SUS304不銹鋼3/4H硬態(tài)產(chǎn)品冷軋生產(chǎn)工藝

供稿|王魯寧 / WANG Lu-ning

內(nèi)容導(dǎo)讀

304硬態(tài)不銹鋼根據(jù)其硬度不同可分為1/4H、1/2H、3/4H和H四種。為進(jìn)一步開拓不銹鋼市場，逐步完善本鋼不銹鋼品種結(jié)構(gòu)，文章對SUS304鋼種的加工硬化曲線進(jìn)行研究，并結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)條件編制了SUS304(3/4H)硬態(tài)鋼的試制工藝方案：20輥森吉米爾軋機軋制→冷帶退火酸洗機組脫脂清洗→重卷拉矯。本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司進(jìn)行了冷軋工藝生產(chǎn)實踐，成功制成2.23 mm×1250 mm的SUS304(3/4H)不銹鋼冷軋產(chǎn)品，力學(xué)性能指標(biāo)、表面質(zhì)量和板形均達(dá)到用戶使用要求。

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，用戶對冷軋產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，因而在不降低普通不銹鋼的力學(xué)性能和抗腐蝕性能的情況下，賦予SUS304冷軋產(chǎn)品高強度性能就成為不銹鋼發(fā)展的新方向之一，并且高強度不銹鋼也有著廣闊的市場前景和發(fā)展空間。304硬態(tài)不銹鋼根據(jù)其硬度不同可分為1/4H、1/2H、3/4H和H四種。304硬態(tài)不銹鋼因表面美觀、使用多樣化且耐腐蝕性能好、比普通不銹鋼耐用、強度高、常溫加工、不必表面處理、生產(chǎn)簡便、維護(hù)簡單、光潔度高、焊接性能好等優(yōu)點，是不銹鋼領(lǐng)域的新興產(chǎn)品。本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司采用“20輥森吉米爾軋機一次軋制→脫脂清洗→拉矯”的工藝流程成功試制了2.23 mm×1250 mm的SUS304(3/4H)不銹鋼冷軋產(chǎn)品，力學(xué)性能等各項指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用要求。

生產(chǎn)工藝

SUS304(3/4H)不銹鋼的冷軋原料為3.0 mm×1250 mm的熱軋帶鋼，冷軋后的厚度設(shè)定為2.23 mm，厚度公差±0.005 mm。

軋制工藝

不銹鋼硬態(tài)產(chǎn)品主要是通過一定的冷軋變形量，產(chǎn)生加工硬化，使材料達(dá)到預(yù)期的強度和硬度。加工硬化可被用作強化金屬的途徑，而軋制正是產(chǎn)生加工硬化的主要方式。因此，軋制工藝是硬態(tài)不銹鋼冷軋生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟。根據(jù)韓飛的研究[1]，加工硬化主要機制有位錯強化、晶界強化、第二相粒子強化和應(yīng)變誘發(fā)相變強化等。實際上，強化并不是由單一機制所決定的，多數(shù)情況下是幾種機制綜合作用的結(jié)果。

由圖1和圖2可知，隨著工程應(yīng)變的增加，屈服強度σ0.2、抗拉強度σb、硬度HV和屈強比σ0.2/σb均逐步提高，延伸率逐步降低，說明隨著變形量的增加，304奧氏體不銹鋼產(chǎn)生了明顯的加工硬化，強度和硬度指標(biāo)顯著提高、塑性下降。

圖1 預(yù)加工變形量對試樣力學(xué)性能的影響

圖 2 預(yù)變形量對304奧氏體不銹鋼力學(xué)性能的影響

◆ 軋制規(guī)程

試制SUS304硬態(tài)鋼的軋制規(guī)程如表1所示，采用3道次軋制，目標(biāo)厚度為2.23 mm。為保證每道次軋制目標(biāo)厚度，每道次軋制后測量帶鋼的厚度。

表1 軋制規(guī)程

◆ 配輥要求

配輥要求對軋制的穩(wěn)定性和板形有較大影響，配輥要求見表2。工作輥上機前，對工作輥輥面進(jìn)行檢查，以保證輥面質(zhì)量。在軋制過程中，如果由于工作輥造成表面質(zhì)量缺陷，及時更換工作輥。

表2 配輥要求

脫脂工藝

SUS304硬態(tài)鋼的脫脂工藝在冷帶退火酸洗機組進(jìn)行。由于冷軋采用軋制油進(jìn)行軋制，故為保證硬態(tài)鋼最終成品使用要求，需進(jìn)行脫脂清洗去除帶鋼表面上的軋制油。脫脂線全線輥組通道進(jìn)行巡檢，確保清潔，脫脂段電導(dǎo)率設(shè)定2 μS/cm、溫度設(shè)定80℃，為避免脫脂液和水印殘留，漂洗段的流量設(shè)定≥5 m3/h。

重卷拉矯工藝

通過重卷拉矯工藝參數(shù)的拉矯、抗橫彎、矯平、延伸率的設(shè)定，進(jìn)一步改善帶鋼的板形，工藝參數(shù)如表3所示。

表3 拉矯工藝參數(shù)

輔助工藝

經(jīng)過清洗單元對帶鋼表面進(jìn)行清理，在清洗段尾部的烘干單元對其烘干，然后通過對圓盤剪操作側(cè)和傳動側(cè)的剪刃的重合量和間隙量適當(dāng)調(diào)整，最后經(jīng)由檢驗→包裝繳庫→發(fā)貨。

試制情況及結(jié)果分析

厚度精度及表面質(zhì)量

在軋制過程中，對每道次的軋制目標(biāo)厚度進(jìn)行測量并與測厚儀顯示厚度進(jìn)行對比，具體見表4。

攝影 劉繼鳴

表4 厚度對比情況

從表4可知，軋制后實際厚度與規(guī)程設(shè)定及測厚儀顯示厚度相符，且最終實際目標(biāo)厚度與設(shè)定值公差在±0.01 mm以內(nèi)，達(dá)到預(yù)期的厚度公差范圍。同時在重卷機組對成品取樣進(jìn)行厚度二次確認(rèn)，分別對樣片邊部和中間厚度進(jìn)行測量，測量值分別為2.228、2.228和2.229 mm，厚度達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。經(jīng)拉矯后的板形和表面質(zhì)量也良好。

力學(xué)性能

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)檢測拉伸性能和硬度，結(jié)果見表5。由檢驗結(jié)果可知，各項指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

結(jié)束語

(1) SUS304(3/4H)試制工藝流程及工藝參數(shù)能較好保證產(chǎn)品的力學(xué)性能、表面質(zhì)量和厚度精度，產(chǎn)品最終得到用戶認(rèn)可。

表5 力學(xué)性能檢驗結(jié)果

(2) SUS304(3/4H)的試制成功為本鋼不銹鋼后續(xù)完善品種結(jié)構(gòu)，增加高附加值產(chǎn)品比例，進(jìn)而提高市場競爭力奠定堅實的基礎(chǔ)。