省略冷轧前退火的SUS304不锈钢冷轧板制造方法.pdf

省略冷轧前退火的SUS304不锈钢冷轧板制造方法，其包括冶炼、浇铸、热轧、冷却、酸洗、冷轧、固溶处理、酸洗工序；其中，板坯加热温度1270℃以上，热轧前用热卷箱保温，终轧温度1000℃以上；轧后冷却，冷却速度25～40℃/s，至卷取温度601～650℃卷取；卷取后在≤60分钟将热轧卷置入水槽冷却，冷却时间≥5小时后取出。本发明使SUS304在热加工过程中尽可能地均匀晶粒，避免由于碳化物析出而发生的腐蚀现象，实现了采用离线固溶处理起到的同样效果，使其在冷加工过程前可以不需要进行离线固溶处理，同时解决由于取消离线固溶处理过程而给SUS304热轧卷氧化皮结构带来变化的问题。

1.  省略冷轧前退火的SUS304不锈钢冷轧板制造方法，其包括冶炼、浇铸、热轧、冷却、酸洗、冷轧、固溶处理、酸洗工序；其中，板坯加热温度控制在1270℃以上，热轧之前需采用热卷箱保温，热轧终轧温度保持在1000℃以上；终轧之后冷却，冷却速度保持在25～40℃/s，直至卷取温度601℃～650℃卷取；卷取后在≤60分钟将热轧卷置入水槽冷却，冷却时间≥5小时后取出。

2.  如权利要求1所述的省略冷轧前退火的SUS304不锈钢冷轧板制造方法，其特征在于，所述的热轧终轧温度高于1050℃。

3.  如权利要求1所述的省略冷轧前退火的SUS304不锈钢冷轧板制造方法，其特征在于，第一次酸洗前还可以进行预处理，其包括破磷、喷丸处理，破磷延伸率1.5％～2.0％；喷丸用丸粒尺寸为0.1mm，流量为1000～1250kg/min，喷丸速度为78m/s～85m/s。

省略冷轧前退火的SUS304不锈钢冷轧板制造方法
技术领域
本发明涉及不锈钢冷轧板制造方法，特别涉及省略冷轧前退火的SUS304不锈钢冷轧板制造方法。
背景技术
传统的SUS304奥氏体不锈钢冷轧板，其生产过程如下：
热加工过程→离线固溶→酸洗→冷加工过程→离线固溶→酸洗。
由于SUS304奥氏体不锈钢的含碳量较高(≥0.03％)，因此在SUS304的热加工过程之后必须对其进行离线固溶处理，该处理的目的主要有两个：1、重新固溶在热加工过程中析出的铬-铁碳化物(主要是M₂₃C₆)，以防止在使用或酸洗过程中发生腐蚀问题；2、均匀化奥氏体晶粒，以改善SUS304的冷加工性能。现今，国内外的一些研究机构已经开始进行设备和工艺的改进，目的是为了改变奥氏体不锈钢热加工过程后必须进行离线固溶处理的局面。
中国专利CN1292847C公布了一种奥氏体不锈钢热轧带材的制造方法和设备，该制造方法是在热轧过程中将轧件的终轧温度调节到高于1000℃且最好是高于1050℃的温度，随后，轧件在20秒内被淬火到低于600℃且最好是低于450℃的温度。该制造方法是配套专利申请人所在SMS迪马格股份公司提出的奥氏体不锈钢热轧带材的制造设备而言的，该设备的特殊之处在于其包含了一台生产薄连铸坯的弧弯式连铸机；在除鳞装置之后，其设置了一台感应式强加热机构，通过该机构使终轧温度足以调节出高于1000℃的理想终轧温度，其卷取机的能力也足够能卷起温度为400℃～650℃的热轧带材。
中国专利CN1788870A公布了一种“冷轧用热轧不锈带钢在线热处理方法”，该方法针对SUS304采用如下的在线热处理方法：板坯加热温度为1200℃～1300℃；粗轧速度2～5m/s，终轧温度1030℃～1120℃；精轧时，入口温度在1020℃～1100℃，连轧机轧制速度8～14m/s，总变形量大于70％，轧制出口温度达到1000℃以上。冷却采用层流冷却方式，卷取温度为350℃～600℃。
日本专利JP60255921A公布了一种“热轧奥氏体不锈钢板带制造方法”，该方法采用的终轧温度≥850℃，目的是为了固溶碳化物；热轧后迅速冷却，冷却速度≥10℃/s；卷取温度≤500℃。通过该热加工工艺可以在省略离线固溶处理过程的前提下以低成本制造出高质量的奥氏体不锈钢板带。
上述专利的关注点是通过改变SUS304热加工过程中采用的设备和工艺来优化热轧板的性能：
有的专利采用的来料为薄带连铸坯，而且终轧温度的保证是通过配置感应式强加热机构实现的，同时，其设备的卷取机能力也是非常强的；
有的专利要求的终轧温度较高，但并没有提供保证终轧温度的方法，而且要保证在其规定的卷取温度对热轧不锈带钢进行卷取，其设备的能力可能是不够的；
有的专利虽然卷取温度较低，但是终轧温度也较低，冷却速度较慢，在这样的情况下其碳化物析出量将不能保证完全避免，而较低的终轧温度也会导致热轧奥氏体不锈钢的强度大幅度增加，晶粒均匀性差；
有的专利也提到所采用的热加工优化过程可以省略冷加工过程前的离线固溶处理过程，但均未涉及到热加工工艺参数的改变是否会影响冷加工过程，而且也没有提及热加工工艺参数的改变将使冷加工过程作如何调整。
另外，根据实际情况，即使热轧卷的卷取温度很低，该热轧卷也需要很长的时间才能冷却到室温，在卷取完到冷却到室温的过程中，如果不采取一些快冷措施，就很难避免碳化物的析出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种省略冷轧前退火的SUS304不锈钢冷轧板的制造技术，使SUS304在热加工过程中尽可能地均匀晶粒和避免由于碳化物析出而发生的腐蚀现象，实现了SUS304采用离线固溶处理起到的同样效果，使其在冷加工过程前可以不需要进行离线固溶处理，同时解决由于取消冷加工过程前离线固溶处理过程而给SUS304热轧卷氧化皮结构带来变化的问题；得到的SUS304不锈钢冷轧板性能优良和传统SUS304冷轧板类似。
本发明的技术方案是：
省略冷轧前退火的SUS304不锈钢冷轧板制造方法，其包括冶炼、浇铸、热轧、冷却、酸洗、冷轧、固溶处理、酸洗工序；其中，板坯加热温度控制在1270℃以上，热轧之前需采用热卷箱保温，热轧终轧温度保持在1000℃以上；终轧之后冷却，冷却速度保持在25～40℃/s，直至卷取温度601℃～650℃卷取；卷取后在≤60分钟将热轧卷置入水槽冷却，冷却时间≥5小时后取出。
进一步，所述的热轧终轧温度高于1050℃。
又，本发明第一次酸洗预处理包括破磷、喷丸处理，破磷延伸率1.5％～2.0％；喷丸用丸粒尺寸为0.1mm，流量为1000～1250kg/min，喷丸速度为78m/s～85m/s。
在本发明方法中，
板坯温度控制在1270℃以上，并采用热卷箱，目的是为了保证热轧板的终轧温度高于1000℃，优选高于1050℃，使SUS304有足够的时间来均匀奥氏体晶粒；
终轧后冷却速度保持在25～40℃/s是为了保证SUS304在终轧到卷取的过程中不会产生碳化物析出现象；
卷取温度保持在601℃～650℃，目的是为了使热轧卷避开碳化物析出的敏感温度区间，卷取后有足够的时间将热轧卷置入水槽，但是考虑到卷取机的能力，其卷取温度要高于601℃；
卷取后需60分钟之内将热轧卷置入水槽，是为了避免其在置入水槽前发生碳化物析出现象，如图1所示为SUS304的TTP(Time-Temperature-Precipitation)曲线图，由该图可以看到650℃时碳化物析出的时间为60分钟。如超过60分钟在第一次酸洗时会产生晶尖腐蚀。
将卷取后的热轧卷置入水槽中冷却5小时后取出，其目的是：一、避免热轧卷板经卷取后，由于缓慢降温而导致的碳化物析出现象；二、将热轧卷冷到100℃以下，以加快物流的过程；
在酸洗预处理过程中，破鳞机采用1.5％～2.0％的延伸率，喷丸机所采用的丸粒尺寸为0.1mm，流量为1000～1250kg/min，喷丸速度为78m/s～85m/s。调整预处理工艺是为了清除SUS304热轧卷的第三层氧化皮，即Cr₂O₃和FeO·Cr₂O₃的尖晶石，该层氧化皮由于未采用离线固溶处理，和基体的结合非常紧密。
本发明的有益效果
与现有技术相比，本发明对SUS304热加工过程的工艺参数进行改进，使碳含量较高的SUS304奥氏体不锈钢尽可能地在热加工过程中均匀晶粒以保证一定的冷轧压下量能力以及减小残余应力，同时，该热加工过程也避免了由于碳化物析出而发生的晶间腐蚀现象。本发明对SUS304冷加工过程中的酸洗预处理工艺过程参数也进行了调整，该调整解决了由于省略离线固溶处理过程而造成的SUS304高温氧化皮结构发生改变的问题。该SUS304的其它冷加工过程和传统的SUS304一样，可以按传统SUS304的制造力式生产各种表面的SUS冷轧板。省略了SUS304冷轧前的离线固溶处理过程可以节省能源，降低制造成本。
附图说明
图1为本发明SUS304中M₂₃C₆的等温析出情况的示意图；
图2为本发明SUS304的金相组织照片；
图3为本发明直接冷轧退火试样的金相组织照片。
具体实施方式
实施例1
规格为3.5mm的SUS304热轧试验卷，其板坯温度1270℃，终轧温度1015℃，终轧后冷却速度30℃/s，卷取温度601℃。该试验卷卷取后到进入水箱的过程所用时间为21分钟。该SUS304钢的金相组织为晶粒均匀的固溶组织，如图2所示。
通过对比SUS304试验卷试样(文中编号为304-1)和传统SUS304的热轧退火态试样(文中编号为304-2)的晶间腐蚀率来判断SUS304试验卷的耐晶间腐蚀性，所采用的标准为GB/T 4334.4-2000《不锈钢硝酸-氢氟酸腐蚀试验方法》。不同状态SUS304晶间腐蚀率对比如表1所示。
表1不同状态SUS304晶间腐蚀率对比

可见，两状态试样的晶间腐蚀率基本一致。
通过对比SUS304试验卷试样和传统SUS304的热轧退火态试样的点腐蚀率来判断SUS304试验卷的耐点腐蚀性，所采用的标准为GB/T 17897-1999《不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法》。不同状态SUS304晶间腐蚀率对比如表2所示。
表2不同状态SUS304点腐蚀率对比

由表2可见，两状态试样的点腐蚀率基本一致。
将厚度为3.5mm的SUS304热轧卷酸洗后直接冷轧至1.03mm，压下率为70.57％，酸洗过程中，预处理工艺如下：
破磷机：延伸率保持在2.0％；喷丸机：所采用的丸粒尺寸为0.1mm，流量为1000kg/min，喷丸速度为78m/s。
酸洗后进行退火试验，采用的制度为1080℃保温3min后水冷。对省略冷轧前退火工序(后文称“直接冷轧退火”)的SUS304试样(文中编号为304-T)进行了各方面性能的检测，结果如下。
直接冷轧退火的SUS304试样，其力学性能如表3所示。
表3SUS304直接冷轧退火试样力学性能

直接冷轧退火试样的金相组织图如图3所示，该金相组织为典型的固溶退火组织，晶粒均匀，且有孪晶组织，晶粒度为7级。该金相组织和传统SUS304的冷轧退火试样的金相组织一致。
直接冷轧退火试样的点蚀率如表4所示。
表4

直接冷轧退火试样的晶间蚀率如表5所示。
表5

对SUS304直接冷轧退火试样进行了拉深和杯突试验。
对于深拉延试验，主要进行了一种规格的拉深试验，所采用的标准为GB/T15825.3-1995《金属薄板成形性能与实验方法(拉深与拉深载荷实验)》，即采用Φ110mm的试样进行拉深，试验过程中试样没有发生破裂，该SUS304的极限拉延比达到了2.2。
对于杯突试验，采用的标准为GB 4156-84《金属杯突试验方法(厚度0.2～2mm)》。
从上述金相、力学、腐蚀和成形试验结果可知，省略冷轧前退火工序的SUS304性能优良，可以提供给用户直接使用。
实施例2
SUS304奥氏体不锈钢的热加工工艺如下：板坯温度控制在1280℃，热连轧过程之前需采用热卷箱，热轧板的终轧温度为1000℃，终轧之后冷却速度保持在35℃/s，卷取温度610℃，卷取后36分钟时将热轧卷置入水槽，5小时后将热轧卷取出。
酸洗SUS304热轧卷的过程中，预处理工艺为：破磷机的延伸率为1.9％；喷丸机所采用的丸粒尺寸为0.1mm，流量为1050kg/min，喷丸速度为80m/s。
该实施例中，由于试样中SUS304的终轧温度较低，再结晶程度不足，导致强度提高，对后续冷轧过程有些影响。
实施例3
SUS304奥氏体不锈钢的热加工工艺如下：板坯温度控制在1290℃，热连轧过程之前需采用热卷箱，热轧板的终轧温度为1060℃，终轧之后冷却速度保持在25℃/s，卷取温度650℃，卷取后50分钟时将热轧卷置入水槽，5小时后将热轧卷取出。
酸洗SUS304热轧卷的过程中，预处理工艺为：破磷机的延伸率为1.5％；喷丸机所采用的丸粒尺寸为0.1mm，流量为1250kg/min，喷丸速度为85m/s。
此实施例虽然采用的终轧温度较高，但由于冷却速度较慢，所得的SUS304热轧板卷取温度较高，所以需要保证在60分钟内置入水中，否则有产生腐蚀的危险。1.5％的延伸率使其采用的流量和喷丸速度达到了1250kg/min和85m/s，这一改变对于氧化皮的清除是有帮助的。
实施例4
SUS304奥氏体不锈钢的热加工工艺如下：板坯温度控制在1280℃，热连轧过程之前需采用热卷箱，热轧板的终轧温度为1020℃，终轧之后冷却速度保持在40℃/s，卷取温度615℃，卷取后26分钟将热轧卷置入水槽，5小时后将热轧卷取出。
酸洗SUS304热轧卷的过程中，预处理工艺为：破磷机的延伸率为1.6％；喷丸机所采用的丸粒尺寸为0.1mm，流量为1100kg/min，喷丸速度为80m/s。
采用本发明的热加工工艺所获得的热轧卷板在晶粒的均匀性和碳化物的固溶方面基本能够达到冷加工过程前进行离线固溶处理的效果，因此，在冷轧前，经过本发明热加工工艺的热轧卷板就可以不进行离线固溶处理。采用本发明的冷加工工艺可以得到和传统SUS304冷轧板同样的效果。由于本发明可以降低热轧工业产品和冷轧产品的制造成本，其具有良好的发展前景。