冷軋抗菌不銹鋼SUS304Cu研制開(kāi)發(fā)

供稿|王魯寧，楊春光 / WANG Lu-ning, YANG Chun-guang

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文章簡(jiǎn)述了本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司與中科院金屬研究所合作開(kāi)發(fā)抗菌不銹鋼SUS304Cu鋼種的試制過(guò)程，通過(guò)與中科院金屬研究所討論并最終確定了關(guān)鍵工藝控制參數(shù)，并編制了生產(chǎn)試制方案。通過(guò)本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司的工藝流程生產(chǎn)出厚度規(guī)格為0.4、0.5和1.0 mm的SUS304Cu(2B)不銹鋼冷軋產(chǎn)品，其力學(xué)性能、抗菌性能、表面質(zhì)量滿足要求，達(dá)到了高端廚具、餐具、醫(yī)療器具等用途的使用要求。

在普通SUS304Cu帶鋼目標(biāo)厚度規(guī)格進(jìn)行冷軋生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行抗菌處理。敬和民等[1]研究認(rèn)為，使抗菌金屬元素Cu在不銹鋼基體內(nèi)以一定的大小、形態(tài)均勻彌散地析出，并保證析出相的體積百分比，可以在不降低普通不銹鋼的力學(xué)性能和抗腐蝕性能的情況下，賦予產(chǎn)品優(yōu)異的抗菌性能。目前被廣泛應(yīng)用于水槽、廚具、餐具以及醫(yī)用等領(lǐng)域，市場(chǎng)需求量較大。本鋼不銹鋼冷軋丹東有限責(zé)任公司與中科院金屬研究所共同制定的抗菌不銹鋼SUS304Cu生產(chǎn)工藝先后成功研制開(kāi)發(fā)出厚度為0.4、0.5和1.0 mm的SUS304Cu冷軋不銹鋼產(chǎn)品，其力學(xué)性能指標(biāo)滿足設(shè)定要求，抗菌率達(dá)到>99.9%的預(yù)期目標(biāo)，而且表面質(zhì)量、板形均良好，得到用戶的認(rèn)可。

生產(chǎn)工藝

SUS304Cu生產(chǎn)工藝流程：SUS304Cu(No.1)→軋制→退火酸洗→罩式爐退火→二次酸洗→平整機(jī)組→重卷拉矯→檢驗(yàn)→包裝繳庫(kù)→發(fā)貨。

冷軋?jiān)?/h3>

本鋼目前只有不銹鋼的冷軋生產(chǎn)工序，所以對(duì)于冷軋?jiān)现荒懿捎猛赓?gòu)的方式獲得。

軋制工藝

本鋼采用20輥森吉米爾軋機(jī)對(duì)帶鋼進(jìn)行軋制。本鋼之前無(wú)SUS304Cu鋼種的軋制經(jīng)驗(yàn)，為達(dá)到良好的板形和目標(biāo)厚度，根據(jù)該鋼種的特性以及先期軋制不銹鋼的數(shù)據(jù)累積，制定SUS304Cu軋制工藝。同時(shí)在軋制過(guò)程中嚴(yán)格控制帶鋼的道次壓下量和軋制速度等工藝參數(shù)，并制定換輥原則。本次試制采用原料厚度為2.5 mm，軋制目標(biāo)厚度分別為0.4、0.5、1.0 mm，分別經(jīng)11道次、9道次和5道次軋制。第一道次規(guī)定較大的壓下量，要求壓下量至少達(dá)到25%，中間道次壓下率按1%~1.5%逐漸降低，最后一道次的壓下量要求不高于10%，以保證板形和厚度精度[2]。故本次試軋制的第一道次壓下率根據(jù)不同目標(biāo)厚度規(guī)格規(guī)定為25%~28%，最后一道次壓下率為8%~10%。軋制過(guò)程中厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)、板形儀等設(shè)備均投入使用，并且時(shí)刻注意帶鋼的表面質(zhì)量情況。

退火、酸洗工藝

SUS304Cu鋼種的再結(jié)晶一般從900℃開(kāi)始，在1050~1200℃之間完成。隨著退火溫度的升高，晶粒粗化，硬度降低。如果晶粒過(guò)于粗大，不僅使帶鋼表面粗糙，而且會(huì)影響加工性能，對(duì)耐晶間腐蝕也有影響。所以，必須嚴(yán)格控制退火溫度，以免造成不良影響。根據(jù)SUS304Cu的鋼種特性，為保證產(chǎn)品的力學(xué)性能，退火目標(biāo)溫度設(shè)定在1095℃。退火后進(jìn)行一次酸洗，將帶鋼表面的氧化鐵皮清洗干凈，并形成致密的Cr2O3鈍化膜。

SUS304Cu鋼種在CAPL線的退火工藝見(jiàn)表1。

表1 CAPL退火工藝

一次酸洗后對(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2。由檢驗(yàn)結(jié)果可知，該卷鋼的力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 一次酸洗后帶鋼力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果

罩式爐退火

為保證基體中的Cu元素析出，從而使其具有抗菌性能，需對(duì)該鋼種進(jìn)行罩式爐退火，罩式爐退火工藝如表3。

表3 罩式爐退火工藝

平整工藝

根據(jù)帶鋼的厚度和生產(chǎn)的要求，對(duì)平整輥粗糙度和凸度進(jìn)行明確要求，平整輥要求粗糙度0.2 μm；厚度0.4 mm和厚度0.5、1.0 mm的帶鋼分別采用凸度為0.35 mm和0.20 mm的平整輥進(jìn)行軋制，平整工藝參數(shù)見(jiàn)表4。平整時(shí)還要根據(jù)板形適當(dāng)調(diào)整平整輥的傾斜。

表4 平整工藝參數(shù)

重卷拉矯工藝

重卷拉矯可以進(jìn)一步保證板形，其拉矯工藝參數(shù)的設(shè)定如表5。按訂貨重量對(duì)其分卷，最后經(jīng)由檢驗(yàn)→包裝繳庫(kù)→發(fā)貨。

結(jié)果分析

化學(xué)成分

按JIS G4305—2005標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SUS304Cu鋼種的原料進(jìn)行化學(xué)成分分析，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6，產(chǎn)品化學(xué)成分滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

表5 拉矯工藝參數(shù)

表6 SUS304Cu鋼化學(xué)成分檢驗(yàn)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

力學(xué)性能

按GB/T 228和GB/T 4340.1要求對(duì)拉伸性能和硬度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7，各項(xiàng)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

表7 力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果

抗菌性能

本次試制的SUS304Cu抗菌不銹鋼的成品樣片經(jīng)由廣州微生物分析檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)將未經(jīng)過(guò)固溶處理的SUS304Cu和普通SUSU304樣片進(jìn)行檢驗(yàn)對(duì)比，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 SUS304Cu不同處理方的抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表8可知，SUS304Cu抗菌不銹鋼冷軋產(chǎn)品的抗菌率達(dá)到>99.9%的預(yù)期目標(biāo)。

表面質(zhì)量

SUS304Cu抗菌不銹鋼的表面質(zhì)量檢查在重卷拉矯后進(jìn)行，采用目視和記錄的方式，最終產(chǎn)品表面質(zhì)量較好，色澤均勻，符合客戶要求。

結(jié)束語(yǔ)

(1) 本次SUS304Cu的試制的工藝流程設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)制定合理，所生產(chǎn)0.4、0.5、1.0 mm的SUS304Cu (2B)冷軋不銹鋼卷的力學(xué)性能、抗菌性能、表面質(zhì)量、厚度精度及板形均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

(2) 本次試制的SUS304Cu(2B)不銹鋼冷軋產(chǎn)品完全滿足高端廚具、餐具、醫(yī)療器具等用途的使用要求，并得到用戶好評(píng)，為下一步深入開(kāi)拓抗菌不銹鋼市場(chǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。