性、硬度,cr added,硬度,c added,耐磨性、硬度,410db,cr lowered mn added c n controlled,未回火處理下提高硬度,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,中高鉻系不銹鋼的發(fā)展簡圖,430,430cun,430ln,445mt,430lnm,434ln1,sx1,30-2,430ud,430xt,429ex,439l,mh1,432ltm,436lt,430ab

9、,430lnab,18-3sr,20-5usr,高溫氧化性,c lowered al added,高溫抗氧化性,c lowered al increased la zr added,抗細菌性,ag added,焊接性、耐蝕性、成型性,c lowered nb added cr increased,高溫強度、焊接性、成型性,c lowered nb si added,高溫強度,mo added,成型性,c lowered ti added,耐蝕性,mo added,耐蝕性,cu added,耐蝕性、焊接性,cr increased,耐蝕性、焊接性、成型性,c lowered cr increas

10、ed nb added,耐蝕性,mo added,耐腐蝕性,c lowered mo increased,耐蝕性,c increased,耐蝕性,mo added,耐蝕性,cu added,430j1,436j1,436l,焊接性、耐蝕性,mo added,焊接性、耐蝕性,c lowered,444,445j1,445j2,447j1,434ln2,mo increased ti added,耐蝕性、深沖性,耐蝕性,cr mo increased nb added,深沖性能,mo increased,耐蝕性,c lowered nb n added,耐蝕性,cr added,耐蝕性,c low

11、ered ti added,耐蝕性,cr added,耐蝕性,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,優(yōu) 良 中 差,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,鋼的物理性能,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,不銹鋼常見表面加工等級,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,晶間腐蝕貧cr理論,cr是鋼耐腐蝕性的重要元素，無cr不成其為不銹鋼 cr23c6在晶界析出，由內(nèi)而外形成cr含量的降低梯度 晶界附近的cr含量小于12%，形成局部貧cr區(qū) 貧cr區(qū)鈍化能力不足或完全失去，晶界被腐蝕 晶粒間失去結(jié)合力，剝落、開裂,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,晶間腐蝕對策措施（a鋼,室溫狀態(tài)c的溶解度約0.02% 合金元素方法： 降低碳含量，避免多余的c形成cr23c6。如

12、：304l 添加穩(wěn)定化元素：ti、nb，穩(wěn)定化處理，使多余的c形成tic或nbc析出。如：321、347 熱處理方法：對于上述之外的不銹鋼（如：304），加熱到溶解溫度以上，快速冷卻，固溶處理，同時，要避免在cr23c6析出敏感溫度長期保溫（450850,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,晶間腐蝕試驗方法,檢驗材料是否被正確地進行熱處理 對于超低碳、穩(wěn)定化不銹鋼（304l、321），必須先對試樣進行650 *2h的敏化熱處理 對于普通不銹鋼（304），直接進行晶間腐蝕試驗,一、不銹鋼基礎(chǔ)知識,不銹鋼的冶煉方法,一步法,二步法,三步法,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,過程：熔化期-氧化期-還原期-精煉期-連鑄,cc

13、,對降低pco的研究，催生了冶煉技術(shù)的進步 真空法vod（ vacuum oxygen decarburization ） 稀釋法aod（argon oxygen decarburization,2c + o2 = 2co (1) 4/3cr +o2 = 2/3cr2o3 (2,脫碳保鉻,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,aod精煉技術(shù),1968年美國聯(lián)合碳化物公司發(fā)明，該工藝生產(chǎn)的不銹鋼已占到世界總產(chǎn)量的80 優(yōu)點 可利用廉價的高碳鉻鐵和返回鋼生產(chǎn)不銹鋼 產(chǎn)能比eaf單煉提高4050% 設(shè)備簡單、基建投資低（vod的1/3） 操作方便，在大氣下稀釋脫碳 可造渣、測溫、取樣，脫s好 缺點 氬氣消耗量大

14、 耐火材料單耗高,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,aod二步法冶煉304l工藝,o2/ar或n2,電爐熔化,出鋼 c=1.5-4,脫碳期1 ar：o2=1：3 c=0.3,還原期 加fesi、sicr 石灰、螢石造渣,連鑄,脫碳期2 ar：o2=1：2 c=0.13-0.15,脫碳期3 ar：o2=2：1 c0.03,還原期 c0.02,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,vod精煉技術(shù),1976年德國witten發(fā)明 優(yōu)點 真空下精煉，脫氣效果好 低碳區(qū)真空攪拌脫氧，c、n含量低 在高真空度和強攪拌下進行自由脫碳 缺點 要求eaf低的的終點碳（0.5%），配料成本高 脫s差 生產(chǎn)效率低,二、不銹鋼煉鋼工藝及

15、裝備,電爐熔化,粗脫碳 c=0.3-0.4,還原脫氧,出鋼,鋼包除渣,真空吹氧 c0.02,加冷卻劑 合金料,真空脫氣 c0.02,連鑄,vod二步法冶煉304l工藝,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,aod與vod二步法工藝參數(shù)、鋼質(zhì)比較,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,三步法冶煉不銹鋼特點,原材料適應(yīng)性強，適合于吹煉高配碳（c1.8%-4.0%）的入爐粗鋼水，生產(chǎn)成本降低 以n代ar，ar氣消耗大幅度降低（1.0nm3/t） aod或轉(zhuǎn)爐采用高供氧強度，脫碳速度很高（0.1%/min），可快速脫碳至0.2-0.3%，溫度至1650-1700，cr的回收率高 vod中真空條件下氮分壓很低，低碳區(qū)脫碳速度較

16、aod也高，加上良好的底吹攪拌，有良好的的脫氮效果 產(chǎn)品范圍廣、質(zhì)量高，可生產(chǎn)超低c、n鋼，氣體及夾雜物含量低,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,大包回轉(zhuǎn)臺 鋼水包 中間包 結(jié)晶器 弧形連鑄機 二冷 火焰切割,不銹鋼連鑄,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,連鑄關(guān)鍵技術(shù),溫度控制 t凝固溫度=1538-65c-13si-4.8mn-1.5cr-4.3ni-2.5mo-5cu 無氧化保護澆注：鋼包、中間包、水口、結(jié)晶器 保護渣 結(jié)晶器振動 m-ems電磁攪拌 s-ems電磁攪拌,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,不銹鋼薄帶連鑄連軋工藝,薄帶連鑄技術(shù)是冶金及材料研究領(lǐng)域內(nèi)的一項前沿技術(shù)，它的出現(xiàn)正為鋼鐵工業(yè)帶來一場革命，它

17、改變了傳統(tǒng)治金工業(yè)中薄型鋼材的生產(chǎn)過程。將連續(xù)鑄造、軋制、甚至熱處理等整合為一體簡化了生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期。最有發(fā)展前途的當(dāng)屬雙輥薄帶連鑄技術(shù)。該技術(shù)在生產(chǎn)0.72mm厚的薄鋼帶方面具有獨特的優(yōu)越性,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,美國紐克公司（nucor）薄帶連鑄castrip工藝,2002年5月開始熱試車，成為世界上第一套全商業(yè)化的雙輥薄帶鋼連鑄廠，用來生產(chǎn)碳鋼和不銹鋼,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,鑄機類型：vsb（垂直固態(tài)彎曲，vertical solid bending） 彎曲半徑：3250mm 鋼包容量：180t 中間包容量：25t，工作液面1000mm 結(jié)晶器

18、類型：漏斗形，寬1000-1560mm，長1100mm 板坯厚度：70/60或60/50mm，帶液芯壓下 冶金長度：9250mm，5個扇形段 澆注速度： 5.1m/min,意大利ast特鋼公司csp薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線,二、不銹鋼煉鋼工藝及裝備,爐卷軋機,不銹鋼熱軋帶鋼生產(chǎn)方式,常規(guī)熱連軋機組,三、不銹鋼熱軋工藝及裝備,加熱爐,除鱗箱,四輥粗軋機,熱卷箱,連軋機組,層流冷卻,卷取機,1780不銹鋼熱連軋工藝流程,三、不銹鋼熱軋工藝及裝備,1780的產(chǎn)品構(gòu)成,碳鋼、不銹鋼混合熱連軋機，成品鋼卷281.4萬t 不銹鋼69.8萬t， 2.010.07501600，包括200、300、400系列，奧氏

19、體不銹鋼約占總量的70，鐵素體不銹鋼占2527，馬氏體不銹鋼占35 碳鋼211.6萬t， 1.212.77501630，包括雙相、多相微合金鋼，高強度鋼及特殊用途鋼等。以薄規(guī)格為主，厚度1.23.5mm約占80,三、不銹鋼熱軋工藝及裝備,板坯在立軋時形成狗骨,側(cè)壓量越大時，狗骨越高 溫度越低時，狗骨越高且越靠近板坯邊緣,三、不銹鋼熱軋工藝及裝備,大側(cè)壓時板坯的頭、尾部寬度不均,板坯頭部由于二側(cè)材料在長度方向上的延伸所受限制較小，所以延伸較大，狗骨較小 立軋壓縮變形不能穿透整個寬度，板坯二側(cè)的延伸大于中間，板坯的頭部二側(cè)形成扣向中間的園弧形，頭部寬度收縮 隨軋出長度的增加，板坯二側(cè)在長度方向上的

20、延伸所受到的限制不斷增加，并在軋出長度約等于板寬之半時達到穩(wěn)定。同時，板坯二側(cè)的狗骨形凸起也從小到大，并達到穩(wěn)定 狗骨凸起越靠近板坯二側(cè)，在隨后的水平輥軋制時寬展就越大，反之寬展就越小,三、不銹鋼熱軋工藝及裝備,頭、尾形狀控制技術(shù)，立輥側(cè)壓缸帶鋼壓下，板坯頭、尾分別軋成楔形，二側(cè)的狗骨凸起也從小到大到穩(wěn)定 隨后的水平軋機軋制中， 頭、尾部的返回寬展最小，向內(nèi)部逐漸增加，直到穩(wěn)定值 通過立輥與水平軋制的寬度疊加，頭、尾部的寬度與正常部位的寬度基本保持一致?？纱蟠鬁p少切廢長度,三、不銹鋼熱軋工藝及裝備,隨粗軋道次增加，散熱面積變大，溫降速度快。中間坯厚度25mm時，溫降可達1.7/s。 80m的中

21、間坯，頭、尾溫差將大于100。影響帶鋼頭、尾厚度公差精度，影響薄規(guī)格品種的軋制，也限制了坯料尺寸的加大及成材率的提高 熱卷箱的功能是將粗軋的中間坯先卷取再開卷送入精軋機組。中間坯的頭尾顛倒，上下表面翻轉(zhuǎn)，并成卷保溫，大大減少了溫降和頭尾溫差 可緩沖精軋區(qū)域短時故障，減少報廢,熱卷箱技術(shù)（coilbox,三、不銹鋼熱軋工藝及裝備,熱卷箱示意圖,三、不銹鋼熱軋工藝及裝備,熱卷箱的使用特點,縮短軋線長度20米 減少中間坯溫降。軋件溫降可減少95%，沿中間坯的長度方向溫度趨于均勻，有利于恒速恒溫軋制 降低能耗。板坯的出爐溫度可降低50度，可降低燃耗4%10%，同時在無須加速軋制的情況下可降低燃耗5%-

22、10%。 有利于擴大產(chǎn)品范圍及提高產(chǎn)品收得率 有利于中間坯的除鱗。中間坯在熱卷箱內(nèi)卷取和開卷，對表面的氧化鐵皮有剝落作用，有利提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量,三、不銹鋼熱軋工藝及裝備,精軋機組,f1和f5f7為常規(guī)軋機，f2f4為pc軋機，采用成對的軋輥交叉來達到對板材的凸度控制 f5f7在線磨輥，采用恒壓力控制，可全程磨削和限程磨削，工作方式有空載磨削和軋制中間磨削 f2f4的pc軋機和f5f7在線磨輥的配置，可實現(xiàn)自由軋制 f1f7機架設(shè)有重力工作輥彎輥系統(tǒng)（f1、f5f7為+150t，f2f4為+120t），控制凸度、帶鋼平直度，獲得良好的板形,三、不銹鋼熱軋工藝及裝備,不銹鋼冷軋生產(chǎn)工藝流程圖,2

23、d,no.1/2e產(chǎn)品,baf,熱軋黑皮卷,hapl,cgl,crm,tcm,capl,bal,cgl,spm,rcl,ctl/stl,鋼卷/鋼板,四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,2b,2b,no.3/no.4/hl,冷軋卷,冷軋廠平面布置簡圖,四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,奧氏體、鐵素體單相鋼、雙相鋼（a+f)：連續(xù)退火 熱軋卷在連續(xù)式加熱爐中加熱到高溫、均熱然后急冷，在熱軋冷卻過程中析出的碳化物重新分解，碳固溶于奧氏體中。通過急冷使固溶了碳的奧氏體保持到常溫，退火溫度根據(jù)合金元素含量及含c量來定 馬氏體、鐵素體(帶有部分馬氏體) ：罩式退火 熱軋卷在電熱或煤氣加熱的罩式爐加熱到高溫、均熱，并按規(guī)定的

24、速度緩冷。退火后馬氏體分解得到均勻的鐵素體+c化物組織,熱卷退火,四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,冷軋卷的熱處理均屬于再結(jié)晶熱處理，在連續(xù)爐中進行，除溫度不同外，300系和400系沒有多大差異，均采用加熱+保溫+快冷生產(chǎn)工藝 氧化退火 在空氣介質(zhì)中進行，帶鋼的表面有氧化層 保護退火 在保護氣體（h2或h2+n2混合）中進行，表面無氧化層,冷卷退火,四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,退火形式選擇,四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,退火后氧化層結(jié)構(gòu),由表及里： fe2o3、 fe3o4、 feocr2o3 隨鋼中cr含量的增加，cr2o3層厚度增大，強度越大。 cr2o3和feocr2o3不溶于酸 fe3o4致密、無孔

25、、無裂紋，酸液不易滲透 400系cr2o3含量比300系要大得多，而且fe3o4的含量較高，因此400系的酸洗更困難,四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,機械除鱗：可去除約8085的鐵鱗，內(nèi)層破裂 彎曲破鱗：破鱗機 噴射破鱗：拋丸機 化學(xué)除鱗 電解酸洗：cr2o3溶解生成cr(oh)3 混酸酸洗：去除貧cr層，鈍化生成cr2o3,熱卷酸洗,四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,機械除鱗不可用，會影響冷軋后得到的高光澤表面，因此冷帶的酸洗只依靠（電）化學(xué)酸洗來進行 常用配置：中性鹽電解酸洗+hno3電解酸洗+混酸酸洗 中性鹽電解酸洗：cr2o3溶解生成cr(oh)3 hno3電解酸洗：去除貧cr層，鈍化生成cr2o3

26、 混酸酸洗：去除貧cr層，鈍化生成cr2o3 400系不銹鋼耐鹵族酸性能較差，hf酸會造成酸洗后帶鋼表面粗糙，使冷帶鋼表面失去光澤，影響外觀質(zhì)量。因此400系一般采用中性鹽電解酸洗+ hno3電解酸洗的方法。 對300系可采用中性鹽電解酸洗+混酸酸洗,冷卷酸洗,四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,按軋制方式,單張軋制法,成卷軋制法,按軋機型式,單機架可逆式軋機,多機架連續(xù)軋機,6輥,12輥,20輥,小批量的特殊鋼種、特殊規(guī)格,機架剛性好，軋制精度高，工作輥直徑小，道次壓下率大,2-5機架6輥軋機，工作輥直徑較大，乳化液潤滑，生產(chǎn)效率高,不銹鋼冷軋分類,四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,單機架冷軋生產(chǎn)工藝,四、不銹鋼冷軋工藝及裝備,單機架冷軋生產(chǎn)工藝特點,多道次冷軋，累積變形率最高可達約85； 冷軋工序采用純礦物油作為潤滑介質(zhì)； 冷軋工作輥輥徑小，換輥頻繁； 頭尾未軋段長，成材率