不锈钢热连轧生产线的主要工艺和设备特点

漆小虎

(二重集团(德阳)重型装备股份有限公司，四川618000)

通常，不锈钢是指铬含量为12%～30%的铁基耐蚀合金钢，具有良好的防锈和耐腐蚀的特性。不锈钢可100%回收再利用，属于绿色环保材料。随着新工艺、新技术的迅速发展，不锈钢生产成本大幅度下降，产量快速增长，用途越来越广泛。

1 不锈钢的种类

由于美国和日本在不锈钢的发展过程中是处于世界领先地位，现行行业内的不锈钢标准多以日本和美国的为蓝本而制定。按照金相组织结构分类，一般情况下，不锈钢可分为五大系列：马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢[1]。

马氏体不锈钢：一般为含Cr 12%～18%、C 0.1%～1.0%，其基体为马氏体，和普通碳素钢一样可以通过热处理硬化，具有高强度和高硬度，耐磨性好，但耐蚀性差，不宜在苛刻的条件下使用。

铁素体不锈钢：一般为含Cr 12%～30%，C 0.1%以下，其基体为铁素体，优磁性，加热时不会发生相变，所以不能用热处理硬化。

奥氏体不锈钢：一般为含Cr 12%～25%，Ni 8%～30%，其基体组织为奥氏体，无磁性，加热时组织稳定，不能淬火强化。

双相不锈钢：不锈钢中含有约50%奥氏体和50%铁素体。在固溶处理状态下使用奥氏体-铁素体组织。双相不锈钢具有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀性，比完全铁素体不锈钢具有更高的韧性，目前获得广泛的应用。

沉淀硬化不锈钢的成分与奥氏体不锈钢的成分近似，一般含Cr 12%～28%和Ni 3%～9%，基体为马氏体或奥氏体，只是含Ni量较低和添加了少量Al、Ti、Cu等元素。经强化处理后具有很高的强度和硬度。

2 不锈钢热连轧生产的主要工艺和设备

不锈钢热轧生产主要有常规热连轧、薄板坯连铸连轧、炉卷轧机和中厚板连轧等工艺方案。从国内外来看，常规热连轧机仍是生产不锈钢热轧卷板的主要设备。

不锈钢生产的表面质量要求十分严格，所以在板坯加热、运输和轧制过程中，要防止钢板表面划伤；同时不锈钢的加工温度范围窄、变形抗力大(特别是在低温段)、加工硬化程度很高(一般是碳素钢的2～3倍)、对轧件温度不均匀敏感，因此，在轧制速度、压下制度、粗精轧负荷分配、高压水除鳞、轧辊冷却、带钢冷却和带钢卷取等工艺设备方面需要采取相应对策；同时，在工艺设备的配置上也必须采取相应的应对策略。

2.1 板坯清理

目前，热连轧不锈带钢主要采用连铸坯，不锈钢连铸坯最常见的表面缺陷是纵、横向裂纹及夹渣。在加热前需要将这些缺陷清除，目前砂轮修磨技术发展非常快，重负荷(修磨压力达980 MPa)、高速、自动化的修磨机已经成为主要的修磨设备。

表1 日本生产不锈钢热连轧生产线主要参数Table 1 Main parameters of hot continuous rolling production line for stainless steel in Japan

表2 国内生产不锈钢热连轧生产线主要参数Table 2 Main Parameters of Hot Continuous Rolling Production Line for Stainless Steel in China

奥氏体不锈钢对裂纹的敏感性较低，可在常温下修磨；马氏体和铁素体在重负荷修磨时局部受热会产生裂纹，所以应在200～500℃修磨。

2.2 板坯加热

由于不锈钢的导热性差，为了保证加热均匀，加热时间比碳素钢长1倍。一般奥氏体不锈钢加热温度为1150～1260℃，铁素体不锈钢加热温度为1100～1180℃，马氏体不锈钢加热温度为1100～1260℃。在装炉、加热和出炉过程中要避免板坯表面划伤，因此一般要采用步进式加热炉。

2.3 带钢轧制

(1)严格控制轧件精轧温度，奥氏体不锈钢终轧温度不小于920℃，马氏体和铁素体不锈钢一般终轧温度在850℃左右。

(2)不锈钢的变形抗力大，加工硬化程度高，所以必须采用高刚度的轧机，轧机的轧制压力和主电机功率需要加大(相对于碳素钢要增大30%～40%)。

(3)粗轧机和精轧机的挡水板设计可靠，防止冷却水溅落到轧件上，降低不锈钢带钢的温度。

(4)不锈钢在轧制过程中，会产生大量的烟尘，为了保证不锈钢表面质量及减少对环境的污染，粗轧机和精轧机需要设置烟雾吸风除尘装置。

(5)为防止带钢缠辊，精轧机机组一般采用铸铁辊，适当降低轧件温度，加大轧辊冷却水。

(6)为了保证板形，需要配置先进的板形控制技术。在精轧机组中采用设置液压弯辊、轧辊横移或工作辊交叉控制板形的高刚度轧机，如：CVC、PC轧机等。液压弯辊一般采用正弯辊，但对于要求更高的生产线，在精轧机机组F1-F2有采用正负弯辊的。

2.4 带钢卷取

奥氏体不锈钢卷取完毕后，在钢卷外表面喷水1 min～2 min，待钢卷外圈冷却到一定温度时再卸卷，防止散卷。

3 不锈钢热连轧生产线的主要性能

目前，国内外热轧不锈钢宽带钢大多数是在全连续式、3/4连续式或半连续式热轧带钢线上生产。日本及国内生产不锈钢热连轧机的主要性能分别见表1和表2。

(a)太钢2250 mm热连轧生产线

(b)宝钢1780 mm热连轧生产线

(c)唐钢1580 mm热连轧生产线

(d)日本川崎制铁2050 mm热连轧生产线

(e)太原钢铁公司1549 mm热连轧生产线RSB―粗除鳞箱 SP―定宽压力机 E―立辊轧机 R―粗轧机 CB―热卷箱 EH―边部加热器 CS―切头飞剪 FSB―精除鳞箱 F1E―精轧机前小立辊 F―精轧机 DC―地下卷取机

4 典型不锈钢热连轧生产线的工艺配置

4.1 太钢2250 mm热连轧

太钢2250 mm热连轧生产线，2006年6月投产。主要工艺设备布置为：RSB+E1R1+CB+EH(预留)+CS+FSB+F1E+F1-F7+LC+DC1-DC3，如图1(a)所示。

4.2 蒂森-克虏伯不锈热轧

原上海宝钢集团第一钢铁有限公司在引进1780 mm热连轧生产线的同时，还引进了蒂森-克虏伯不锈热轧带钢生产工艺。投产以来，在消化吸收的基础上不断改进和创新，提高了不锈钢带钢的生产技术水平，且不锈钢钢种也由投产初期的几个钢种发展到目前包括奥氏体、马氏体、铁素体不锈钢在内的20多个钢种[7]。2003年12月试生产。主要工艺设备布置为：RSB+E1R1+ E2R2+CB+CS+FSB+F1E+F1-F7+LC+DC1-DC3，见图1(b)。

4.3 唐钢1580 mm不锈钢生产线

唐钢1580 mm不锈钢生产线，2008年建成投产。主要工艺设备布置为：RSB+E1R1+CB+EH(预留)+CS+FSB+F1E+F1-F7+LC+DC1-DC2，见图1(c)。

4.4 日本川崎制铁2050 mm热连轧

日本川崎制铁千叶3号2050 mm热连轧生产线，是1995年建成投产的。在该生产线上实现了自由轧制和无头轧制等先进工艺。主要工艺设备布置为：RSB+SP+E1R1+E2R2 +E3R3+CB+对焊机+修磨机+FSB+F1-F7+DC1- DC3，见图1(d)。

4.5 太原钢铁公司1549 mm热连轧

太原钢铁公司1549 mm热连轧生产线是1989年5月从日本日新制铁吴厂引进的20世纪60年代的二手设备，2000年开始进行现代化改造并于2002年11月完成。改造后的主要工艺设备布置为：E1R1+CB+F1E+F1-F7+DC1-DC2，见图1(e)。

上述典型的不锈钢常规热连轧生产线工艺布置都具备以下几个特点：

(1)粗轧机组和精轧机组采用紧凑式布置，以便减少中间坯的温降，因为在不锈钢生产中对轧件的温度控制非常严格。

(2)中间坯的保温方式是采用热卷箱技术，不仅可以大大缩短粗轧机组和精轧机组的距离，而且更有效地减少了中间坯的温降，使整个中间坯在全长范围内的温度均匀，从而提供产品在长度方向上的性能均匀性。太钢1549 mm热连轧生产线就是采用保温罩技术，而新上的2250 mm热连轧生产线就采用了热卷箱技术。

(3)由于不锈钢生产的变形抗力大，精轧机一般均采用7机架。以便获得合理的轧制压力分配和更高的生产效率。

(4)为防止边裂，在精轧机组前均配置有边部加热器或预留有边部加热器。在精轧机组前一般均设有小立辊装置。

(5)在不锈带钢轧制中，有精确的轧线冷却水和带钢冷却控制系统。轧线严格控制粗精轧区的辊道冷却水，合理安排轧制过程中高压水除鳞的次数。保证带钢的表面质量和在最佳温度区内完成变形。

(6)为了在生产工序中直接检测带钢表面质量，一般设置有带钢上下表面在线检测装置。

5 结语

采用常规热连轧生产线生产不锈钢，具有产量大，效率高的特点，同时为保证高品质不锈钢的生产，生产线的工艺布置和设备选型以及工艺参数的选定要充分考虑不锈钢生产的特点。