420J2熱軋不銹鋼白皮卷生產(chǎn)實(shí)踐

李 鋒

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

420J2熱軋不銹鋼白皮卷生產(chǎn)實(shí)踐

李 鋒

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

介紹了泰鋼不銹鋼軋鋼廠采用“‘爐卷+連軋’+全氫罩式退火+酸洗”工藝生產(chǎn)420J2馬氏體不銹鋼白皮卷的工藝過程，及各生產(chǎn)工序的工藝控制，并對各關(guān)鍵控制點(diǎn)提出了相應(yīng)的質(zhì)量保證措施，所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量性能指標(biāo)達(dá)到要求。

420J2不銹鋼；爐卷+連軋；全氫罩式退火；酸洗

420J2(30Cr13)是馬氏體型不銹鋼，一般在淬火回火處理后使用，有較高的強(qiáng)度、硬度和淬透性，在退火狀態(tài)下具有較好的切削加工性能。主要用于制造要求耐腐蝕、高強(qiáng)度、耐磨的零件及量具、醫(yī)療器具、刃具、構(gòu)件等。為了優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，拓展市場，泰鋼不銹鋼軋鋼廠結(jié)合設(shè)備現(xiàn)狀，采用“‘爐卷+連軋’+全氫罩式退火+酸洗”工藝生產(chǎn)420J2馬氏體不銹鋼白皮卷，通過對熱軋、全氫罩式退火及酸洗生產(chǎn)工序的不斷優(yōu)化改進(jìn)，保證了生產(chǎn)工藝順行，關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)有效，所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量性能指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 生產(chǎn)工藝

420J2不銹鋼白皮卷生產(chǎn)工藝流程為：

加熱爐→四輥粗軋→爐卷軋機(jī)→F1-F3→層流冷卻→卷取機(jī)→罩式退火→開卷→矯直→焊接→連續(xù)退火爐(空過)→破鱗→拋丸→酸洗→平整→檢驗(yàn)→卷取→打包。

其中“爐卷+連軋”這種工藝方式的工業(yè)化生產(chǎn)在國內(nèi)尚屬首次，年產(chǎn)量180萬t，能夠生產(chǎn)200系、300系、400系所有不銹鋼品種。不銹鋼全氫罩式退火工藝技術(shù)先進(jìn)，一期年產(chǎn)量6萬t。酸洗系統(tǒng)為國內(nèi)自主研發(fā)制造的連續(xù)退火酸洗線，年產(chǎn)60萬t不銹鋼白皮卷。

2 黑皮卷軋制

2.1 板坯加熱

為了確保入爐板坯的表面質(zhì)量及尺寸，由于馬氏體不銹鋼的導(dǎo)熱性能較差，有較大的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，因此板坯需要熱裝爐，入爐溫度為150℃以上，入爐前應(yīng)嚴(yán)格檢查板坯表面質(zhì)量，嚴(yán)禁有缺陷的板坯入爐。加熱過程中，均熱段溫度為1210℃±20℃，出爐溫度為1180℃±10℃，駐爐時間為220～260 min，加熱爐爐內(nèi)兩側(cè)、上下溫差控制在20℃以內(nèi)，爐內(nèi)氣氛按弱氧化性控制。420J2不銹鋼板坯厚度為200 mm，軋制產(chǎn)品規(guī)格為3.5 mm×1240 mm，化學(xué)成分見表1。

表1 420J2板坯化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

2.2 粗軋控制

粗軋機(jī)為四輥可逆式，采用7道次軋制，中間坯厚度按26 mm控制，板坯除鱗箱投兩組除一道，機(jī)架除鱗第一道次投用，除鱗水壓力≥23.5 MPa。由于馬氏體鋼軋制時變形抗力較大，所以第一道次不宜采用大壓下量軋制，第一道次壓下率<19%。

2.3 精軋控制

為防止鋼帶表面溫度降低過快或溫度不均勻，精軋除鱗箱不投用，嚴(yán)格控制輥道冷卻水和軋輥冷卻水水量，避免冷卻水飛濺到鋼帶表面。爐卷軋機(jī)采用三道次軋制，然后依次經(jīng)過F1-F3連軋機(jī)，卷取爐溫度1110℃±10℃，精軋開軋溫度≥1050℃，精軋終軋溫度>900℃，以保證鋼帶軋制變形抗力不增加，并且有較好的高溫塑性，各道次壓下率如表2所示。

表2 精軋過程各道次壓下率

2.4 卷取及冷卻

馬氏體不銹鋼對熱應(yīng)力很敏感，熱軋后在鋼帶表面易形成小裂紋，因此應(yīng)根據(jù)鋼種、規(guī)格及用途確定其冷卻速度。對于420J2要求軋后在850℃以上進(jìn)緩冷，所以卷取前的層流冷卻不投用，側(cè)噴不投用，卷取溫度>850℃。熱軋鋼卷下線打捆后直接吊至堆冷區(qū)集中存放緩冷，冬季存放時，在其四周用其它鋼種的熱鋼卷包圍，以防止溫降過大。

3 全氫罩式退火

罩式退火處理主要目的：

(1)使熱軋鋼帶中殘余奧氏體和馬氏體通過在一定溫度下長時間保溫轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和碳化物。

(2)使碳化物的溶解并重新析出。

(3)使熱軋后組織再結(jié)晶，改善材料的力學(xué)性能。

將420J2熱軋鋼帶緩冷至室溫或冷卻到230～260℃時熱裝入罩式爐，裝爐后先全速加熱到440～450℃，爐溫達(dá)到450℃后，以<50℃/h的速度均勻加熱到850℃±5℃，并保溫17 h。隨后開始冷卻，要求帶蓋加熱罩冷卻時間≥12 h，冷卻到600℃時換冷卻罩，強(qiáng)制冷卻，當(dāng)溫度達(dá)到150℃后，出爐自然冷卻，420J2不銹鋼全氫罩式退火工藝曲線如圖1所示。

4 連續(xù)酸洗

酸洗的目的主要是去除鋼帶表面的氧化皮，并產(chǎn)生鈍化效果，以提高不銹鋼的外觀和耐蝕性。420J2馬氏體鋼帶的頭尾焊接用800～1600 mm MIG氬弧焊機(jī)來完成，焊接完成后的鋼帶采用“中除鱗+輕酸洗”的方法進(jìn)行表面處理，中除鱗可使鋼帶表面氧化皮疏松良好，清除均勻；輕酸洗可防止出現(xiàn)色差、過酸洗、表面粗糙等缺陷而造成的重洗及降級品的出現(xiàn)。

圖1 420J2不銹鋼全氫罩式退火工藝曲線

4.1 破鱗及拋丸除鱗

破鱗機(jī)和拋丸機(jī)的除鱗程度對于整個酸洗過程的控制影響巨大。如果破鱗機(jī)和拋丸機(jī)的除鱗程度達(dá)不到要求，很難通過一次酸洗生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。為保證除鱗效果，應(yīng)根據(jù)鋼帶厚度適當(dāng)調(diào)整壓下量及生產(chǎn)張力，要求破鱗機(jī)彎曲輥壓下量≤75 mm，矯直輥壓下量≤80 mm，出口張力>400 kN，確保鋼帶延伸率>1.2%。拋丸機(jī)采用鋼丸與鋼砂混合磨料，粒徑為0.3～0.5 mm，比例約為3∶7，生產(chǎn)過程中，拋丸機(jī)一般開兩個單元，即16個拋頭，拋頭電流大，對除鱗效果有利，但如果拋頭電流過大會造成鋼帶表面粗糙度增加，因此，拋頭電流控制在120 A±10 A為宜。

4.2 酸洗過程控制

酸洗采用淺槽紊流式硫酸+混酸(硝酸+氫氟酸)酸洗工藝。影響酸洗過程的主要因素有酸的濃度、溫度及酸液的金屬離子濃度。同時，擠干輥、涮洗機(jī)組的投用也會對酸洗效果產(chǎn)生影響。酸洗段濃度及溫度控制見表3。

為確保經(jīng)過破鱗機(jī)及拋丸機(jī)后附著在鋼帶表面的氧化皮徹底清除，酸洗后鋼帶表面色澤均勻、無色差，刷洗機(jī)組的刷輥電流保持在30～50 A之間，轉(zhuǎn)速>800 r/min，為防止出現(xiàn)刷輥印、劃傷等缺陷，刷輥的電流不能過大。同時，應(yīng)做好擠干輥的維護(hù)和清潔，以及各級刷洗水的更換工作，確保吹邊壓縮空氣干燥，鋼帶烘干溫度不低于110℃。

5 生產(chǎn)效果

5.1 鋼帶外觀及力學(xué)性能

表3 酸洗段濃度及溫度

退火酸洗后的420J2鋼帶表面呈銀白色，無過酸洗、色差、劃傷等缺陷。抽取三批生產(chǎn)的鋼帶進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明其力學(xué)性能良好，全部符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，退火酸洗后的鋼帶力學(xué)性能見表4。

表4 420J2退火后的鋼帶力學(xué)性能

5.2 金相組織

經(jīng)退火酸洗后的420J2鋼帶金相組織均為鐵素體+球狀碳化物，帶狀組織基本消除，晶粒度均勻，碳化物小而彌散，金相組織如圖2所示。鋼帶力學(xué)性能得到改善，有利于后期軋制或加工。

圖2 420J2退火后金相組織

6 結(jié)論

采用“‘爐卷+連軋’+全氫罩式退火+酸洗”工藝生產(chǎn)的420J2馬氏體不銹鋼白皮卷表面質(zhì)量良好，各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，整個生產(chǎn)過程工藝參數(shù)設(shè)定合理，關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)有效，為公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化及下一步新品種鋼開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

編輯 陳秀娟

Production Practice of 420J2 Hot Rolling Stainless Steel White Roll

Li Feng

420J2 martensite stainless steel white roll produced by the process of Steckel mill and continuous rolling+all-hydrogen bell type annealing+pickling has been introduced in the stainless steel rolling plant of Taishan Steel, meanwhile process control on various production procedures has been described to bring forward corresponding quality assurance measures in terms of critical control points, finally quality and property index of the products could conform to standard.

420J2 stainless steel; Steckel mill+continuous rolling; all-hydrogen bell type annealing; pickling

2017—03—15

李鋒(1977—)，男，工程師，從事不銹鋼熱軋、退火酸洗技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量管理。

TG335.5+6

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