SUS430 不銹鋼平整質量控制手段

供稿|王 佳

WANG Jia

SUS430 不銹鋼平整質量控制手段

Some Quality Control Methods of SUS430 Stainless Steel Flattening

供稿|王 佳

WANG Jia

內容導讀

平整工序作為不銹鋼冷軋生產最后一道關鍵工序，有其重要的作用和意義。在實際生產過程中，平整機組430不銹鋼來料成本相當高，因此430不銹鋼平整質量尤為重要，可以說430不銹鋼平整質量的高低決定了企業430產品能否實現盈利。文章介紹了430不銹鋼帶鋼平整時常見的問題及一些特殊的質量控制手段。

SUS 430 不銹鋼也稱 1Cr17不銹鋼，是一種鐵素體不銹鋼，具有良好的耐蝕性能，導熱性能比奧氏體不銹鋼好，熱膨脹系數比奧氏體不銹鋼小，焊縫部位機械性能好。430 不銹鋼主要用于建筑裝飾用、燃油燒嘴部件、家庭用器具、家電部位等領域。其通常的冷軋生產工藝為：不銹鋼熱帶退火酸洗—20輥軋機 (五機架連軋) —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，其質量水平的高低直接影響了企業的盈利水平。

離線平整工藝

平整的目的

● 改善力學性能，保證產品的成形加工性

對于鐵素體不銹鋼來說，平整最重要的目的是改善力學性能。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會產生“屈服延伸現象”，表面上產生絨狀或樹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會出現“折皺”和“荷葉邊”，嚴重損壞產品的價值。為消除這種缺陷，需要對帶鋼作適當的輕冷軋 (平整)，使其預先產生一個均勻的永久變形，從而在拉伸變形中不產生“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，需通過平整來修正。Ni 系不銹鋼和高碳Cr 不銹鋼不存在控制延伸率的問題，修正板形遂成為主要目的。

● 根據用戶的使用要求，加工光面或麻面板，并改善表面質量

不銹鋼根據用途不同，表面狀態有光面和麻面之分。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平整壓下也可以有所改善。

工藝簡介

由于 430 鋼種的特殊性，冷軋退火后的 430 不銹鋼必須經過平整達到 0.4 % 以上的延伸率才能夠使用。一般會將根據 430 不銹鋼的厚度，配置兩套不同的工藝參數，見表 1。

常見問題與控制手段

板形問題

生產 430 不銹鋼時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 430 不銹鋼時對于板形的控制尤為重要和困難。根據經驗，對于 430 薄料而言由于軋機軋制穩定性較差，往往在實際生產中會采取“松邊”軋制的策略，也就意味著冷帶退火酸洗機組退火前的帶鋼大都存在一定程度的雙邊浪現象。在經過退火后必須有一定的冷卻時間才能使帶鋼的內應力完全釋放，從而消除浪形。但在企業的實際生產過程中，為了提高產量，退火機組大都采取高溫、高速退火的工藝，沒有足夠的時間讓帶鋼進行冷卻。而為了保證 430 不銹鋼的延伸率平整機組又必須使用大軋制力來生產，這就提高了平整時對板形的控制要求。

● 工藝特點

① 平整機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。對于不銹鋼平整而言，一般采用前兩種模式。

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

③ 平整時的板形控制原則為:出現中浪，則加大軋制力，減小出入口張力；出現雙邊浪，則減小軋制力，增大出入口張力；出現單邊浪，則減小該側軋制力。

● 控制手段

通過大量的生產實踐，430的板形問題根據帶鋼厚度可分類為：對于 430 薄料往往產生的是雙邊浪；對于 430 厚料而言往往產生的是中浪。在實際生產中，要消除板形缺陷就必須根據不同的來料厚度選擇不同的平整參數，而且還要根據退火工藝、天氣的變化對平整參數作適當的優化和調整。常規 1250 mm 寬度430 平整參數，見表 2。

① 對于 430 薄料，應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，確保產品的板形受控。如果發生延伸率不足的情況則可增加平整道次。對于 430 厚料，則應選取小凸度的平整工作輥，一般一道次平整即可達到延伸率。為了避免中浪缺陷的產生，軋制力不宜過小。如果發生延伸率不足或板形問題則可增加平整道次。

② 根據天氣變化，適當調整平整輥凸度。每年的 11 月至次年 4 月由于環境溫度較低帶鋼變硬，應采取大凸度的平整輥；相反 5 月—10 月應采取小凸度的平整輥。

③ 根據退火工藝的變化，及時調整平整參數。如果退火工藝變化導致了帶鋼性能改變，則平整機組的參數也要相應的優化。例如，企業為了進一步提高退火機組的產量，提高了退火機組的速度。新工藝的執行往往存在一定的不穩定性，這時平整機組必須立刻根據新退火工藝下的帶鋼性能來決定如何調整平整參數。如果帶鋼變軟，則必須使用小凸度的平整輥同時減少軋制力；相反則使用大凸度的平整輥同時增大軋制力。否則，退火工藝的調整往往會引起一批 430 產品質量出現問題。延伸率過大會造成“麻點”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

卷取折痕問題

卷取折痕缺陷是 430 不銹鋼生產中不可回避的問題。由于 430 不銹鋼的材質“偏軟”、延伸性好，在冷軋后續生產機組卷取時，因為卷筒形狀精度不夠好或帶鋼自身頭部的略微“上翹”都會產生橫向的折痕，稱之為卷取折痕。因為平整機組的張力比一般的退火酸洗機組、重卷機組大，所以平整機組在生產 430 時經常會發生卷取折痕缺陷。

430 平整時卷取折痕控制手段：

① 帶鋼卷取前，先在卷筒外套一只鋼套筒，帶鋼卷取時包裹在鋼套筒上。這樣做的優點就是用形狀精度好的鋼套筒來替代卷取機本身的卷筒，在卸卷時將鋼套筒同鋼卷一起卸下。使用鋼套筒的缺點是需要較多的鋼套筒來周轉，從而增加了成本，且鋼套筒的運輸及存放也會帶來麻煩。

② 帶鋼穿帶過程中，在帶鋼頭部與卷筒之間墊入瓦楞紙或羊毛氈，來緩沖帶鋼頭部“上翹”給后續帶鋼帶來的折痕。根據經驗，在 430 不銹鋼平整時，根據帶鋼厚度進行區分，對于厚料采取墊入一張 3 m 長羊毛氈的方式；對于薄料采取墊入一張 3 m 長瓦楞紙的方式，最為經濟有效。

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。因為帶鋼頭部在卷取時落在橡膠套筒的凹槽內，所以使用橡膠套筒且可以保證卷取時的真圓度又可以緩沖帶鋼頭部“上翹”給后續帶鋼帶來的影響。一只橡膠套筒的制作成本約為 6~8 萬元，使用壽命一般為 1 年。

墊紙壓痕問題

墊紙壓痕缺陷是由于墊紙本身“起筋”，墊入帶鋼后導致帶鋼表面產生壓痕缺陷，往往發生在 430 薄帶鋼鋼卷上。由于墊紙壓痕缺陷是在卷取墊紙時產生的且難以發覺，因此漏檢會給企業帶來不少的損失。

圖1 帶凹槽的橡膠套筒示意圖

430 平整時墊紙壓痕控制手段：常規墊紙設備輥系中墊紙導向輥較少，墊紙容易折疊、起筋?？梢栽趬|紙機區域增加導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生，見圖 2。

圖2 增加導向輥后的墊紙狀態

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

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

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上海交通大學，上海 200030