供稿|王 佳

WANG Jia

SUS430 不銹鋼平整質(zhì)量控制手段

Some Quality Control Methods of SUS430 Stainless Steel Flattening

供稿|王 佳

WANG Jia

內(nèi)容導(dǎo)讀

平整工序作為不銹鋼冷軋生產(chǎn)最后一道關(guān)鍵工序，有其重要的作用和意義。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，平整機(jī)組430不銹鋼來(lái)料成本相當(dāng)高，因此430不銹鋼平整質(zhì)量尤為重要，可以說(shuō)430不銹鋼平整質(zhì)量的高低決定了企業(yè)430產(chǎn)品能否實(shí)現(xiàn)盈利。文章介紹了430不銹鋼帶鋼平整時(shí)常見(jiàn)的問(wèn)題及一些特殊的質(zhì)量控制手段。

SUS 430 不銹鋼也稱(chēng) 1Cr17不銹鋼，是一種鐵素體不銹鋼，具有良好的耐蝕性能，導(dǎo)熱性能比奧氏體不銹鋼好，熱膨脹系數(shù)比奧氏體不銹鋼小，焊縫部位機(jī)械性能好。430 不銹鋼主要用于建筑裝飾用、燃油燒嘴部件、家庭用器具、家電部位等領(lǐng)域。其通常的冷軋生產(chǎn)工藝為：不銹鋼熱帶退火酸洗—20輥軋機(jī) (五機(jī)架連軋) —冷帶退火酸洗—不銹鋼離線平整—不銹鋼重卷。離線平整工序作為控制板形、改善性能的最后一道工序，其質(zhì)量水平的高低直接影響了企業(yè)的盈利水平。

離線平整工藝

平整的目的

● 改善力學(xué)性能，保證產(chǎn)品的成形加工性

對(duì)于鐵素體不銹鋼來(lái)說(shuō)，平整最重要的目的是改善力學(xué)性能。鐵素體不銹鋼，也包括一些低碳馬氏體鋼，退火后和其他軟鋼一樣在拉伸變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生“屈服延伸現(xiàn)象”，表面上產(chǎn)生絨狀或樹(shù)枝狀的不均勻變形花紋，即所謂滑移線。這種材料在隨后加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)“折皺”和“荷葉邊”，嚴(yán)重?fù)p壞產(chǎn)品的價(jià)值。為消除這種缺陷，需要對(duì)帶鋼作適當(dāng)?shù)妮p冷軋 (平整)，使其預(yù)先產(chǎn)生一個(gè)均勻的永久變形，從而在拉伸變形中不產(chǎn)生“屈狀延伸”。

● 修正板形，得到平直的鋼板

不論什么鋼種、什么用途都要求鋼板平直，而退火酸洗和修磨后的帶鋼板形一般不理想，需通過(guò)平整來(lái)修正。Ni 系不銹鋼和高碳Cr 不銹鋼不存在控制延伸率的問(wèn)題，修正板形遂成為主要目的。

● 根據(jù)用戶(hù)的使用要求，加工光面或麻面板，并改善表面質(zhì)量

不銹鋼根據(jù)用途不同，表面狀態(tài)有光面和麻面之分。光面板要求具有良好的光潔度，需用光潔度很高的軋輥平整；而麻面板是一種無(wú)光澤板，需要用打毛處理的軋輥平整。除此之外，帶鋼上的某些表面缺陷通過(guò)平整壓下也可以有所改善。

工藝簡(jiǎn)介

由于 430 鋼種的特殊性，冷軋退火后的 430 不銹鋼必須經(jīng)過(guò)平整達(dá)到 0.4 % 以上的延伸率才能夠使用。一般會(huì)將根據(jù) 430 不銹鋼的厚度，配置兩套不同的工藝參數(shù)，見(jiàn)表 1。

常見(jiàn)問(wèn)題與控制手段

板形問(wèn)題

生產(chǎn) 430 不銹鋼時(shí)為了保證延伸率大于 0.4 %，必須施加一定的軋制力，因此在生產(chǎn) 430 不銹鋼時(shí)對(duì)于板形的控制尤為重要和困難。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于 430 薄料而言由于軋機(jī)軋制穩(wěn)定性較差，往往在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)采取“松邊”軋制的策略，也就意味著冷帶退火酸洗機(jī)組退火前的帶鋼大都存在一定程度的雙邊浪現(xiàn)象。在經(jīng)過(guò)退火后必須有一定的冷卻時(shí)間才能使帶鋼的內(nèi)應(yīng)力完全釋放，從而消除浪形。但在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高產(chǎn)量，退火機(jī)組大都采取高溫、高速退火的工藝，沒(méi)有足夠的時(shí)間讓帶鋼進(jìn)行冷卻。而為了保證 430 不銹鋼的延伸率平整機(jī)組又必須使用大軋制力來(lái)生產(chǎn)，這就提高了平整時(shí)對(duì)板形的控制要求。

● 工藝特點(diǎn)

① 平整機(jī)組常用的控制模式有：壓力控制方式、延伸率控制方式和位置控制方式。對(duì)于不銹鋼平整而言，一般采用前兩種模式。

② 平整機(jī)組工作輥一般為凸輥，常見(jiàn)凸度值為：0.15、0.25、0.45 mm。凸度的配置原則為：帶鋼越薄，要求相應(yīng)軋輥凸度就越大；帶鋼越硬，要求相應(yīng)軋輥凸度就越大；帶鋼的延伸率大，要求相應(yīng)軋輥凸度就越大。

③ 平整時(shí)的板形控制原則為:出現(xiàn)中浪，則加大軋制力，減小出入口張力；出現(xiàn)雙邊浪，則減小軋制力，增大出入口張力；出現(xiàn)單邊浪，則減小該側(cè)軋制力。

● 控制手段

通過(guò)大量的生產(chǎn)實(shí)踐，430的板形問(wèn)題根據(jù)帶鋼厚度可分類(lèi)為：對(duì)于 430 薄料往往產(chǎn)生的是雙邊浪；對(duì)于 430 厚料而言往往產(chǎn)生的是中浪。在實(shí)際生產(chǎn)中，要消除板形缺陷就必須根據(jù)不同的來(lái)料厚度選擇不同的平整參數(shù)，而且還要根據(jù)退火工藝、天氣的變化對(duì)平整參數(shù)作適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和調(diào)整。常規(guī) 1250 mm 寬度430 平整參數(shù)，見(jiàn)表 2。

① 對(duì)于 430 薄料，應(yīng)選取大凸度的平整工作輥，采取兩道次平整。第一道次選擇大軋制力平整，確保 430 不銹鋼的延伸率；第二道次采取較小的軋制力平整，確保產(chǎn)品的板形受控。如果發(fā)生延伸率不足的情況則可增加平整道次。對(duì)于 430 厚料，則應(yīng)選取小凸度的平整工作輥，一般一道次平整即可達(dá)到延伸率。為了避免中浪缺陷的產(chǎn)生，軋制力不宜過(guò)小。如果發(fā)生延伸率不足或板形問(wèn)題則可增加平整道次。

② 根據(jù)天氣變化，適當(dāng)調(diào)整平整輥凸度。每年的 11 月至次年 4 月由于環(huán)境溫度較低帶鋼變硬，應(yīng)采取大凸度的平整輥；相反 5 月—10 月應(yīng)采取小凸度的平整輥。

③ 根據(jù)退火工藝的變化，及時(shí)調(diào)整平整參數(shù)。如果退火工藝變化導(dǎo)致了帶鋼性能改變，則平整機(jī)組的參數(shù)也要相應(yīng)的優(yōu)化。例如，企業(yè)為了進(jìn)一步提高退火機(jī)組的產(chǎn)量，提高了退火機(jī)組的速度。新工藝的執(zhí)行往往存在一定的不穩(wěn)定性，這時(shí)平整機(jī)組必須立刻根據(jù)新退火工藝下的帶鋼性能來(lái)決定如何調(diào)整平整參數(shù)。如果帶鋼變軟，則必須使用小凸度的平整輥同時(shí)減少軋制力；相反則使用大凸度的平整輥同時(shí)增大軋制力。否則，退火工藝的調(diào)整往往會(huì)引起一批 430 產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。延伸率過(guò)大會(huì)造成“麻點(diǎn)”缺陷，延伸率不足則增加了平整道次。

表 1 平整輥型及道次選擇

輥型/mm 板厚/mm 軋制力/t 基準(zhǔn)道次張力/t入口 出口0.45 0.3≤H≤0.5 720~780 2 5.6 5.6 0.45 0.5

卷取折痕問(wèn)題

卷取折痕缺陷是 430 不銹鋼生產(chǎn)中不可回避的問(wèn)題。由于 430 不銹鋼的材質(zhì)“偏軟”、延伸性好，在冷軋后續(xù)生產(chǎn)機(jī)組卷取時(shí)，因?yàn)榫硗残螤罹炔粔蚝没驇т撟陨眍^部的略微“上翹”都會(huì)產(chǎn)生橫向的折痕，稱(chēng)之為卷取折痕。因?yàn)槠秸麢C(jī)組的張力比一般的退火酸洗機(jī)組、重卷機(jī)組大，所以平整機(jī)組在生產(chǎn) 430 時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生卷取折痕缺陷。

430 平整時(shí)卷取折痕控制手段：

① 帶鋼卷取前，先在卷筒外套一只鋼套筒，帶鋼卷取時(shí)包裹在鋼套筒上。這樣做的優(yōu)點(diǎn)就是用形狀精度好的鋼套筒來(lái)替代卷取機(jī)本身的卷筒，在卸卷時(shí)將鋼套筒同鋼卷一起卸下。使用鋼套筒的缺點(diǎn)是需要較多的鋼套筒來(lái)周轉(zhuǎn)，從而增加了成本，且鋼套筒的運(yùn)輸及存放也會(huì)帶來(lái)麻煩。

② 帶鋼穿帶過(guò)程中，在帶鋼頭部與卷筒之間墊入瓦楞紙或羊毛氈，來(lái)緩沖帶鋼頭部“上翹”給后續(xù)帶鋼帶來(lái)的折痕。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在 430 不銹鋼平整時(shí)，根據(jù)帶鋼厚度進(jìn)行區(qū)分，對(duì)于厚料采取墊入一張 3 m 長(zhǎng)羊毛氈的方式；對(duì)于薄料采取墊入一張 3 m 長(zhǎng)瓦楞紙的方式，最為經(jīng)濟(jì)有效。

③ 制作一只橡膠套筒，用橡膠套筒取代方法 ① 中的鋼套筒，如圖 1 所示。因?yàn)閹т擃^部在卷取時(shí)落在橡膠套筒的凹槽內(nèi)，所以使用橡膠套筒且可以保證卷取時(shí)的真圓度又可以緩沖帶鋼頭部“上翹”給后續(xù)帶鋼帶來(lái)的影響。一只橡膠套筒的制作成本約為 6~8 萬(wàn)元，使用壽命一般為 1 年。

墊紙壓痕問(wèn)題

墊紙壓痕缺陷是由于墊紙本身“起筋”，墊入帶鋼后導(dǎo)致帶鋼表面產(chǎn)生壓痕缺陷，往往發(fā)生在 430 薄帶鋼鋼卷上。由于墊紙壓痕缺陷是在卷取墊紙時(shí)產(chǎn)生的且難以發(fā)覺(jué)，因此漏檢會(huì)給企業(yè)帶來(lái)不少的損失。

圖1 帶凹槽的橡膠套筒示意圖

430 平整時(shí)墊紙壓痕控制手段：常規(guī)墊紙?jiān)O(shè)備輥系中墊紙導(dǎo)向輥較少，墊紙容易折疊、起筋。可以在墊紙機(jī)區(qū)域增加導(dǎo)向輥用于墊紙的展平，減少墊紙折疊的可能，從而杜絕墊紙壓痕缺陷的發(fā)生，見(jiàn)圖 2。

圖2 增加導(dǎo)向輥后的墊紙狀態(tài)

[1] 王憲玉，顧培松. SUS不銹鋼的冷軋工藝及質(zhì)量. 軋鋼，2002, 19(1)：36-38

[2] 趙誠(chéng)，吳新貴. 平整對(duì)提高不銹鋼冷軋帶鋼質(zhì)量的作用及控制. 山西冶金，2003，26(3)：22-23

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上海交通大學(xué)，上海 200030