CN107653367A - 电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法 - Google Patents

电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，其包括：原料退火的步骤；原料酸洗的步骤；预压轧制的步骤；修磨的步骤；至少一次的轧制的步骤；至少一次的光亮退火的步骤；成品平整的步骤。本发明的优点在于：利用本发明制造出的电热管用耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带，具有较高的力学性能、高塑性、高温性能、较好的抗氯离子点腐蚀能力，及优良的板形、表面质量和尺寸精度，能满足电热管的制造技术要求，实现了国产化。

Description

电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法
技术领域
本发明涉及一种电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，尤其是电热管用耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带的制造方法，属于合金冶炼技术领域。
背景技术
耐蚀合金是以镍为基体，通过添加Cr、W、Mo、Al、Ti、Cu等合金化元素使其具有耐高温、耐高压、抗腐蚀、抗辐射等特殊性能的特种金属材料。耐蚀合金品种多样，性能优异，用途广泛。如广泛应用于工厂加热炉、退火炉炉体、隔板、辐射管等的耐热系列的耐蚀合金，及应用于石油天然气、化工、海洋及环保等领域的耐腐蚀系列的耐蚀合金。
本发明所涉及的UNS N08800，即属于耐热系列的耐蚀合金之一，具有较高的力学性能、高塑性、高温性能及较好的抗氯离子点腐蚀能力，故其冷轧钢带产品在电热水器核心加热元件电热管中得到越来越快的应用发展。
近年来，国内电热水器行业快速发展，目前已有逐渐取代燃气热水器的趋势，因而电热管应用需求的前景看好，为电热管材料的发展提供契机。
以316L为代表的不锈钢，在电热管材料中得到较好应用，但随着环境的变化及地区的差异，特别是在水质质量较差，且氯离子含量较高的地区，采用316L不锈钢制作的电热管在实际应用中存在很大弊端，经常出现开裂爆管等失效现象，使用效果差，安全性差，给电热水器使用者造成很大的困扰。究其原因，在于316L不锈钢抗氯离子点腐蚀能力不强，在电热管工作过程中管壁被腐蚀，形成穿孔、短路并最终产生爆管。因而国外企业已研发出新型的电热管材料替代316L不锈钢，如耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带，并已经成熟应用。
UNS N08800冷轧钢带，需具备较高的力学性能、高塑性、高温性能及较好的抗氯离子点腐蚀能力；同时具备良好的尺寸精度、表面质量和板形，可适用于各种尺寸电热管的制作，能较好满足不同水质条件地区的使用需求。目前，国外以日本冶金、VDM、SMC等为代表的企业均已经具备批量、稳定制造耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带能力，满足了电热管的制造需求。
近年来随着我国国内电热水器行业快速发展，对于优质电热管材料的需求日益增加。但是，对于关键材料耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带，综观国内企业，还未见相关的研发、制造方面的信息，更无相应产品推出，只能依赖进口，成本居高不下。
而国外企业在耐蚀合金UNS N08800冷轧宽钢带产品的开发和产业化进程中已经具有相当丰富的经验，其发展趋势已从可制造性到提高产品的成材率上。由此也形成了国外企业对电热管材料耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带产品的垄断，大幅度推高了我国电热水器制造成本，削弱了产品竞争力。
宝钢特钢通过多年技术攻关，目前可生产出耐蚀合金UNS N08800热轧原料，为冷轧钢带产品的试制创造了条件。
因此本方案提出一种电热用耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带制造方法，通过建立适合的冷轧制造流程，制订优化的关键工序工艺及控制要领，制造出优质的UNS N08800冷轧钢带产品。经实现，该产品具有较高的力学性能、高塑性、高温性能、较好的抗氯离子点腐蚀能力，及优良的板形、表面质量和尺寸精度，能满足电热管的制造技术及使用要求；通过国产化应用，对于打破国外企业垄断，降低制造成本，促进我国电热水器行业的健康发展有着十分重要的意义。
目前，为解决上述技术问题，尚存在以下技术难点：
1、需根据耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带的质量要求和实际装备条件，建立适合的冷轧制造流程，为实践生产提供准确指导。
2、需摸索出关键工序的工艺参数和控制要领，并考虑各相关工序间的关联性，制订出优化的制造工艺，包括退火、酸洗、修磨、轧制、平整。通过综合实施，获得合格尺寸、外形、表面质量和优良性能的冷轧钢带，确保制造实现。
发明内容
本技术旨在设计一种电热管用耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带制造方法，通过建立适合的冷轧制造流程，制订优化的关键工序工艺及控制要领，制造出优质的UNS N08800冷轧钢带产品。经实现，该产品具有较高的力学性能、高塑性、高温性能、较好的抗氯离子点腐蚀能力，及优良的板形、表面质量和尺寸精度，能满足电热管的制造技术要求，有利于推进UNS N08800冷轧钢带国产化；对于打破国外企业垄断，降低制造成本，促进我国电热水器行业的健康发展具有很强的现实意义和广阔的应用前景。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，其包括：
原料退火的步骤；
原料酸洗的步骤；
预压轧制的步骤；
修磨的步骤；
至少一次的轧制的步骤；
至少一次的光亮退火的步骤；
成品平整的步骤。
作为优选方案，所述原料退火的步骤包括如下操作：
将耐蚀合金原料在1000～1180℃下、以5.0～10m/min的运转速度进行退火。
采用无保护气氛的连续退火机炉，适宜宽度600～1300mm，适宜厚度2.5～7.0mm，覆盖范围广；可多卷连接后连续生产，生产效率高，操作简便。机组配备板形矫直机构，可有效改善热轧原料的板形缺陷，提高热轧原料的组织均匀性。
作为优选方案，所述原料酸洗的步骤包括如下操作：抛丸、预酸洗、混酸洗、刷洗和烘干，其中，所述抛丸的操作中，控制丸流量1000～1200kg/min、加料因子为1.0～1.5k、抛丸速度为65～78m/s；所述预酸洗的操作中，采用浓度为250～350g/L的硫酸，预酸洗温度为80～95℃；所述混酸洗的操作中，采用硝酸和氢氟酸的混合酸，其中，硝酸的浓度为100～200g/L，氢氟酸的浓度为25-50g/L，混酸洗的温度为50～65℃。经过了预酸洗和混酸洗之后，可最大程度清除表面氧化铁皮，获得适合的表面状态。
采用连续酸洗机组，适宜宽度600～1300mm，适宜厚度2.5～7.0mm，覆盖范围广；可多卷连接后连续生产，质量稳定性和生产效率高，操作简便。
作为优选方案，所述预酸洗和混酸洗的速度均为8.0～15.0m/min。
作为优选方案，所述修磨的步骤采用湿式砂带修磨法，通过机组配置的3组共6个机架磨头可同时对热轧带坯两面进行修磨，且控制砂带的选型60～100目、磨削功率25～40％、磨削速度5～15m/min，可有效清除原料表面缺陷。
作为优选方案，所述轧制的步骤中，采用6辊、20辊等类型的多辊轧机，控制轧制变形率为30～80％，轧制所需厚度规格及一定强度的产品，在冷轧过程中可进行多次中间热处理。
作为优选方案，所述光亮退火的步骤在超纯氢的保护下进行，采用光亮退火机炉，且控制退火温度为1000～1180℃，速度为10～25m/min。可获得适合力学性能及良好表面状态的冷轧钢带，满足电热管制作需求。
作为优选方案，所述成品平整的步骤中：采用二辊平整机，适宜宽度600～1300mm，适宜厚度0.3～4.0mm；运用了干平整工艺，进行1～3道次平整，可获得良好冷轧钢带板形并提升表面质量，表面粗糙度Ra可达0.02mm以下，同时，采用了恒延伸率闭环控制技术，控制延伸率为0.3～1.0％、轧制力为400～800吨、张力为3.0～9.0吨，以及将弯辊控制和倾斜调节相结合，可获得良好板形。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、利用本发明制造出的电热管用耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带，具有较高的力学性能、高塑性、高温性能、较好的抗氯离子点腐蚀能力，及优良的板形、表面质量和尺寸精度，能满足电热管的制造技术要求，实现了国产化。
2、本发明已经实现厚度0.3～1.50mm，宽度600～1250mm的多种规格UNS N08800冷轧钢带产品的制造，可完全替代进口材料，对于打破国外企业垄断，降低我国制造成本取得积极显著效果。
3、本发明所提供的制造方法简易、便于实施和控制，且具备良好可操作性。对于国内企业在相关品种耐蚀合金冷轧钢带研发、制造方面具有积极示范意义。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明所涉及制造的耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带，厚度0.40～1.50mm、宽度≥600～1300mm。涵盖退火、酸洗、轧制、修磨、平整等生产工序，如图1所示。建立了适合的冷轧制造流程，其中，轧制和光亮退火可循环进行，直至达到目标厚度。具体为：
1、原料退火：(独创技术)
1.1、采用无保护气氛的连续退火机炉，适宜宽度600～1300mm,适宜厚度2.5～7.0mm，覆盖范围广；可多卷连接后连续生产，生产效率高，操作简便。机组配备板形矫直机构，可有效改善热轧原料的板形缺陷。
1.2、退火工艺：温度1000～1180℃、速度5.0～10米/分钟；可有效改善热轧原料的组织均匀性。
2、原料酸洗：
2.1、采用连续酸洗机组，适宜宽度600～1300mm,适宜厚度2.5～7.0mm，覆盖范围广；可多卷连接后连续生产，质量稳定性和生产效率高，操作简便。
2.2、采用了独有的预酸洗+混酸洗组合工艺，包含抛丸、清洗、刷洗、烘干等步骤，可最大程度清除表面氧化铁皮，获得适合的表面状态。
2.3、抛丸工艺：丸流量1000～1200kg/min；加料因子1.0～1.5k；抛丸速度65～78m/s。
2.4、预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度250～350g/L；温度80～95℃。
2.5、混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度100～200g/L；HF浓度25～50g/L；温度50～65℃。
2.6、酸洗速度：8.0～15.0米/分钟。
3、预压轧制：采用6辊、20辊等类型的多辊轧机，进行1～2道次小变形量轧制，进一步改善原料板形。
4、修磨：
4.1、采用湿式砂带修磨法，通过机组配置的3组共6个机架磨头可同时对热轧带坯两面进行修磨，可有效清除原料表面缺陷。
4.2、修磨工艺：砂带的选型60～100目；磨削功率25～40％；磨削速度5～15米/分钟。
5、轧制：
5.1采用6辊、20辊等类型的多辊轧机，轧制所需厚度规格及一定强度的产品，在冷轧过程中可进行多次中间热处理。
5.2成品轧制变形率30～80％。
6、光亮退火：
6.1、采用超纯氢为保护气氛的光亮退火机炉，可获得适合力学性能及良好表面状态的冷轧钢带，满足电热管制作需求。
6.2、退火工艺：温度1000～1180℃、速度10～25米/分钟。
7、成品平整：
7.1、采用二辊平整机，适宜宽度600～1300mm,适宜厚度0.3～4.0mm；运用了独有的干平整工艺，进行1～3道次平整，可获得良好冷轧钢带板形并提升表面质量，表面粗糙度Ra可达0.02mm以下。
7.2、采用了独有的恒延伸率闭环控制技术，通过轧制力和张力的优选，及弯辊控制和倾斜调节相结合，获得良好板形。其中，延伸率0.3～1.0％、轧制力400～800吨、张力3.0～9.0吨。
实施例1
本实施例涉及一个规格为0.45*1250mm的冷轧钢带的制造：
1、原料退火：温度1150℃、速度10米/分钟。
2、原料酸洗：
2.1、抛丸工艺：丸流量1200kg/min；加料因子1.5k；抛丸速度78m/s。
2.2、预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度280g/L；温度85℃。
2.3、混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度135g/L；HF浓度35g/L；温度65℃。
2.4、酸洗速度：10米/分钟。
3、预压轧制：按设计厚度轧制。
4、修磨：
4.1、砂带的选型：第1、2组80目；第3组100目。
4.2、磨削功率：第1组35％；第2组35％；第3组30％。
4.3、磨削速度10米/分钟。
5、轧制：成品轧制变形率60％。在冷轧过程中进行多次中间热处理。
6、光亮退火：温度1130℃、速度25米/分钟。
7、成品平整：
7.1、平整道次2道次。
7.2、延伸率0.9％、轧制力600吨、张力5.0吨。
实施例2
本实施例涉及一个规格为0.8*1200mm的冷轧钢带的制造：
1、原料退火：温度1100℃、速度8米/分钟。
2、原料酸洗：
2.1、抛丸工艺：丸流量1150kg/min；加料因子1.3k；抛丸速度75m/s。
2.2、预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度260g/L；温度90℃。
2.3、混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度150g/L；HF浓度30g/L；温度60℃。
2.4、酸洗速度：12.0米/分钟。
3、预压轧制：按设计厚度轧制。
4、修磨：
4.1、砂带的选型：第1组60目、第2组80目；第3组100目。
4.2、磨削功率：第1组30％；第2组35％；第3组30％。
4.3、磨削速度12米/分钟。
5、轧制：成品轧制变形率50％。在冷轧过程中进行多次中间热处理。
6、光亮退火：温度1100℃、速度20米/分钟。
7、成品平整：
7.1、平整道次1道次。
7.2、延伸率0.7％、轧制力500吨、张力7.0吨。
实施例3
本实施例涉及一个规格为1.2*1100mm的冷轧钢带的制造：
1、原料退火：温度1120℃、速度9米/分钟。
2、原料酸洗：
2.1、抛丸工艺：丸流量1100kg/min；加料因子1.1k；抛丸速度70m/s。
2.2、预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度320g/L；温度80℃。
2.3、混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度125g/L；HF浓度38g/L；温度65℃。
2.4、酸洗速度：10米/分钟。
3、预压轧制：按设计厚度轧制。
4、修磨：
4.1、砂带的选型：第1、2组60目；第3组80目。
4.2、磨削功率：第1组25％；第2组30％；第3组35％。
4.3、磨削速度15米/分钟。
5、轧制：成品轧制变形率70％。在冷轧过程中进行多次中间热处理。
6、光亮退火：温度1120℃、速度22米/分钟。
7、成品平整：
7.1、平整道次1道次。
7.2、延伸率0.5％、轧制力400吨、张力9.0吨。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，其特征在于，包括：
原料退火的步骤；
原料酸洗的步骤；
预压轧制的步骤；
修磨的步骤；
至少一次的轧制的步骤；
至少一次的光亮退火的步骤；
成品平整的步骤。
2.如权利要求1所述的电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述原料退火的步骤包括如下操作：
将耐蚀合金原料在1000～1180℃下、以5.0～10m/min的运转速度进行退火。
3.如权利要求1所述的电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述原料酸洗的步骤包括如下操作：抛丸、预酸洗、混酸洗、刷洗和烘干，其中，所述抛丸的操作中，控制丸流量1000～1200kg/min、加料因子为1.0～1.5k、抛丸速度为65～78m/s；所述预酸洗的操作中，采用浓度为250～350g/L的硫酸，预酸洗温度为80～95℃；所述混酸洗的操作中，采用硝酸和氢氟酸的混合酸，其中，硝酸的浓度为100-200g/L，氢氟酸的浓度为25-50g/L，混酸洗的温度为50～65℃。
4.如权利要求3所述的电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述预酸洗和混酸洗的速度均为8.0～15.0m/min。
5.如权利要求1所述的电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述修磨的步骤采用湿式砂带修磨法，且控制砂带的选型60～100目、磨削功率25～40％、磨削速度5～15m/min。
6.如权利要求1所述的电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述轧制的步骤中，控制轧制变形率为30～80％。
7.如权利要求1所述的电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述光亮退火的步骤在超纯氢的保护下进行，且控制退火温度为1000～1180℃，速度为10～25m/min。
8.如权利要求1所述的电热管用耐蚀合金冷轧钢带的制造方法，其特征在于，所述成品平整的步骤中：控制延伸率为0.3～1.0％、轧制力为400～800吨、张力为3.0～9.0吨。
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