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，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，食品工業(yè)，船舶零部件等[1]。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，我國不銹鋼表觀消費量總體呈逐年增長態(tài)勢，為進一步擴寬不銹鋼產(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任公司全線設(shè)備先進，軋制產(chǎn)品精度高、板形質(zhì)量好，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。考慮軋機的設(shè)備能力及生產(chǎn)穩(wěn)定性，本次試制采用二次軋程進行生產(chǎn)，最終成品的厚度精度、表面質(zhì)量及力學性能均滿足技術(shù)條件要求，并得到用戶的認可，標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.   實驗材料及方法

1.1   冷軋原料

本次試制采用SUS304（No.1）冷軋用熱軋原料，其規(guī)格、產(chǎn)品目標厚度及公差見表1。該卷化學成分及力學性能均滿足JIS G4304標準的要求。

表  1  原料規(guī)格及目標厚度

牌號	原料規(guī)格/mm	質(zhì)量/t	目標厚度/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）→帶鋼準備機組→20輥森吉米爾軋機（一次軋程）→冷帶退火酸洗機組→20輥森吉米爾軋機（二次軋程）→冷帶退火酸洗機組→平整機組→重卷拉矯機組→檢驗→包裝繳庫→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輥森吉米爾軋機的設(shè)計極限規(guī)格，為保證試制成功，嚴格制定配輥工藝、軋制工藝以及相關(guān)的關(guān)鍵工藝控制點。

2.1.1   配輥工藝

為保證軋制平穩(wěn)，保證板形，輥系配比見表2。

更換二中間輥過程中，檢查背襯軸承，發(fā)現(xiàn)問題及時進行更換；軋輥上機前，對輥面、輥形進行檢查，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)，軋制目標厚度為0.60 mm，共計軋制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道次進行軋制到目標厚度0.20 mm，設(shè)定的軋制工藝見表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	實際值					設(shè)定值	實際值
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)

在軋制過程中，前滑值及跑偏值均在正常范圍內(nèi)波動，STD值未超過4.5（UI），從上述參數(shù)實際數(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鋼種通過加熱使其產(chǎn)生回復(fù)再結(jié)晶，從而消除加工硬化，達到軟化目的。SUS304鋼種的再結(jié)晶溫度一般從900 ℃開始，在1050~1200 ℃之間完成。隨著退火溫度的升高或退火時間的延長，因晶粒粗化使性能劣化同時也會使帶鋼表面變得粗糙，從而對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)由于溫度過高，而產(chǎn)生起皺的情況，將退火溫度適當降低，本次0.20 mm規(guī)格試制的退火溫度為(1090±10) ℃，TV值為10，氧含量控制目標值為4%，同時觀察帶鋼在爐內(nèi)的運行情況，發(fā)現(xiàn)跑偏嚴重時，可適當調(diào)整爐內(nèi)張力。

由于退火過程中帶鋼表面會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，所以帶鋼在運行過程中極易產(chǎn)生起皺情況，因而在酸洗前，一方面需要對各類輥子的投入情況進行調(diào)整，另一方面也需要根據(jù)帶鋼的運行情況對酸洗工藝段的張力進行適當調(diào)整。調(diào)整原則為在焊縫進酸洗段前完成對輥子投入調(diào)整，在焊縫過酸洗工藝段后進行張力調(diào)整。

在退火酸洗過程中，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，同時為保證成品性能，在冷線機組出口對帶鋼進行取樣并做力學性能檢驗，檢驗結(jié)果見表4。由檢驗結(jié)果可知，該卷鋼的力學達到預(yù)期目標。

表  4  冷帶退火酸洗機組后帶鋼力學性能檢驗結(jié)果

項目	σ0.2/(N/mm2)	σb/(N/mm2)	A50/%	HV
標準	≥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)中需重點關(guān)注出口卷取過程，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

重卷拉矯機組按合同要求對帶鋼進行切邊、分卷。在切邊過程中，若發(fā)現(xiàn)切邊不良，需要及時調(diào)整圓盤剪剪刃的重合量和間隙量，同時在重卷機組完成對成品的質(zhì)量判定工作。

在重卷機組生產(chǎn)過程中對帶鋼厚度及表面質(zhì)量進行測量和檢查，成品實際規(guī)格為0.198 mm×1219 mm，帶鋼的表面質(zhì)量也較好，色澤均勻，達到合格品的判定標準要求。

按常規(guī)要求，重卷機組過程中進行取樣做力學性能，成品力學性能檢驗結(jié)果見表6。由檢驗結(jié)果可知，成品性能完全滿足標準要求，且性能優(yōu)良。

表  6  成品力學性能檢驗結(jié)果

項目	σ0.2/(N/mm2)	σb/(N/mm2)	A50/%	HV
標準	≥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，進一步利用金相顯微鏡對成品的晶粒度進行分析，見圖1。通過金相顯微鏡檢測，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

（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)品的各項指標完全滿足JIS G4305標準要求，且產(chǎn)品的厚度精度、力學性能、板形以及表面質(zhì)量均達到較好的水平，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，同時也進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)濟效益。另一方面也為本鋼開拓不銹鋼市場，提高不銹鋼市場競爭力奠定堅實的基礎(chǔ)。