本鋼技術(shù)研究院，遼寧　本溪　117000

摘要: 為進(jìn)一步提高本鋼不銹鋼高附加值產(chǎn)品比例，樹(shù)立本鋼不銹鋼品牌，本文采用本鋼不銹鋼現(xiàn)有工藝裝備將2.5 mm厚度SUS304（No.1）冷軋用熱軋?jiān)贤ㄟ^(guò)二次軋程試制生產(chǎn)0.2 mm×1219 mm的SUS304（2B）冷軋產(chǎn)品，解決了生產(chǎn)過(guò)程中的控制難點(diǎn)并完成工藝定型，成品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全滿足JIS G4305標(biāo)準(zhǔn)要求，且產(chǎn)品的厚度、精度、力學(xué)性能、板形以及表面質(zhì)量均達(dá)到較好的水平，完全滿足用戶的使用要求。

SUS304鋼種因具有良好的耐蝕性、耐熱性和沖壓、彎曲等熱加工性特點(diǎn)，已成為應(yīng)用最為廣泛的奧氏體不銹鋼鋼種之一，如其冷軋板帶產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于家庭用品，室內(nèi)配管，汽車零部件，醫(yī)療器具，建筑材料，化學(xué)，食品工業(yè)，船舶零部件等[1]。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，我國(guó)不銹鋼表觀消費(fèi)量總體呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，為進(jìn)一步擴(kuò)寬不銹鋼產(chǎn)品的使用范圍及降低終端產(chǎn)品制造成本，借助一些輔助工藝，使得SUS304鋼種的極薄規(guī)格產(chǎn)品的需求逐漸提升，且市場(chǎng)前景廣闊。本次試制寬幅0.20 mm極薄規(guī)格產(chǎn)品采用復(fù)合壓延工藝，將該厚度產(chǎn)品用于制作不銹鋼鍋及微波爐面板等用途。本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司全線設(shè)備先進(jìn)，軋制產(chǎn)品精度高、板形質(zhì)量好，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。考慮軋機(jī)的設(shè)備能力及生產(chǎn)穩(wěn)定性，本次試制采用二次軋程進(jìn)行生產(chǎn)，最終成品的厚度精度、表面質(zhì)量及力學(xué)性能均滿足技術(shù)條件要求，并得到用戶的認(rèn)可，標(biāo)志著本鋼不銹鋼已具備生產(chǎn)SUS304鋼種極薄規(guī)格0.20 mm寬幅冷軋產(chǎn)品。

1.   實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1   冷軋?jiān)?/span>

本次試制采用SUS304（No.1）冷軋用熱軋?jiān)希湟?guī)格、產(chǎn)品目標(biāo)厚度及公差見(jiàn)表1。該卷化學(xué)成分及力學(xué)性能均滿足JIS G4304標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表  1  原料規(guī)格及目標(biāo)厚度

牌號(hào)	原料規(guī)格/mm	質(zhì)量/t	目標(biāo)厚度/mm	公差/mm
SUS304	2.5×1250	19.87	0.20	±0.02

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1.2   工藝流程

本次試制采用兩次軋程，具體工藝流程為：SUS304（No.1）→帶鋼準(zhǔn)備機(jī)組→20輥森吉米爾軋機(jī)（一次軋程）→冷帶退火酸洗機(jī)組→20輥森吉米爾軋機(jī)（二次軋程）→冷帶退火酸洗機(jī)組→平整機(jī)組→重卷拉矯機(jī)組→檢驗(yàn)→包裝繳庫(kù)→發(fā)貨。

2.   生產(chǎn)試制情況

2.1   軋制試制情況

本次試制0.20 mm厚度的SUS304冷軋產(chǎn)品為本鋼20輥森吉米爾軋機(jī)的設(shè)計(jì)極限規(guī)格，為保證試制成功，嚴(yán)格制定配輥工藝、軋制工藝以及相關(guān)的關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)。

2.1.1   配輥工藝

為保證軋制平穩(wěn)，保證板形，輥系配比見(jiàn)表2。

更換二中間輥過(guò)程中，檢查背襯軸承，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行更換；軋輥上機(jī)前，對(duì)輥面、輥形進(jìn)行檢查，以保證軋制的穩(wěn)定性以及帶鋼的板形和表面質(zhì)量。

表  2  輥系配比及要求

輥系	配輥要求	輥徑/mm
工作輥	粗軋Ra：0.5~0.6 µm， 精軋Ra：0.2~0.4 µm	62~65
一中間輥	錐長(zhǎng)230 mm，錐度0.24%	102~105
二中間輥	惰輥凸度0.2 mm	170~172（驅(qū)），171~173（惰）

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2.1.2   軋制工藝

第一次軋程：按常規(guī)軋制生產(chǎn)，軋制目標(biāo)厚度為0.60 mm，共計(jì)軋制9道次，表面質(zhì)量、板形及厚度精度情況均良好。

第二次軋程：采用7道次進(jìn)行軋制到目標(biāo)厚度0.20 mm，設(shè)定的軋制工藝見(jiàn)表3。

表  3  SUS304冷軋產(chǎn)品厚度為0.20 mm的軋制工藝參數(shù)

道次	軋制力/t		出口厚度/mm	壓下率/%	后張力/t	前張力/t	軋制速度/(m/min)
	設(shè)定值	實(shí)際值					設(shè)定值	實(shí)際值
1	530	535.6	0.450	25.0	10.0	13.5	200	166.1
2	480	470.3	0.378	16.0	11.5	12.4	400	350.8
3	450	452.9	0.324	14.3	11.1	11.9	400	380.6
4	440	449.7	0.280	13.5	10.2	11.1	400	385.7
5	430	438.5	0.245	12.6	9.4	10.5	400	392.4
6	420	430.1	0.216	11.8	8.6	9.4	400	395.6
7	380	391.5	0.200	7.5	8.5	8.6	200	188.9

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2.1.3   軋制生產(chǎn)

在軋制過(guò)程中，前滑值及跑偏值均在正常范圍內(nèi)波動(dòng)，STD值未超過(guò)4.5（UI），從上述參數(shù)實(shí)際數(shù)據(jù)反饋可知，該卷軋制效果比較穩(wěn)定，且板形較好。由表3可知，各道次軋制力變化呈逐漸均勻降低，軋制規(guī)程設(shè)定比較合理。

采用2套工作輥進(jìn)行軋制，工作輥表面粗糙度（Ra）分別為0.6 µm和0.24 µm，軋制后，帶鋼的板形良好，實(shí)際厚度為0.198 mm，符合厚度公差要求。

2.2   退火、酸洗試制情況

冷軋后的SUS304鋼種通過(guò)加熱使其產(chǎn)生回復(fù)再結(jié)晶，從而消除加工硬化，達(dá)到軟化目的。SUS304鋼種的再結(jié)晶溫度一般從900 ℃開(kāi)始，在1050~1200 ℃之間完成。隨著退火溫度的升高或退火時(shí)間的延長(zhǎng)，因晶粒粗化使性能劣化同時(shí)也會(huì)使帶鋼表面變得粗糙，從而對(duì)加工性能和耐晶間腐蝕性能也產(chǎn)生影響[1]。所以，必須制定合理的退火工藝。

一次軋程后的0.60 mm規(guī)格帶鋼采用常規(guī)的退火工藝；而0.20 mm規(guī)格帶鋼厚度極薄，為避免帶鋼在爐內(nèi)由于溫度過(guò)高，而產(chǎn)生起皺的情況，將退火溫度適當(dāng)降低，本次0.20 mm規(guī)格試制的退火溫度為(1090±10) ℃，TV值為10，氧含量控制目標(biāo)值為4%，同時(shí)觀察帶鋼在爐內(nèi)的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)跑偏嚴(yán)重時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整爐內(nèi)張力。

由于退火過(guò)程中帶鋼表面會(huì)生成一層致密的氧化鐵皮，因而需采用Na2SO4電解酸洗+HNO3/HF混酸酸洗的酸洗工藝進(jìn)行去除。其中Na2SO4電解溫度設(shè)定為80 ℃，pH值為4~6，電流為15 A/dm2；HNO3/HF混酸的HNO3質(zhì)量濃度為80~100 g/L，HF質(zhì)量濃度為6~8 g/L，溫度為48~50 ℃。

由于酸洗工藝段擠干輥、糾偏輥以及刷輥排列較密集，而帶鋼又為極薄規(guī)格，所以帶鋼在運(yùn)行過(guò)程中極易產(chǎn)生起皺情況，因而在酸洗前，一方面需要對(duì)各類輥?zhàn)拥耐度肭闆r進(jìn)行調(diào)整，另一方面也需要根據(jù)帶鋼的運(yùn)行情況對(duì)酸洗工藝段的張力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。調(diào)整原則為在焊縫進(jìn)酸洗段前完成對(duì)輥?zhàn)油度胝{(diào)整，在焊縫過(guò)酸洗工藝段后進(jìn)行張力調(diào)整。

在退火酸洗過(guò)程中，退火后帶鋼表面顏色均勻，酸洗后，帶鋼表面氧化鐵皮得以完全去除，同時(shí)為保證成品性能，在冷線機(jī)組出口對(duì)帶鋼進(jìn)行取樣并做力學(xué)性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。由檢驗(yàn)結(jié)果可知，該卷鋼的力學(xué)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

表  4  冷帶退火酸洗機(jī)組后帶鋼力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果

項(xiàng)目	σ0.2/(N/mm2)	σb/(N/mm2)	A50/%	HV
標(biāo)準(zhǔn)	≥205	≥520	≥40	≤200
結(jié)果	218.2	676.5	61.5	160

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本次試制完成了0.20 mm規(guī)格帶鋼在冷帶退火酸洗機(jī)組的爐內(nèi)張力、酸洗工藝段張力以及卷取張力的優(yōu)化，并確定酸洗工藝段擠干輥和糾偏輥投入情況的調(diào)整原則。

2.3   平整試制情況

本次試制平整輥表面粗糙度Ra為0.3 μm，凸度為0.35 mm，平整工藝參數(shù)見(jiàn)表5。采用上述平整工藝，板形控制較好，在平整生產(chǎn)中需重點(diǎn)關(guān)注出口卷取過(guò)程，尤其是墊紙的墊入操作，必須保證墊紙平滑墊入帶鋼之中，以防止帶鋼在卷取過(guò)程中由于墊紙打折墊入而產(chǎn)生“鼓包”現(xiàn)象。

表  5  平整工藝參數(shù)

厚度/mm	軋制力/t	延伸率/%
0.20	560±20	0.5~0.7

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2.4   重卷試制情況

重卷拉矯機(jī)組按合同要求對(duì)帶鋼進(jìn)行切邊、分卷。在切邊過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)切邊不良，需要及時(shí)調(diào)整圓盤(pán)剪剪刃的重合量和間隙量，同時(shí)在重卷機(jī)組完成對(duì)成品的質(zhì)量判定工作。

在重卷機(jī)組生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)帶鋼厚度及表面質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量和檢查，成品實(shí)際規(guī)格為0.198 mm×1219 mm，帶鋼的表面質(zhì)量也較好，色澤均勻，達(dá)到合格品的判定標(biāo)準(zhǔn)要求。

按常規(guī)要求，重卷機(jī)組過(guò)程中進(jìn)行取樣做力學(xué)性能，成品力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。由檢驗(yàn)結(jié)果可知，成品性能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且性能優(yōu)良。

表  6  成品力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果

項(xiàng)目	σ0.2/(N/mm2)	σb/(N/mm2)	A50/%	HV
標(biāo)準(zhǔn)	≥205.0	≥520.0	≥40.0	≤200.0
結(jié)果	257.0	695.9	59.5	167.2

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在成品性能滿足要求的前提下，進(jìn)一步利用金相顯微鏡對(duì)成品的晶粒度進(jìn)行分析，見(jiàn)圖1。通過(guò)金相顯微鏡檢測(cè)，該成品的晶粒度為8.79，滿足要求。

圖  1  成品的金相顯微組織圖片

下載: 全尺寸圖片 幻燈片

3.   結(jié)束語(yǔ)

（1）本次試制的冷軋寬幅SUS304鋼種0.20 mm極限厚度規(guī)格產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)完全滿足JIS G4305標(biāo)準(zhǔn)要求，且產(chǎn)品的厚度精度、力學(xué)性能、板形以及表面質(zhì)量均達(dá)到較好的水平，產(chǎn)品完全滿足用戶的使用要求。

（2）本次成功試制一方面標(biāo)志著本鋼不銹鋼已具備生產(chǎn)冷軋寬幅SUS304鋼種0.20 mm（2B）極薄規(guī)格產(chǎn)品的能力，同時(shí)也進(jìn)一步增加了不銹鋼高附加值產(chǎn)品比例，為公司創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面也為本鋼開(kāi)拓不銹鋼市場(chǎng)，提高不銹鋼市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。