国外不锈钢轧制、退火、酸洗联合生产线发展及特点

1、前言

不锈钢的年度市场约为2000万t左右，平均每年以5％-6％的速率增长。根据此背景，价格水平波动很大，但是在计算中扣除了原料成本时，呈下降趋势。因此，为了使生产厂家能在这种条件下保持其利润率，需要经常审视降低其加工成本的方法。从历史上来看，为了保持市场竞争力，每年需要降低5％的加工成本(见表1)。这就导致提高设备生产能力和公司兼并，作为实现持续盈利目标的方法。近年中采用的其他方法有：将多个工艺流程合并成能的以单道次或双道次直接从热轧轧件生产2B材料的单一生产线。本文介绍各生产厂家关于这些生产线的发展状况并且总结Avesta Polarit使用的达涅利集团威恩联合公司制造110万t联合轧制、退火和酸洗生产线设备运转情况。该套设备是世界上不锈钢加工生产能力最高的生产线，以前只有碳素钢生产线具有这样的水平。

表1  各厂生产线简介

2、工艺路径的主要发展阶段

用不锈钢热轧带钢生产不锈钢冷轧带卷的原程序是由一系列单独工艺流程组成：退火、酸洗、冷轧、中间退火、冷精轧、最终退火、酸洗及平整轧制。

本工艺发展的第一阶段是从Avesta Polarit，Nyby厂的退火酸洗线入口侧引用新轧机时开始的。该轧机用于直接轧制不锈钢热轧带钢，而不对表面进行任何事先的机械或化学处理。该单机架轧机所获得的压下量为33％，这取决于进机的带钢厚度。此产品主要用于一个特殊市场，但也给Avesta Polarit研究使用此技术实现良好表面质量的机会。这也在Avesta Polarit和Ugine开发的工艺之间产生了主要差别。它们在第二阶段插入了此类综合生产线研发成果。

安装在J&J Midland(Ugine集团的一部分)的生产线在轧机前面的生产线人口侧配备有机械除鳞装置。此生产线装备有2台串列式轧机，对有关产品来说，可产生达55％左右的压下量。开发的第3阶段是Ugine，Isbergues综合生产线。此时，在串列轧制之前热轧带钢的预处理采用了全范围机械和化学除鳞法。该生产线又装备了2台轧机(预留有添加第3机架的空间)，并且其有类似J&L生产线的轧制能力。

此类生产线发展的最后阶段是Avesta Polarit的RAP5生产线。它的特点是：在与以前开发成果相比，生产能力发生跳跃性变化。这是在最近10年中工厂平均规模明显增大的一个重要特点。1995年曾是最大的一个不锈钢基地的产量约为50万t/a，现在正在成为具有100万t生产能力的典型基地，以实现保持利润所必需的规模经济。

3、AvestaPoladt RAP5生产线

新建的RAP5生产线配备有连续生产线中的所有工艺：3机架串列式冷轧机、退火炉、酸洗段、组合式轧制/平整机。很显然，该生产线未装备任何热轧带卷的预除鳞装置。对于No.1光洁度来说，该工艺能够获得约60％的压下量和/或如果进行第2道次，对于2B来源则可获得70％的附加压下量。

这意味着，与普通工艺流程进行比较时，它具有下列优点：

*优质一号光洁度(平直度和表面质量)；

*生产成本低(与普通工艺流程相比，节约10％-20％)；

*收得率高：98％—99％(普通工艺流程为96％—97％)；

*减少了带卷所需的贮存面积；

*减少带卷搬运；

*定单发货快(普通工艺为5d，现只20min加工时间)。

终端设备

达涅利集团公司提供了入口带卷运输设备、开卷机组、活套挑设备、除鳞机及张力矫直机和出口卷取设备。

该设备是按带卷准备、生产线穿带和加工自动操作进行设计的。主要装置由下列各项组成：

*先进的活套设计，配有六线带钢贮存装置、专用钢绳导向系统、活套小车上的纠偏装置，改进的活套和小车系统的电源。

*双重偏心设计的飞剪，在剪切机内配有排废钢系统，根据所需的废钢件长度，调整切割长度。

*仅热轧带材配有干式破鳞机。在冷轧件生产过程中，带钢用人口和出口张紧装置进行支撑。破鳞机是由两台矫直装置和抗横弯装置组成，还包括有辊盒更换和旋转装置以及灰尘和氧化铁皮抽吸系统。

*张力管理软件包，用于优化生产线传动装置和张力预设定。

*根据最终产品要求，为带钢清理段之后的湿式张力矫直机设计有不同的操作方式。

串列式轧机工段

在3机架串列式轧机工段将对带钢进行轧制。轧机机架为6辊设计，带有侧支承辊和侧支承轴承，以稳定工作辊。用于调节辊缝几何形状的执行机构为液压AGC缸、中间辊窜辊和中间辊弯曲装置。

为了减小横向力，采用了一种专用结构来调节工作辊偏移。实际上，通过移动工作辊位置，可以用轧制力引起的力来平衡转矩引起的力。

在输入侧，借助楔块系统调节工作辊位置，在输出侧控制压力。

轧制油是由一综合系统供给的，其带有由真空皮带过滤器、分离器装置和筒式过滤器系统组成的不同清洗级。在轧机之后，安装有脱脂段。

脱脂段为高压水系统和碱脱脂、刷洗装置、漂洗和烘干等组成的组合装置。

酸洗段

酸洗段是由中性电解段、中间漂洗、混合酸段和5级串联式最终漂洗装置、及其后的烘干设备组成。达涅利为电解及混合酸段开发了新的专利技术。

电解酸洗工艺流程的目的是为了从贫铬层去除铬含量很高的铬酸盐层。该贫铬层在退火过程中形成，位于连续铬酸盐层下面。为了使以后的工艺步骤中的混合酸能与贫铬层直接接触并溶解，必须实现除铬酸盐这一步。不过，在电解酸洗段可以实现贫铬层低溶解率。

在化学酸洗过程中，可以除去在退火步骤中形成的贫铬层和上述步骤中形成的铬层，还有电解酸洗后带钢表面可能留下的氧化残留物。带有硝酸和盐酸基的硝酸主要用作为酸洗介质。此步骤保证可以实现带钢最终表面所需的铬含量。

由规定浓度的盐酸、硝酸和溶解金属组成的混合酸证明是最佳的酸洗溶液。

中性电解酸洗段具有下列重要特点：

*在电极区中阴极和阳极之间电流完全分开；

*阴极区带钢最低停留时间为2s；

*带钢极性变化最少3次(阳极到阴极)；

*电极区电解液流速高；

*各酸洗槽(阴极和阳极)之间的辊子未完全浸入并且可在操作过程中进行检查；

*总共12个电解酸洗槽。在6号槽与7号槽之间和本工段的后端部配套有中间漂洗和刷洗装置；

*提供有循环系统，并且对pH进行监控，通过自动添加酸使其保持恒定；

*为了去除反应生成的气体，提供有烟气排放系统。

混合酸洗段是由6个酸洗槽组成。酸洗池配备有3个湍流槽，有4个人口。每个人口都动态的供给酸洗。为了避免在减速下加工带钢时过分酸洗液，可以降低酸洗液供给动能。

将每个酸洗池分开的挤干辊未完全浸入酸洗的酸中。在混合酸池后面是5级串级漂洗段，两级配有清洗刷。

平整机

平整机是平整机和轧机的组合装置。它是根据产品大纲不同以2辊和4辊方式进行运行。在用4辊方式时，该轧机的压下量达10％，在采用2辊方式时为1％。在5min内，该轧机能够从2辊式转换成4辊式。在线轧机的所有必要装置，比如在生产线中有带钢的情况下的快速换辊装置、清洗和润滑设施等都包括在供货范围内。

4、结论

新建的Avesta Polarit生产线是根据市场对产品质量和生产成本的最新要求，采用不锈钢生产新技术的一条生产线，这将能够在一个道次中生产薄规格No.1精度的热轧带钢或以两个道次生产冷轧2B/2D光洁度带钢。

尽管本生产线是此类生产线中的第一条，由于达涅利设备的可靠性和Avesta Polarit的工艺诀窍，其生产学习曲线可以在一个很短的时间内达到预定值。

表2  物料规格和设备数据

出厂产品

设备数据

表3  主轧机参数

表4  平整机主要参数