CN103934291A - 一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法 - Google Patents
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Abstract
一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，系一种在拥有N个机架的冷连轧机上轧制低表面缺陷的不锈钢板的方法，其特征在于，在冷连轧机组的第2～第N-1个机架上使用乳化液进行轧制润滑及冷却，在所述冷连轧机的第1、N机架，在进入此轧机前的带钢表面并/或在此机架的轧辊及带钢间的入口辊缝区采用纯轧制油进行润滑。同时，在第1、N机架上,采用冷却液进行轧辊及带钢的冷却，此时，所述冷却液在此机架上不与纯轧制油接触，即不干涉纯轧制油润滑。所述冷连轧机的机架数N是4～6个，各个机架轧辊数为4-6辊。本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法系一种新型的冷连轧机上生产具备低表面缺陷的不锈钢产品的方法。上述轧制方法及其系统可以低成本达到高质量表面的要求。
Description
技术领域
本发明涉及冶金冷轧生产领域，具体地，本发明涉及一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法。
背景技术
在冶金冷轧生产领域，不锈钢材料由于其拥有较高的强度及加工硬化快的趋势，因而通常采用单机架可逆多辊轧机进行生产，所谓的多辊轧机指的是单个机架轧辊数在6个以上的轧机，比如图1那样的12辊轧机，18辊Z-high轧机和20辊森吉米尔轧机。生产时，不锈钢材料需要在单机架轧机上往复多个道次才能生产出合格的成品，因而成本较高。
在传统多辊轧机生产的不锈钢产品通常使用小辊径低粗糙度工作辊及高度净化的纯油进行轧制，为此，生产过程中的钢带和轧辊之间均匀铺展着一层清洁的润滑油膜，因此在带钢生产时轧辊能均匀地碾压带钢形成精细的不锈钢表面，最后产品的表面粗糙度及光泽度分布均一，可满足镜面板等高级材料生产。
但是伴随着轧制技术和不锈钢新产品的研发，部分不锈钢产品，尤其是部分铁素体不锈钢（如SUH409、SUS410L、SUS430）也能在常规的多机架4辊或6辊组合的冷连轧机进行加工生产。现代连轧机具有适应性强、轧制速度快、生产成材率高的特点，轧机可以生产多种钢种，且轧制速度非常高（1000m/min以上），上述的部分铁素体不锈钢在冷连轧机生产，成本可以得到有效控制。使用冷连轧机轧制不锈钢产品能发挥连轧低成本、大产能的特点。但通过实际发现，连轧机上生产的不锈钢相比较传统的多辊轧机生产的不锈钢板拥有较低的表面质量。从宏观上看，连轧机生产时通常用高粗糙度大辊径及乳化液进行轧制，生产不锈钢产品的粗糙度相比较也高，从微观上，如下图2左，经过对轧制冷轧板产品的表面微观形貌观察，在采用乳化液轧制的不锈钢产品表面拥有多种微观形貌，其中浅色的与轧制方向互相平行条形竖线是由轧辊磨削印记造成的轧制线，而深色的凹坑则有多种因素造成，主要轧制时乳化液在循环使用后其内含有的各类油泥、铁粉压入带钢表面形成压入痕，另外，乳化液内大小不一的乳化油滴在轧制辊缝入口处油水分离效果不好，部分水进入辊缝内，最终在轧制表面也会形成这类局部润滑效果不一的凹坑。在钢材表面微观上的此类凹坑最终会影响产品板面的光泽度，且在较为严重时会形成板面的较大色差差异。
将上述的微观凹坑定义为“表面缺陷”，并经过图像处理后，通过计算这些凹坑在整个板面所占面积的比例，定义为“表面缺陷率”。如图2右，既是经过处理后的表面缺陷，其表面缺陷率为16.33%。经过研究，根据上述定义，用连轧机生产的不锈钢产品表面缺陷率通常在10%以上，仅能满足换热管、排气管和家电内构件等隐蔽场合使用，很难达到某些产品高质量表面的要求。
通过对本专利解决问题的领域及相关领域的发明查新，主要得到如下的一些相关发明及专利，主要是：
CN1551810A1(在冷轧钢带时润滑油和乳液的组合应用，SMS Demag股份公司)提出了一种在冷连轧机中轧制部分碳钢软钢的方法，其主体思想是在冷连轧机生产时1～4机架喷射乳化液，而在5机架喷射轧制油进行润滑及冷却。这种方法能轧制高表面质量的产品，但由于考虑到冷却的需求，此方法只能对5机架总变形率不超过10%的普通碳钢产品进行生产使用，轧制速度也不能太高，局限性非常大，不具备普遍性，更无法使用到不锈钢的连轧生产中，因此不具备实用性；
EP0694620A1（Method of producing a stainless steel sheet havingexcellent brightness，川崎制铁株式会社）提出了一种拥有高表面质量，即拥有高光泽度不锈钢带钢的轧制方法，其主体发明内容是在连轧机的最后一个机架使用钨-碳化钨超硬合金小辊径轧辊对不锈钢进行轧制，且采用大的压下率轧制（25-60%），起到有效将轧辊粗糙度印刻到带钢表面的效果，此方法能有效提高带钢产品的最终表面光泽度，但对轧辊的材质要求很高，且最后机架的压下率很高，常规的连轧机难以满足这一要求，实用性较差，生产成本也较高。
CN1286958C（含有二酯的不锈钢轧制用油以及不锈钢轧制产品的方法，新日本石油株式会社）提出了一种特定化学物质的轧制油，采用这一类的轧制油在冷轧生产不锈钢的产品具有良好的表面质量，不易于发生带钢麻面缺陷，热刮擦印，在生产不锈钢时也不易出轧制产品光泽度不均的问题。
CN03810775.9（冷轧有组合物，日本出光兴产株式会社）提出了一种用于不锈钢轧制时，能够抑制带钢产品表面“黯斑”的轧制油产品，其核心是采用含有特殊化学结构的合成脂轧制油进行冷轧生产，虽然实际效果明显，但对轧制油的组成有特定要求，在冷轧机上生产运用，轧制油的成本较高。
CN200580040022.X（冷轧中的轧制油供给方法，新日本制铁株式会社，阿赛洛法国公司）提出了一种在冷连轧机中低成本及有效抑制高速生产“热划伤”表面缺陷发生的轧制润滑方法，其发明的本质核心内容是供给两种类型的轧制油，一种是低成本普通轧制油，另一是高成本轧制油，生产时针对不同钢种的生产，喷射不同的轧制油及含有高、低成本不同比例的混合轧制油，这种方法提供的轧制油可以在生产时尽量少喷射高成本的合成轧制油而达到节约成本的目的，但在实际生产过程中由于乳化液是循环回收使用的，两种轧制油的混合物在长期生产中的再回收及再利用操作便利性是一个很易解决的难题。
可以看出，上述大部分的专利在冷连轧机生产中，在解决轧制不锈钢产品的表面质量，都需要采用含有一定化学结构的、拥有良好润滑性能的特种轧制油，或采用特殊的轧辊及轧制规程，由此会带来高生产成本的问题。上述的专利与本发明提出的轧制油供给方法的具体方案都有本质的不同。
发明内容
本发明针对冷连轧机在生产部分不锈钢，尤其是部分铁素体不锈钢产品所面临的上述难题，提出了一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法系一种新型的冷连轧机上生产具备低表面缺陷的不锈钢产品的方法。
本发明的主要内容如下：
一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，系一种在拥有N个机架的冷连轧机上轧制低表面缺陷不锈钢板的方法，其特征在于，
沿着带钢运行的方向，在冷连轧机组的第2～第N-1个机架上使用乳化液进行轧制润滑及冷却，在所述冷连轧机的第1、N机架，即第一和末机架上，在进入此轧机前的带钢表面并/或在此机架的轧辊及带钢间的入口辊缝区采用纯轧制油进行润滑。同时，在第1、N机架上,采用冷却液进行轧辊及带钢的冷却，此时，所述冷却液在此机架上不与纯轧制油接触，即不干涉纯轧制油润滑。
所述冷连轧机的机架数N是4～6个，各个机架轧辊数为4-6辊。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在所述轧机的第1机架，带钢进入此机架前，设置可以独立调节流量的轧制油喷射管路，将轧制油直接喷射到第一机架前的带钢表面并/或此机架的带钢及轧辊的辊缝区内进行润滑。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在所述第一机架的出口处，将冷却液通过管路直接喷射到轧辊和带钢辊缝区域并/或带钢表面。
如下图3所示，在所述轧机的第1机架，带钢进入机架前，设置可以独立调节流量的轧制油喷射管路，将轧制油直接喷射到1机架前的带钢表面并/或带钢及轧辊的辊缝区内进行润滑。同时，如图3所示，在所述末机架的出口处，将冷却液通过管路直接喷射到轧辊和带钢辊缝区域并/或带钢表面。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，如下图4所示，在所述轧机的第1机架，带钢进入机架前，设置可以独立调节流量的轧制油喷射管路，将轧制油直接喷射到1机架前的带钢表面并/或带钢及轧辊的辊缝区内进行润滑。同时，在本发明所提及的1机架入口处将冷却液通过管路喷射到工作辊上，并在工作辊上增加挡板，用于将轧制油和冷却液进行隔离，此时冷却液不干涉轧制油润滑，并/或在所述1机架的出口处将冷却液通过管路喷射到轧辊和带钢辊缝区域并/或带钢表面。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在所述轧机的第N机架，即末机架及第N-1机架之间，带钢进入机架前，设置可以独立调节流量的轧制油喷射管路，将轧制油直接喷射到末机架前的带钢表面并/或此机架带钢及轧辊的辊缝区内进行润滑。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在所述末机架的出口处，将冷却液通过管路直接喷射到轧辊和带钢辊缝区域并/或带钢表面。
如下图5所示，在所述轧机的第N机架（末机架）及第N-1机架（末机架前的机架）之间，带钢进入机架前，设置可以独立调节流量的轧制油喷射管路，将轧制油直接喷射到末机架前的带钢表面并/或带钢及轧辊的辊缝区内进行润滑。同时，如图5所示，在所述末机架的出口处，将冷却液通过管路直接喷射到轧辊和带钢辊缝区域并/或带钢表面。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，如图6所示，在本发明所提及的末机架入口处将冷却液通过管路喷射到工作辊上，并/或在所述末机架的出口处将冷却液通过管路喷射到轧辊和带钢辊缝区域并/或带钢表面。
在本发明所提及的末机架入口处将冷却液通过管路喷射到工作辊上，并/或在本发明所述末机架的出口处将冷却液通过管路喷射到轧辊和带钢辊缝区域并/或带钢表面，此时在末机架入口处增设挡板将所述在末机架入口处的冷却液与轧制油完全隔开。
根据本发明，在所述轧机的末机架前的轧制油喷射管之前有专用的吹扫或/并挤干设备，用于防止前面机架使用的乳化液流入末机架；同时，在所述轧机的末机架冷却液喷射管路之后安置专门的吹扫或/并挤干设备以去除带钢表面的乳化液防止形成斑迹缺陷，如图5，6所示。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，所述轧制油可以是冷连轧机第2～N-1机架所用的用于配置乳化液的同一种轧制油，也可以是不同的轧制油。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，优选是，将第2～N-1机架使用的轧制油自原油槽内抽出加热后进行使用。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在所述轧机第1、N机架前，单位带钢宽度上喷射的轧制油量如下；
QV=k1vs 2.17Dr 0.5+k2vs(Rr+Rs)
其中，k1是和所选轧制油粘度、所处机架的单位轧制力有关的经验参数，在本发明所述的不锈钢产品的连轧机生产领域，常规的值为1.1×10-7到8.0×10-7之间；
k2是和带钢、轧辊表面粗糙度有关的经验参数，在本发明所述的不锈钢产品的连轧机生产领域，在第1机架，取值在0.15-0.20；在第N机架，取值在0.07-0.15间；
vs是出口带钢速度（m/s），
Dr是工作辊直径(m)，
Rr、Rs分别为轧辊和带钢表面粗糙度(m)。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，所述轧制油温度在30-95℃之间，喷射压力在2.0-10.0bar之间。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，根据本发明内容提出的所述的机架轧机使用的冷却液，为轧制油与工业用水所配置的油水混合物或纯工业用水。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，所述的冷却液喷射的压力优选在5.0～8.5bar之间，单位带钢宽度上的喷射冷却液量不低于1.5m3/(m·min)。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，采用本发明所提出的轧制润滑方法生产的不锈钢产品，其得到的产品表面缺陷率在8%以下。
根据本发明所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，所述轧制油为常规连轧机所使用的轧制油。
根据本发明，优选的是，一种典型的例如，由日本大同化学工业株式会社提供的“半稳定型”轧制油,牌号为UD2005。
根据本发明，所述“半稳定型”轧制油不限于此牌号及性能的轧制油，性能参数表如下：
| 分析项目 | 结果 |
| 密度(20℃),g/cm3 | 0.921 |
| 皂化值,mgKOH/g | 195 |
| 总酸值,mgKOH/g | 9.2 |
根据本发明，所述“半稳定型”轧制油性能参数表如下：
| 分析项目 | 结果 |
| 运动粘度（40℃）,mm2/s | 59.8 |
| 运动粘度(100℃）,mm2/s | 9.1 |
| 平均粒径（浓度2.5%），μｍ | 3.3 |
根据本发明，所述“半稳定型”轧制油性能参数表如下：
| 分析项目 | 结果 |
| 密度(20℃),g/cm3 | 0.921 |
| 皂化值,mgKOH/g | 195 |
| 总酸值,mgKOH/g | 9.2 |
| 运动粘度（40℃）,mm2/s | 59.8 |
| 运动粘度(100℃）,mm2/s | 9.1 |
| 开口闪点,℃ | >150℃ |
| 倾点,℃ | 10℃ |
| PH值（25℃、浓度3.0％） | 4.4 |
| 电导率（25℃、浓度3.0％） | 39uS/cm |
| E.S.I（%） | 68 |
| 平均粒径（浓度2.5%），μｍ | 3.3 |
根据本发明，优选的是，所提出的乳化液为所述一定量的轧制油和工业用水配置而成，浓度在1～4%之间。
附图说明
图1为典型多辊轧机辊系布置示意简图；
图2为连轧机轧制不锈钢板带的表面微观结构图及经处理后的表面缺陷图；
图3、4分别是由本发明内容绘制的轧机1机架润滑系统示意简图；
图5、6分别是由本发明内容绘制的轧机末机架润滑系统示意简图；
图7为本发明生产不锈钢的冷连轧机乳化液喷射系统示意图；
图8、9分别是相同条件下使用轧制油和乳化液进行润滑的SUS430不锈钢表面微观形貌。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明根据本发明的不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法。
根据本发明所述的方法精神，配置如上述图7的可以生产不锈钢的5机架冷连轧机乳化液系统的实施例图。
实施例1
生产SUS430不锈钢时，入口钢带的宽度为1250mm，入口带钢厚度3.0mm，出口的厚度0.9mm。根据本发明精神，其中乳化液箱是供给2～4机架轧机进行润滑和供给1、5机架冷却用的，其乳化液浓度是2.8%，温度在55℃，喷射压力为7.0bar。
同时，在轧制油箱的出口有泵P1将轧制原油输送到1、5机架前的轧制油喷射管路上，轧制油喷射支管有阀门控制轧制油的输送流量大小，轧制油的喷射压力在5.5bar，轧制油温度为75℃，入口轧制油的喷射量由下面计算：
材料：SUH430，轧机入口厚度：3.00mm，轧机出口厚度：0.90mm，带钢宽度：1250mm
采用上述工艺生产的产品，最终的产品表面缺陷发生率为6.2%。
实施例2
生产SUS430不锈钢时，入口钢带的宽度为1250mm，入口带钢厚度2.89mm，出口的厚度0.50mm。根据本发明精神，其中乳化液箱是供给2～4机架轧机进行润滑和供给1、5机架冷却用的，其乳化液浓度是2.8%，温度在55℃，喷射压力为7.0bar。
同时，在轧制油箱的出口有泵P1将轧制原油输送到1、5机架前的轧制油喷射管路上，轧制油喷射支管有阀门控制轧制油的输送流量大小，轧制油的喷射压力在5.5bar，轧制油温度为75℃，入口轧制油的喷射量由下面计算：
材料：SUH430，轧机入口厚度：2.89mm，轧机出口厚度：0.50mm，带钢宽度：1250mm
采用上述工艺生产的产品，最终的产品表面缺陷发生率为5.6%。
实施例3
生产SUS409L不锈钢时，入口钢带的宽度为1250mm，入口带钢厚度2.91mm，出口的厚度0.66mm。根据本发明精神，其中乳化液箱是供给2～4机架轧机进行润滑和供给1、5机架冷却用的，其乳化液浓度是2.8%，温度在55℃，喷射压力为7.0bar。
同时，在轧制油箱的出口有泵P1将轧制原油输送到1、5机架前的轧制油喷射管路上，轧制油喷射支管有阀门控制轧制油的输送流量大小，轧制油的喷射压力在5.5bar，轧制油温度为75℃，入口轧制油的喷射量由下面计算：
材料：SUH409L，轧机入口厚度：2.91mm，轧机出口厚度：0.66mm，带钢宽度：1250mm
采用上述工艺生产的产品，最终的产品表面缺陷发生率为4.2%。
此时，对比在所述传统5机架使用乳化液进行润滑的方法，使用本专利工艺进行轧制后的带钢表面缺陷会大幅降低，用此方法轧制SUS430不锈钢表面微观形貌的直接对比如下图8，9所示：
可见用纯轧制油进行润滑的不锈钢板表面凹坑和脏污明显少于乳化液润滑，同时对工作辊磨削痕的轧制复印效果也好，如果对轧辊粗糙度、轧制规程及轧制油性能进行优化，最终带钢成品表面的质量还有更大的改善余地，用此种方法生产的不锈钢产品只需进行后续的表面修磨机组进行处置即可替代部分多辊轧机生产的高表面质量的带钢产品。
本发明主要针对传统冷连轧机生产部分铁素体不锈钢时表面质量不高的现状，提出了一种在冷连轧机最末机架供给轧制润滑油的方法，以提高连轧机生产不锈钢的表面质量。所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法系一种新型的冷连轧机上生产具备低表面缺陷的不锈钢产品的方法。上述轧制润滑方法可以低成本达到制造高质量产品的要求。本发明的实现原理简单，相关设备成熟且安装便利，可以较为有效地提升生产带钢，尤其是不锈钢的表面质量，对现场生产和操作没有特殊的需求，具有较高的应用推广价值。
Claims (11)
1.一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，系一种在拥有N个机架的冷连轧机上轧制低表面缺陷不锈钢板的方法，其特征在于，
在冷连轧机组的第2～第N-1个机架上使用乳化液进行轧制润滑及冷却，在所述冷连轧机的第1、N机架上，在进入此轧机前的带钢表面并/或在此机架的轧辊及带钢间的入口辊缝区采用纯轧制油进行润滑，同时，在第1、N机架上,采用冷却液进行轧辊及带钢的冷却，此时，所述冷却液在此机架上不与纯轧制油接触，即不干涉纯轧制油润滑,
所述冷连轧机的机架数N为4～6个，各个机架轧辊数为4-6辊。
2.如权利要求1所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在所述轧机的第1机架，带钢进入此机架前，设置可以独立调节流量的轧制油喷射管路，将轧制油直接喷射到第一机架前的带钢表面并/或此机架的带钢及轧辊的辊缝区内进行润滑。
3.如权利要求1所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在所述第1机架的出口处，将冷却液通过管路直接喷射到轧辊和带钢辊缝区域并/或带钢表面。
4.如权利要求1所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在所述轧机的第N机架，即末机架及第N-1机架之间，带钢进入机架前，设置可以独立调节流量的轧制油喷射管路，将轧制油直接喷射到末机架前的带钢表面并/或此机架带钢及轧辊的辊缝区内进行润滑。
5.如权利要求1所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在所述第N机架的出口处，将冷却液通过管路直接喷射到轧辊和带钢辊缝区域并/或带钢表面。
6.如权利要求1所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在第N机架入口处将冷却液通过管路喷射到工作辊上，并/或在所述末机架的出口处将冷却液通过管路喷射到轧辊和带钢辊缝区域并/或带钢表面。
7.如权利要求1所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，所述轧制油可以是冷连轧机第2～N-1机架所用的用于配置乳化液的同一种轧制油，也可以是不同的轧制油。
8.如权利要求1所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，在所述轧机第1、N机架前，单位带钢宽度上喷射的轧制油量如下；
QV=k1vs 2.17Dr 0.5+k2vs(Rr+Rs)，
其中，k1是和所选轧制油粘度、所处机架的单位轧制力有关的经验参数，常规的值为1.1×10-7到8.0×10-7之间；
K2是和带钢、轧辊表面粗糙度有关的经验参数，在第1机架，取值在0.15-0.20；在第N机架，取值在0.07-0.15间；
vs是出口带钢速度（m/s），
Dr是工作辊直径（m），
Rr、Rs分别为轧辊和带钢表面粗糙度（m）。
9.如权利要求1所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，所述轧制油温度在30-95℃之间，喷射压力在2.0-10.0bar之间。
10.如权利要求1-9任一项所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，所述的第1、N机架轧机使用的冷却液，为轧制油与工业用水所配的油水混合物或纯工业用水。
11.如权利要求1-9任一项所述一种不锈钢产品的冷连轧机轧制润滑方法，其特征在于，所述的冷却液喷射的压力优选在5.0～8.5bar之间，单位带钢宽度上的喷射冷却液量不低于1.5m3/(m·min)。
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