CN113234898A - 宽幅铁铬铝冷轧卷连续线退火酸洗的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁铬铝冷轧卷连续线退火酸洗的生产方法，包括：(1)将相邻的两卷铁铬铝冷轧卷进行焊接，得到钢带；(2)对钢带进行脱脂处理；(3)对脱脂处理后的钢带进行退火处理；(4)将退火处理后的钢带冷却；(5)对冷却后的钢带进行酸洗处理；在步骤(3)中，在加热炉内先将脱脂处理后的钢带预加热到600‑800℃，然后加热至最终热处理温度880‑960℃，保温时间是1.0‑3.0min/mm，加热炉内的张力密度是0.5‑0.8Kg/mm2。采用本发明的生产方法能够生产宽度900‑1300mm、厚度0.5‑1.2mm、卷重10吨以上的1Cr13Al4冷轧卷，其退火后晶粒度为4‑6级，力学性能满足GB/T 1234‑2012《高电阻电热合金》要求，成品为合格的2B表面。

Description

宽幅铁铬铝冷轧卷连续线退火酸洗的生产方法
技术领域
本发明涉及铁铬铝合金钢卷处理技术领域，具体地，本发明涉及一种宽幅铁铬铝冷轧卷连续线退火酸洗的生产方法，更具体地涉及一种1Cr13Al4铁铬铝合金冷轧钢卷连续线退火及酸洗的生产方法。
背景技术
1Cr13Al4属于常见的铁铬铝合金，Cr含量12.0％-15.0％，Al含量4.0％-6.0％。1Cr13Al4电阻率系数较大、电阻温度系数小、耐热性良好、比重低和抗高温氧化性能好及价格便宜等优点，因此被大量的应用于电热行业。
1Cr13Al4是一种铁素体合金，高温状态下晶粒迅速长大，因此焊接性很差，再结晶退火的温度及保温时间需精确控制；另由于Al元素的加入，材料的韧性也变得很差，且退火过程中表面会形成一层致密的氧化膜，采用常规的酸洗方法不易清理掉。
基于1Cr13Al4焊接性差、韧性差、再结晶退火工艺窗口窄、表面氧化膜难酸洗等特点，目前国内外生产厂家基本采用在平直型生产线上光亮退火的方法生产1Cr13Al4冷轧板。这种方法材料焊接后焊缝不会发生折弯，因此对焊缝质量要求低，退火过程中采用氢气或氮气保护钢带表面不被氧化。但这种方法限于退火炉长度，退火效率较低，退火过程中采用电加热、氢气保护，成本较高，且存在一定的危险性。
采用连续退火酸洗线，生产宽度900-1300mm、厚度0.5-1.2mm、卷重10吨以上的冷轧1Cr13Al4卷，成品为2B表面，国内尚无应用实例。连续退火酸洗生产线，具有很多活套、张力辊、弯辊，对焊缝的质量要求较高。1Cr13Al4结晶后晶粒极易长大，造成脆性的增加，因此退火温度与退火速度需精确控制。退火后表面形成致密的氧化层，采用常规酸洗不锈钢的方法无法酸洗干净，且需要兼顾退火速度与酸洗速度的匹配。以上几点均是冷轧1Cr13Al4在连续退火酸洗线生产所需解决的难题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种宽幅铁铬铝冷轧卷连续线退火酸洗的生产方法，该生产方法尤其适合于牌号是1Cr13Al4合金冷轧卷。采用该生产方法能够生产宽度900-1300mm、厚度0.5-1.2mm、卷重10吨以上的1Cr13Al4冷轧卷，同时钢带直接通过焊接连接，退火后晶粒度为4-6级，力学性能满足GB/T 1234-2012《高电阻电热合金》的要求，表面通过酸洗处理，成品为合格的2B表面。
本发明的技术方案具体如下：
一种铁铬铝冷轧卷连续线退火酸洗的生产方法，包括如下步骤：
(1)将相邻的两卷铁铬铝冷轧卷进行焊接，得到钢带；
(2)对钢带进行脱脂处理；
(3)对脱脂处理后的钢带进行退火处理；
(4)将退火处理后的钢带冷却；
(5)对冷却后的钢带进行酸洗处理；
其中：
在步骤(3)中，在加热炉内先将脱脂处理后的钢带预加热到600-800℃，然后加热至最终热处理温度880-960℃，保温时间是1.0-3.0min/mm，加热炉内的张力密度是0.5-0.8Kg/mm2。
可选地，在步骤(1)之前，先对铁铬铝冷轧卷进行如下处理：将铁铬铝冷轧卷的料头和料尾处厚度≥1.0mm的未轧部分以及冷轧过渡部分切除干净。
可选地，在步骤(1)中，焊接方式采用双焊轮电阻焊；其中：
相邻的两卷铁铬铝冷轧卷的厚度差不超过30％，其中焊缝搭接量1.5-3mm，焊接速度6.5-8.5m/min，焊接电流3800-4800A；
主焊缝采用搭接钢条进行加固。
可选地，在步骤(2)中，脱脂处理采用的脱脂液的温度是60-100℃。
可选地，在步骤(4)中，将退火处理后的钢带冷却包括如下步骤：
采用风冷使钢带冷却至250-400℃，其中风压是2700-3500Pa；
采用高压雾冷将钢带冷却至120℃以下，其中水流量是3-5m3/h，压缩空气流量是1300-1700Nm3/h，压力是2-4bar。
可选地，在步骤(5)中，酸洗处理采用电解硫酸钠+电解硝酸+硝酸与氢氟酸的混合酸；其中：
电解硫酸钠中，硫酸钠浓度是1.12-1.20g/L，电解电流是2000-5000A，温度是65-85℃；
电解硝酸中，硝酸浓度是40-90g/L，电解电流是2000-5000A，温度是45-65℃；
硝酸与氢氟酸的混合酸中，硝酸浓度是40-90g/L，氢氟酸浓度是25-50g/L，温度是35-55℃。
可选地，铁铬铝冷轧卷的牌号是1Cr13Al4。
可选地，铁铬铝冷轧卷的规格是：宽度900-1300mm、厚度0.5-1.2mm、卷重10吨以上。
相比于现有技术，本发明的铁铬铝冷轧卷连续线退火酸洗的生产方法，至少具有如下有益效果：
(1)通过设计1Cr13Al4冷轧卷焊接工艺、退火工艺、酸洗工艺，实现了连续退火酸洗线生产1Cr13Al4冷轧钢卷。
(2)实现1Cr13Al4冷轧钢卷之间的焊接，焊缝在生产线上经过承受张力、反复折弯、炉内高温等恶劣条件不开裂。
(3)冷轧1Cr13Al4钢卷退火后晶粒度为4-6级，力学性能及电阻率满足GB/T 1234-2012《高电阻电热合金》的要求。
(4)退火后的1Cr13Al4表面通过酸洗处理，成品为合格的2B表面。
(5)相对于其他生产方法，该方法降低了生产成本，生产效率可高达16吨/小时，产品性能稳定，可生产厚度范围0.5-1.2mm、宽度范围900-1300mm的1Cr13Al4冷轧钢卷。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1显示了搭接时采用的点焊方式。
图2是实施例1中，退火后材料的金相组织图。
图3显示了实施例1得到的钢带的焊缝经过退火酸洗后的状态。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
针对采用连续退火酸洗线生产宽度900-1300mm、厚度0.5-1.2mm、卷重10吨以上、成品为2B表面的冷轧1Cr13Al4铁铬铝合金卷中存在的问题，本发明的发明人通过研究发现：
1Cr13Al4热轧卷经过冷轧(例如采用二十辊森吉米尔轧机进行冷轧)后，头部约有15m未轧部分及过渡部分，该部分由于尺寸效应及加工硬化效应脆性较大，因此在过线前需切除干净。1Cr13Al4焊接性差，为防止钢带在过线时由于反复折弯、承受张力、炉内过烧等原因导致焊缝开裂，焊接过程中需要严格控制热输入，另外需要搭接304钢条来加固焊缝。1Cr13Al4属于铁素体钢，再结晶后晶粒极易长大，而晶粒粗大又会增加材料的脆性，从而增加断带的风险，因此热处理的温度、保温时间、炉内张力需要精确控制。1Cr13Al4在退火过程中，表面会形成Al2O3，FeO，Cr2O3等复杂氧化物组成的致密氧化皮，需采用特殊的酸洗配方、酸洗时间进行酸洗，保证表面氧化皮酸洗干净，且无过酸洗、过腐蚀的缺陷，另外常见的退火酸洗生产线，退火速度和酸洗速度一致，因此退火酸洗速度的选择尤为重要，既要保证退火后的材料性能，也要保证酸洗后表面合格。
基于以上思路，本发明的发明人进而提出了一种1Cr13Al4铁铬铝合金冷轧钢卷连续线退火及酸洗的生产方法，其中1Cr13Al4铁铬铝合金具有本领域技术人员通常知晓的元素组成。
在一种优选的实施方案中，本发明的1Cr13Al4铁铬铝合金冷轧钢卷连续线退火及酸洗的生产方法，包括如下步骤：
(1)焊接：
对于冷轧状态的1Cr13Al4钢卷，在焊接之前需要先进行前处理。具体地，开卷后首先将料头实际厚度≥1.0mm的未轧部分及冷轧过渡部分切除干净，保证钢卷实际厚度≥1.0mm部分上不存在轧机的停车辊印，钢卷的料尾同样也需切除干净。1Cr13Al4强度较高，未轧部分及过渡部分不宜切成钢板，为提高效率可直接将其卷一个小卷后打包。
将切干净的钢卷料头送到焊机，与前一个切干净的钢卷料尾进行焊接，焊接方式采用双焊轮电阻焊，前后钢带搭接后通过焊轮加以大电流并横向移动完成焊接。
焊接是关键的一步，若热输入太大，热影响区脆性增加明显，降低焊缝的韧性，若热输入太小，会形成未熔合。进入发明人的深入研究，确定以下焊接工艺：前后钢带的厚度差不超过30％，其中焊缝搭接量1.5-3mm(例如，1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0mm等)，焊接速度6.5-8.5m/min(例如，6.5m/min、7.0m/min、7.5m/min、8.0m/min、8.5m/min等)，焊接电流3800-4800A(例如，3800A、4000A、4200A、4400A、4600A、4800A等)。主焊缝采用搭接钢条进行加固，例如，主焊缝采用手工电弧焊搭接2-3条厚度1.5-2.5mm(例如，1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm等)、规格150×250mm的304钢条进行加固，搭接时要采用点焊的方式，如图1所示。
通过采用双焊轮电阻焊+搭接304钢条加固的方式焊接1Cr13Al4钢带，克服了1Cr13Al4脆性大、焊接性差的难题，实现连续生产。
(2)脱脂处理：
焊接后的1Cr13Al4钢带进入脱脂段进行脱脂，将冷轧后钢带表面的轧制油清洗干净。脱脂处理采用的脱脂液的温度是60-100℃。脱脂液可以通过市场购买获得，本领域常用的脱脂液均可应用于本发明中。
(3)退火处理：
退火时，首先通过炉子加热段的热空气对带钢进行预加热到600-800℃(例如，600℃、650℃、700℃、750℃、800℃等)，再将带钢加热到最终热处理温度，炉温控制为880-960℃(例如，880℃、900℃、920℃、940℃、960℃等)，炉内保温时间为1.0-3.0min/mm(即以带钢的厚度计，每毫米1.0-3.0min，也即，炉内保温时间＝(1.0至3.0min)×带钢的厚度，其中，带钢的厚度单位是毫米)(例如，1.0min/mm、1.5min/mm、2.0min/mm、2.5min/mm、3.0min/mm等)，炉内张力密度0.5-0.8Kg/mm2(例如，0.5Kg/mm2、0.6Kg/mm2、0.7Kg/mm2、0.8Kg/mm2等)。
(4)冷却：
高温保温结束后，首先采用风机吹风对钢带进行快速冷却(例如，在1min内将钢带的温度冷却至250-400℃)，风压2700-3500Pa(例如，2700Pa、2800Pa、2900Pa、3000Pa、3100Pa、3200Pa、3300Pa、3400Pa、3500Pa等)，钢带风冷至250-400℃之后继续采用高压雾冷，水流量是3-5m3/h，例如，3m3/h、4m3/h、5m3/h等，压缩空气流量是1300-1700Nm3/h，例如，1300Nm3/h、1400Nm3/h、1500Nm3/h、1600Nm3/h、1700Nm3/h等，压力是2-4bar，例如，2bar、3bar、4bar等。雾冷至120℃以下后钢带出炉。
(5)酸洗：
酸洗时，采用电解硫酸钠+电解硝酸+硝酸与氢氟酸的混合酸。其中：
电解硫酸钠中，硫酸钠浓度是1.12-1.20g/L(例如，1.12g/L、1.13g/L、1.14g/L、1.15g/L、1.16g/L、1.17g/L、1.18g/L、1.19g/L、1.20g/L等)，电解电流是2000-5000A(例如，2000A、2500A、3000A、3500A、4000A、4500A、5000A等)，温度是65-85℃(例如，65℃、70℃、75℃、80℃、85℃等)，酸洗时间1.5-5min(例如，1.5min、2.0min、2.5min、3.0min、3.5min、4.0min、4.5min、5.0min等)。
电解硝酸中，硝酸浓度是40-90g/L(例如，40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L、75g/L、80g/L、85g/L、90g/L等)，电解电流是2000-5000A(例如，2000A、2500A、3000A、3500A、4000A、4500A、5000A等)，温度是45-65℃(例如，45℃、50℃、55℃、60℃、65℃等)，酸洗时间0.5-1.7min(例如，0.5min、0.7min、0.9min、1.1min、1.3min、1.5min、1.7min等)。
硝酸与氢氟酸的混合酸中，硝酸浓度是40-90g/L(例如，40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L、75g/L、80g/L、85g/L、90g/L等)，氢氟酸浓度是25-50g/L(例如，25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L等)，温度是35-55℃(例如，35℃、40℃、45℃、50℃、55℃等)，酸洗时间1.3-4min(例如，1.3min、2.0min、2.5min、3.0min、3.5min、4.0min等)。
采用电解硫酸钠+电解硝酸+硝酸与氢氟酸的混合酸的酸洗方法，采用特定浓度配方，可使1Cr13Al4退火时表面形成的致密氧化层被酸洗干净。
本发明的生产方法可生产牌号为1Cr13Al4、厚度范围0.5-1.2mm、宽度范围900-1300mm的铁铬铝冷轧钢卷，生产效率可高达16吨/小时。并且，采用上述的生产方法，得到的钢卷的晶粒相对细小并均匀的恢复，晶粒度4-6级，对应的A50延伸率30-35％，屈服强度Rp0.2为445-465MPa，抗拉强度Rm为600-620MPa，力学性能符合GB/T 1234-2012《高电阻电热合金》的要求。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1：
以厚度为1.0mm、宽度为1240mm、卷重为14吨的冷轧1Cr13Al4卷为原料，该卷是由3.5mm厚度的热轧卷经过二十辊森吉米尔轧机轧制，其化学成分按质量百分比为：C：0.0143％、Cr：13.8％、Al：5.2922％、Si：0.1787％、Mn：0.0759％、P：0.0114％、S：0.001％、Ti：0.3174％、N：0.0024％，其余为Fe及其它不可避免的杂质。
本实施例的生产方法如下：
(1)将冷轧状态的1Cr13Al4钢卷，开卷后首先将料头实际厚度≥1.0mm的未轧部分及冷轧过渡部分切除干净，保证钢卷实际厚度≥1.0mm部分上不存在轧机的停车辊印，未轧部分及过渡部分卷成一个小卷后打包；
将切干净的钢卷料头送到焊机，与前一个采用相同方式切干净的、厚度为1.0mm的1Cr13Al4冷轧钢卷的料尾采用双焊轮电阻焊进行焊接，其中焊缝搭接量2mm，焊接速度7.0m/min，焊接电流4200A。主焊缝需采用手工电弧焊搭接2条厚度2.0mm、规格200mm的304钢条进行加固，搭接时要采用点焊的方式。
(2)焊接后的1Cr13Al4钢带进入脱脂段进行脱脂，将冷轧后钢带表面的轧制油清洗干净，脱脂液温度60-100℃。
(3)退火时，首先通过炉子加热段的热空气对带钢进行预加热到700℃，再将带钢加热到最终热处理温度，炉温控制为950℃，炉内保温时间为1.5min/mm，退火速度30m/min，炉内张力密度0.65Kg/mm2。退火后的金相组织如图2所示，由图2可以看出，带钢已经完成了退火，力学性能符合要求。
(4)高温保温结束后，首先采用风机吹风对钢带进行快速冷却，风压3000Pa，钢带风冷至350℃继续采用高压雾冷，水流量：4m3/h，压缩空气流量：1500Nm3/h压力3bar。雾冷至80℃后钢带出炉。
(5)酸洗时，采用电解硫酸钠+电解硝酸+硝酸与氢氟酸的混合酸：其中硫酸钠浓度1.13g/L，电解电流2000A，温度75℃；电解硝酸中硝酸浓度55g/L，电解电流5000A，温度55℃；混酸中硝酸浓度60g/L，氢氟酸浓度33g/L，温度50℃。
本实施例的生产方法能够使钢卷的连续生产顺利进行，钢带直接通过焊接连接，退火后晶粒度为5级，A50延伸率31％，屈服强度Rp0.2为455MPa，抗拉强度Rm为612MPa，满足GB/T 1234-2012《高电阻电热合金》的力学性能要求，表面通过酸洗处理，成品为合格的2B表面。
本实施例生产的钢带的焊缝经过退火酸洗后达到尾部卷取的状态，焊缝经过承受张力、反复折弯、炉内高温等恶劣条件不发生开裂，如图3所示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铁铬铝冷轧卷连续线退火酸洗的生产方法，包括如下步骤：
(1)将相邻的两卷铁铬铝冷轧卷进行焊接，得到钢带；
(2)对钢带进行脱脂处理；
(3)对脱脂处理后的钢带进行退火处理；
(4)将退火处理后的钢带冷却；
(5)对冷却后的钢带进行酸洗处理；
其特征在于：
在步骤(3)中，在加热炉内先将脱脂处理后的钢带预加热到600-800℃，然后加热至最终热处理温度880-960℃，保温时间是1.0-3.0min/mm，加热炉内的张力密度是0.5-0.8Kg/mm2。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在步骤(1)之前，先对铁铬铝冷轧卷进行如下处理：将铁铬铝冷轧卷的料头和料尾处厚度≥1.0mm的未轧部分以及冷轧过渡部分切除干净。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在步骤(1)中，焊接方式采用双焊轮电阻焊；其中：
相邻的两卷铁铬铝冷轧卷的厚度差不超过30％，其中焊缝搭接量1.5-3mm，焊接速度6.5-8.5m/min，焊接电流3800-4800A；
主焊缝采用搭接钢条进行加固。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在步骤(2)中，脱脂处理采用的脱脂液的温度是60-100℃。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在步骤(4)中，将退火处理后的钢带冷却包括如下步骤：
采用风冷使钢带冷却至250-400℃，其中风压是2700-3500Pa；
采用高压雾冷将钢带冷却至120℃以下，其中水流量是3-5m3/h，压缩空气流量是1300-1700Nm3/h，压力是2-4bar。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在步骤(5)中，酸洗处理采用电解硫酸钠+电解硝酸+硝酸与氢氟酸的混合酸；其中：
电解硫酸钠中，硫酸钠浓度是1.12-1.20g/L，电解电流是2000-5000A，温度是65-85℃；
电解硝酸中，硝酸浓度是40-90g/L，电解电流是2000-5000A，温度是45-65℃；
硝酸与氢氟酸的混合酸中，硝酸浓度是40-90g/L，氢氟酸浓度是25-50g/L，温度是35-55℃。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，铁铬铝冷轧卷的牌号是1Cr13Al4。
8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，铁铬铝冷轧卷的规格是：宽度900-1300mm、厚度0.5-1.2mm、卷重10吨以上。
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