电梯行业

电梯轿厢内板、轿门、厅门、门套,扶梯的裙板和内外盖板等可以采用不锈钢复合冷轧卷板替代 原先纯不锈钢冷轧卷板,可节约成本30%~60%,这对电梯行业的发展带来极大利好。随着北京、上海等一线城市老旧住宅电梯安装计划的逐步推进及高层建筑和公共设施的开工建设,将会进一步加速电梯行业的发展。如图2所示,2000年我国电梯产量为3.75万台,之后呈现稳步增长趋势,到2010年我国电梯产量增长到36.50万台,之后以平均每年以15.9%的速度快速增长,2015年产量达到76.00万台,按照每台电梯平均用不锈钢复合板810kg 计算(平均每台电梯按20站层),电梯行业每年需要 不锈钢复合板约为62万t。预计到2020年,我国电 梯产量将达到108万台,电梯用不锈钢复合板需求量将达到87万t。

吸排烟机业

不锈钢材质的吸排烟机面板和罩板清洁美观易于维护,越来越受到市场的追捧。不锈钢复合板在成本和材料加工成形方面具有较大优势,其在该行业具有巨大的市场空间。如图3所示,2006年我国吸排烟机为1089.9万台,之后每年平均以12%的速度快速增长到2012年的2106.7万台,20142016年间受房地产调控的影响,吸排烟机的增长速度放缓,年平均产量达到约2910.0万台,按照每台吸排烟机用不锈钢复合板材14kg计算,每年预计需求量为40万t。随着我国城镇化建设的推进和 城镇化人口的不断增长,市场对油烟机的需求量也 将会不断增长,必将带动不锈钢复合板材需求的大幅增长。

建筑装饰

建筑中对门窗材料的功能性、装饰性、工 艺性等要求较高,不锈钢冷轧复合钢板将是今后高 层建筑、沿海建筑的316不锈钢管材料。不锈钢门窗较铝金门窗具有高的抗风载强度、保温性和耐腐蚀性, 但不锈钢的弹性模量较高,在轧制过程中残余变形 大,尺寸精度难以控制。而不锈复合钢板因碳钢基板和复材的巧妙设计,使其深加工性能较好,是当今316不锈钢管具有发展潜力的新型门窗用材,已经受到建筑行业选材者的青睐。预计2020年对其需求量在50万t以上。

此外,高层建筑中的幕墙是提高建筑物外 装饰、丰富城市景观的关键,复合不锈钢通过表面拉丝、刻花,装饰效果,格调高雅、明快、鲜亮醒目、可靠,是铝合金板、镀锌板、彩涂板不可比 拟的,已经成为我国建筑装饰的趋势。2017年新修建的青岛新机场航站楼22万m2屋面全采用不锈 钢拼装,不仅耐腐蚀性能强,对沿海高盐高湿环境有极强的适应性,使用年限远远大于铝合金屋面和镀铝锌钢板屋面,且维护成本低,综合性价比高。目前我国每年安装幕墙将达到600万m2以上,按 每平方米用不锈钢复合板材12kg计算,年需求量将达到7万t以上,而随着金属幕墙应用的逐步推广,这一需求量将会稳步增长

车厢结构

不锈钢在铁路列车、地铁、公交等车辆中的应用越来越多,主要是由于其耐蚀性能、疲劳强度、耐高温防火性能、轻量化和性能等较铝合金和碳钢有明显优势,而且制造过程中省略了涂装工序,基本省去了后续维修费用,是目前较为经济的车体用材。2016年我国高速铁路运营里程达到2.2万km,城市地铁运营里程为2764km,列车车辆数达到约5.1万辆,而纯不锈钢车量仅占约3.4%,不锈钢用钢量约1.6万t,考虑到新建铁路、城市地铁和普通客运列车的更新换代等因素,不锈钢复合板在该领域的应用有着巨大的增长空间。

日用五金类及其他

目前市场上不锈钢日用五金类产品不断增多涉及领域非常广泛,如厨房设备、食用器皿、晾晒支架、橱柜面板、装配式结构件、电气柜体、办公设备、水箱、冰箱、洗衣机、热水器、防盗门等。随着我国“十三五”纲要的不断推进,到2020年国内生产总值和城乡居民人均收入比2010年翻一番,这将带动居民生活消费水平的提高,民用不锈钢日用制品消费空间将继续扩大,不锈钢在此领域的消费量呈增长态势,预计2020年消费量将达到640万t2,而性价比的不锈钢复合板也将会迎来广阔的市场空间。

铁素体不锈钢轧制工艺可以减少加热炉能耗,降低内烧损,提高热轧产线的成材率。同时由于出钢度较低,可以抑制板坯中合金元素在氧化层和基界面处的富集,提升后续产品的表面直以来受到各个钢铁企业的关注。

国外从20世纪70年代开展了铁素体不锈钢轧制工的研究。近年来,国内企业对其也进行了相关研究,例如:涟钢使用CSP对C质量分数为0.04%的令轧基料进行铁素体不锈钢轧制试验,发现铁素体不锈钢轧制产品的晶粒比奥氏体不锈钢轧制的晶粒粗大,抗拉强变和屈服强度更低,冲压性能提高。宝钢1580mm产线尝试MRT2.5CA的生产不锈钢,热轧产品的抗拉强度、屈强比升高,塑性降低。唐钢开展了CSP生产低碳钢的相关研究,得出了和奥氏不锈钢体轧制相比

较的性能特点。北京科技大学等高校也开展了相关的基础技术研究-8。

但是,在传统热轧机组上系统性研究推进铁素体区轧制工艺并批量稳定生产还不成熟,对带钢边部质量的研究更少。由于出钢温度较低,热轧带钢表面氧化铁皮的控制难度大大降低,但是边部细线、翘皮状缺陷发生率增加,影响了不锈钢管终产品的使用。本研究旨在结合现场生产实际情况,对铁素体区轧制工艺下边部翘皮缺陷的成因及控制措施进行了研究,为批量稳定生产提供了保障措施。

2缺陷成因分析

缺陷宏观形貌

在超低碳钢铁素体不锈钢轧制的过程中,粗轧区温度低,由于除鳞高压水的冲刷板坯的表面和边角部位温度更低,局部区域可能进入(a+y)两相区,随着奥氏体向铁素体的转变,在奥氏体相界面上产生的薄膜状的先共析铁素体的变形应力较小,外部应力容易在铁素体相集中。因局部累积变形较大,在先共析铁素体中产生了很多孔隙,孔隙生长、合并而导致脆裂-0,加上变形不均匀很容易产生边部翘皮状缺陷,宏观形貌。

不锈钢型材生产用在316不锈钢管轧机的轧制过程中,轧件腹板在承受水平辊压下变形的同时,还承受翼缘从两侧施加的压力,而翼缘的端部却未有约束,并且与翼缘外侧面接触的立辊是被动辊,使得轧辊对于翼缘压下造成的翼缘展宽变形要大于腹板部分的展宽变形,这就要求在轧制中轧件翼缘的压下率要略大于腹板,其比值一般为1.002~1.0282,并且2≥1,故△2>△1。现有316不锈钢管轧机立辊半径Rv与水平辊半径R之比Rv/RH≈0.6~0.7,也就是2Rv=(1.2~1.4)RH>RH。

翼缘的变形区长度:Lv=√2Rv△2

腹板的变形区长度:LH=√R△

式中:t1、12分别为H型钢腹板、翼缘厚度,mm;△1、△2分别为316不锈钢管轧机水平辊、立辊对腹板、翼缘的压下量,mm;R、Rv分别为316不锈钢管轧机水平辊、立辊的轧辊半径,mm;LH、Lv分别为轧件变形时腹板、翼缘的变形区长度,mm

由上述分析可知,Lv>LH,如图2所示,即翼缘的变形区长度大于腹部的变形区长度。 可以把变形区分为两个区域:I区仅立辊对翼 缘有压下,水平辊与轧件腹板无接触的区域;Ⅱ区 腹板与翼缘同时被压下的区域。轧制时腹板和翼 缘与轧辊开始接触的位置不同,故压下不是同时开 始,翼缘首先被压下,然后是翼缘和腹板同时被压 下。在区,腹板的厚度远小于翼缘的宽度,立辊 所施加的力,到达翼缘的外侧,首先是形成了腹板 的变形,使其高度减小,厚度增加,当其高度减少到 翼缘内侧与水平辊侧壁相接触时,接触部分的翼缘 开始变形。在I区,翼缘的变形是不均匀的。在Ⅱ 区,同一横断面上腹板和翼缘同时变形,对腹板来说,水平辊上下对称施加变形,压下量△t1=LRH,翼缘只有一面受到立辊压缩,另一面与水平辊的侧壁接触,可以认为其压下只为立辊所施加,即△2=La/2Ry,由于2Ry>R,故△2<△1,翼缘的压下量小于腹板的压下量。而且由于翼缘厚度大于等于腹板厚度,所以其相对压下率(或相对压下速度)也不同,但翼缘的压下率小于腹板的,如两者是分开的,则腹板的延伸率大于翼缘的延伸率。由于两者是一个整体,相互平衡,就形成了H型钢在生产过程中腹板出现舌头,翼缘靠近腹板部分的延伸大于侧边的现象。

不锈钢工艺管道焊缝附近的锈蚀

国内某工地正在安装的设备,其中有0r18Ni10不锈钢的工艺管道和接头。焊接后,在临近海洋大气的工地仓库中存放不到一个月,就在焊缝附近出现了严重的黄褐色锈蚀,

经微观检查,焊接热影响区有C2C6碳化物析出,但晶间腐蚀检验表明,由于管材为超低碳的018N10,因此并无晶间腐蚀存在。根据对锈层的微观检查,锈层也有明显的三层结构。

三层结构的化学成分分析(俄歇能谱分析)结果。从这些结果可知,A层和B层均为贫铬层。同时,根据分析,锈层表面上还存在浓度高达3.65%的C-,此C-直到锈层深度达100004°后才逐渐消失。锈层厚度在大约50000°的范围内,含氧量也高达20%以上。可以认为:由于焊接过程高温下引起焊缝附近氧化,铬首先产生氧化而导致贫铬层的