本鋼不銹鋼冷軋生產(chǎn)SUS316L工藝研究

供稿|王飛 / WANG Fei

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SUS316L是一種重要的耐腐蝕性材料，抗晶間腐蝕性能、抗點(diǎn)蝕能力優(yōu)異，綜合耐腐蝕性?xún)?yōu)于SUS304，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。文章結(jié)合SUS316L鋼種特性對(duì)軋制、退火和酸洗等工藝進(jìn)行研究并確定工藝參數(shù)，從而形成試制方案。合理的工藝設(shè)計(jì)保證最終順利完成SUS316L(2B)鋼種0.55 mm×1219 mm規(guī)格產(chǎn)品的試制工作，成品的板型、厚度精度、力學(xué)性能和表面質(zhì)量均滿(mǎn)足制作換熱器片的要求。成品各項(xiàng)指標(biāo)的檢驗(yàn)結(jié)果表明完全滿(mǎn)足訂貨要求且得到用戶(hù)認(rèn)可。SUS316L鋼種的成功試制表明本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司具備生產(chǎn)SUS316L(2B)的能力，且成品表面質(zhì)量較好，力學(xué)性能優(yōu)良，為本鋼開(kāi)拓不銹鋼市場(chǎng)，提高本鋼不銹鋼市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

SUS316L因碳含量較低(不大于0.03%)，抗晶間腐蝕性能較好；含有Mo，使其擁有優(yōu)異的抗點(diǎn)蝕能力，因此SUS316L的綜合耐腐蝕性也要優(yōu)于SUS304。作為一種重要的耐腐蝕性材料，SUS316L應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛，主要應(yīng)用于化工、化纖、化肥等工業(yè)、海水設(shè)備、造紙等生產(chǎn)設(shè)備、醋酸設(shè)備等領(lǐng)域。本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司結(jié)合市場(chǎng)訂單，采用德國(guó)西馬克20輥森吉米爾軋機(jī)、法國(guó)DMS冷帶退火酸洗機(jī)組和平整機(jī)組，成功試制了0.55 mm×1219 mm的SUS316L(2B)不銹鋼，經(jīng)拉伸和硬度檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)條件要求，工藝性能良好，完全滿(mǎn)足制作換熱器片的要求，并得到用戶(hù)的認(rèn)可。

生產(chǎn)工藝

SUS316L(No.1)→準(zhǔn)備機(jī)組(焊接引帶)→20輥森吉米爾軋機(jī)(軋制)→冷帶退火酸洗機(jī)組(退火、酸洗)→平整機(jī)組→重卷拉矯機(jī)組→檢驗(yàn)→包裝繳庫(kù)→發(fā)貨。

冷軋?jiān)?/h3>

本鋼目前只有不銹鋼的冷軋生產(chǎn)工序，所以對(duì)于冷軋用SUS316L熱軋?jiān)现荒懿捎猛赓?gòu)的方式獲得。

軋制工藝

由于該產(chǎn)品將用于制作換熱器片，故為保證后續(xù)組裝打壓的要求，需要保證良好的板形和精準(zhǔn)的目標(biāo)厚度。

測(cè)厚儀標(biāo)定：在軋制前，須對(duì)軋機(jī)測(cè)厚儀采用SUS316L厚度標(biāo)準(zhǔn)樣片進(jìn)行標(biāo)定，每張樣片標(biāo)定2次，兩次標(biāo)定數(shù)據(jù)相差不能超過(guò)±0.002 mm，測(cè)量值與標(biāo)樣厚度偏差須在±0.005 mm以?xún)?nèi)。

軋輥要求：工作輥、一中間輥及二中間輥具體要求如表1。

表1 軋輥要求

為保證產(chǎn)品質(zhì)量，磨削后的軋輥表面不允許有螺旋紋、托瓦印、點(diǎn)劃傷和振動(dòng)紋等缺陷。同時(shí)要對(duì)軋輥表面粗糙度和硬度進(jìn)行檢查，輥徑差不能超過(guò)±0.005 mm。

軋制工藝：為保證軋制的穩(wěn)定性、良好的板形和在公差范圍內(nèi)的目標(biāo)厚度，在軋制過(guò)程中的道次壓下率、張力，以及速度等工藝參數(shù)嚴(yán)格按制定的軋制規(guī)程執(zhí)行。本次SUS316L試制所采用得原料厚度為2.8 mm，軋制目標(biāo)厚度為0.55 mm，厚度公差為±0.01 mm，具體軋制工藝參數(shù)見(jiàn)表2。軋制完成后，帶鋼的板形和表面質(zhì)量良好，未發(fā)現(xiàn)輥印、擦劃傷等缺陷；經(jīng)對(duì)帶鋼厚度進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與測(cè)厚儀顯示厚度一致，均為0.551 mm，達(dá)到預(yù)期軋制目標(biāo)厚度的公差要求。

表2 SUS316L軋制工藝參數(shù)

退火、酸洗工藝

不銹鋼冷軋退火的目的是通過(guò)加熱再結(jié)晶的原理消除其由于軋制所產(chǎn)生的的加工硬化，從而達(dá)到軟化的目的。SUS316L屬于奧氏體不銹鋼，其再結(jié)晶一般從900℃開(kāi)始，在1050~1200℃之間完成。隨著退火溫度的升高，晶粒粗化，硬度降低，如果晶粒過(guò)于粗大，不僅使帶鋼表面粗糙，而且會(huì)影響加工性能，對(duì)耐晶間腐蝕也有影響[1]。所以，必須嚴(yán)格控制退火溫度，以免造成不良影響。根據(jù)鋼種的退火特性，保證帶鋼的力學(xué)性能，SUS316L鋼種的退火溫度應(yīng)設(shè)定在930~1140℃。

退火工藝溫度確定為(1120±20)℃，氧含量目標(biāo)值為4%，退火工藝見(jiàn)表3。

表3 CAPL退火工藝(溫度，℃)

酸洗工藝：Na2SO4電解酸洗+HNO3/HF混酸酸洗的酸洗工藝。具體見(jiàn)表4。

在出口對(duì)帶頭尾進(jìn)行取樣并做力學(xué)性能檢驗(yàn)，以便于確認(rèn)退火工藝是否合理。由檢驗(yàn)結(jié)果可知，該卷鋼的力學(xué)性能優(yōu)良，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

平整工藝

平整機(jī)組采用2輥可逆式干平整，平整輥要求：粗糙度(Ra)為0.04 μm；輥形控制為±0.005 mm以?xún)?nèi)。根據(jù)不同的帶鋼厚度選用不同凸度的平整輥，本次帶鋼厚度為0.55 mm，故上、下平整輥的凸度分別選擇為0.24、0.21 μm，具體平整工藝參數(shù)為軋制力(334±10) t，入口、出口張力分別設(shè)定為(4.5±2) t和(7.5±2) t，入口防皺輥高度為(80±10) mm，出口防皺輥的高度為(100±10) mm。同時(shí)根據(jù)實(shí)際平整后的板形適當(dāng)調(diào)整平整輥的傾斜。

表4 酸洗工藝

表5 冷帶退火酸洗機(jī)組后帶鋼力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果

重卷拉矯工藝

重卷拉矯機(jī)組除對(duì)帶鋼按客戶(hù)要求進(jìn)行切邊、分卷外，還配備了兩彎兩矯的濕式拉矯，以對(duì)帶鋼板型加以進(jìn)一步改善。本次訂單要求成品卷重不大于10 t，邊部為切邊狀態(tài)，為保證成品的最終板形，以達(dá)到最終換熱器組裝的打壓等要求，生產(chǎn)過(guò)程中投入拉矯功能。拉矯工藝參數(shù)見(jiàn)表6。

表6 拉矯工藝參數(shù)

在重卷出口質(zhì)檢人員確認(rèn)板形良好后，對(duì)成品按1219 mm進(jìn)行切邊操作，切邊寬度滿(mǎn)足0~2 mm要求后，按訂貨成品卷重要求進(jìn)行分卷，最后經(jīng)由檢驗(yàn)→包裝繳庫(kù)→發(fā)貨。

試制情況及結(jié)果分析

化學(xué)成分

對(duì)生產(chǎn)SUS316L鋼種(0.55 mm×1000 mm)的原料進(jìn)行成分分析，本技術(shù)條件的化學(xué)成分按JIS G4305—2005標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。由檢驗(yàn)結(jié)果可知，化學(xué)成分均滿(mǎn)足技術(shù)條件要求，分析結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 SUS316L鋼化學(xué)成分檢驗(yàn)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

力學(xué)性能

對(duì)成品的力學(xué)性能主要要求拉伸和硬度兩項(xiàng)指標(biāo)。拉伸性能檢驗(yàn)按GB/T 228標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定，硬度檢驗(yàn)按GB/T 4340.1金屬維氏硬度試驗(yàn)中的第一部分試驗(yàn)方法測(cè)定，由檢驗(yàn)結(jié)果可知，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足技術(shù)條件要求，由拉伸曲線可知，經(jīng)過(guò)平整軋制，帶鋼的力學(xué)性能得以改善，從而保證產(chǎn)品的成型和加工性。檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果

金相分析

對(duì)成品取樣進(jìn)行金相分析，金相圖如圖1。經(jīng)檢測(cè)，成品晶粒度為8.1，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

表面質(zhì)量

通過(guò)質(zhì)檢人員對(duì)帶鋼表面質(zhì)量的詳細(xì)、認(rèn)真檢查，帶鋼表面質(zhì)量較好，滿(mǎn)足合格品的表面質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)；成品的厚度、寬度公差、成品卷重等均滿(mǎn)足訂貨要求。

結(jié)束語(yǔ)

(1) 本次SUS316L鋼種的試制工藝設(shè)計(jì)合理，最終成品的板形、厚度精度、力學(xué)性能和表面質(zhì)量均滿(mǎn)足制作換熱器片的要求。

(2) 本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司具備生產(chǎn)SUS316L(2B)的能力，且成品表面質(zhì)量較好，力學(xué)性能優(yōu)良，這為本鋼開(kāi)拓不銹鋼市場(chǎng)，提高本鋼不銹鋼市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。