SUS321含鈦不銹鋼材料的非純氫退火生產方法

余敘斌 欒久成 湯福朋

摘要：近十年來，隨著我國不銹鋼消費市場發展，對不銹鋼品質要求越來越高。同時隨著環保的要求，綠色制造形成一種主流。不銹鋼光亮退火爐就是一種新的綠色無污染生產寬幅不銹鋼設備，國內各不銹鋼生產企業紛紛投資建設不銹鋼光亮退火線。本文主要是采用氨分解氣做保護氣氛，進行含鈦不銹鋼帶光亮固溶處理的方法。

關鍵詞：含鈦不銹鋼;SUS321;光亮退火;氨分解氣

前言

本文介紹一種含鈦不銹鋼材料（SUS321）的非純氫光亮退火熱處理（固溶處理）的生產方式。具體來說就是用于生產光亮SUS321冷軋不銹鋼帶，即在不影響機械性能的前提下使用氨分解氣可以生產出光亮不銹鋼帶。

1 SUS321含鈦不銹鋼材料概述

SUS321 不銹鋼是 Ni-Cr 型奧氏體不銹鋼，SUS321 不銹鋼中的鈦不但作為穩定化元素存在，提高了其耐晶間腐蝕的能力;而且它在 SUS304 基礎上通過添加鈦元素避免了焊接敏化，在敏化溫度范圍（425～815℃）內服役時具有優異的高溫性能，耐氧化和耐蠕變能力，SUS321不銹鋼也是熱強鋼種的一種， 該鋼種在耐高溫方面比 316L 要好的多。國內生產不銹鋼是在 50 年代初，相比起步較早，但是發展緩慢。另外在不銹鋼產量、不銹鋼產品質量以及配套供應及不銹鋼鋼種結構等方面與發達國家相比差距較大。伴隨著我國經濟的高速發展，鋼鐵市場對不銹鋼的需求量持續增加，2003 年中國成為全球最大的不銹鋼消費市場，同時也是全球不銹鋼產量增長最快的國家，2003年不銹鋼產量同比增長 105 %，使中國一躍成為亞洲第三大不銹鋼生產國。2005 年到 2007 年以來，在不銹鋼原材料價格上漲的驅動下，不銹鋼的價格出現了水漲船高的局面，一浪高過一浪。2008 年受全球金融危機的影響，鋼鐵價格一落千丈，經過 6 年的恢復終于在 2014 年開始復蘇。CRU 統計數據顯示，2004 年歐美國家奧氏體不銹鋼的比重為 75.6%，比上年下降了 0.6 個百分點，從而帶動了全球奧氏體不銹鋼比重的下降。到 2010 年，全球 200系不銹鋼的比例也從上年的 8%增加到 17%;400 系列不銹鋼產量的占比將從 2003 年的 21%增加到 29%，而 300 系列不銹鋼的比例在未來幾年里將逐步下降。2013 年以后奧氏體不銹鋼的應用又進入一個新的時代，中國不銹鋼企業也開始大力開發和生產奧氏體不銹鋼。近年來，中國為了滿足不銹鋼日益增長的需求，不斷快速增加新的產能。中國政府頒布了新的鋼鐵發展政策，對鋼廠的數量、生產規模及生產類型等做了明確的規定和限制，但是，大量新增產能正陸續發揮作用，使得鋼產量增長勢頭強勁，出現了嚴重的產能過剩。鋼鐵價格一度在 2013 年下半年到 2014 年上半年出現了白菜價。但不銹鋼的價格卻波動不大，尤其是一些新鋼種的價格反而步步高升，更加堅定了不銹鋼企業開發不銹鋼新品種的決心。

2現有技術

我國早期的含鈦不銹鋼牌號最典型的是GB/T4239-1991中的1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni10Ti，相當于美國牌號SUS321，現在的GB/T3280-2007標準中是06Cr18Ni11Ti。目前傳統的SUS321不銹鋼帶退火生產方法有兩種，一種是空氣爐退火噴水冷卻，然后酸洗平整得到2B面不銹鋼帶;另一種是使用純氫保護氣退火，得到光亮表面不銹鋼帶，其缺點如下：

1.第一種方法制成的不銹鋼帶需要酸洗，其成本很高且環保要求很嚴，小規模企業無法通過環評及投資費用分攤;另外空氣中的氮氣與SUS321中的微量鈦發生化學反應易在表面形成TiO2薄膜，從而提高了退火后的表面硬度。

2.經過酸洗的鋼帶需要平整機平整，一方面平整機的價格不低，另一方面平整后的表面為2B 面，表面的光澤度不高。

3.第二種方法制成的不銹鋼帶表面光亮，與軋制表面無大的區別，但因為使用純氫退火，其退火成本約為氨分解氣退火的3倍，且需要附近有高壓超純氫提供點，運輸安全不容忽視。

3本方法內容

本方法要解決的問題是提供一種生產含鈦不銹鋼帶光亮退火的方法。采用該方法生產的含鈦不銹鋼帶，不僅機械性能與純氫相似，表面光澤度與純氫退火一致，最關鍵的優勢是制造成本較低且無環保風險。

為解決上述問題，采取以下技術步驟（以0.2mm厚度的冷軋SUS321不銹鋼帶為例）：

（1）軋制

目前國內基本使用張家港浦項SUS321冷軋不銹鋼卷板，針對0.1-0.3mm厚度的成品鋼帶選擇0.7mm厚度的冷軋卷板，采用多輥精密軋機冷軋，軋制液必須是精密壓延油，軋制張力控制在100-300N/mm2，前2道次張力一定要控制在最下限，以防帶材寬度被拉窄。將0.7mm坯料經5-6道次直軋至0.2mm，厚度控制在+/-0.01mm，工作輥選用M2材質，工作輥表面粗糙度控制在≤0.3um，這樣可以大大改善鋼帶表面質量，盡量使軋制后的帶材表面粗糙度≤0.3um。

（2）清洗

將軋制好的半成品在脫脂清洗機組上以60m/min的速度脫除軋制時殘留在帶材表面的軋制油，速度太快清洗質量不行，這將嚴重影響退火后的表面質量，最后表面張力控制在40達因以上，為退火作準備;

（3）非純氫光亮退火（固溶處理）

將清洗后的帶材在連續氨分解氣光亮退火爐（非純氫）上進行。選擇固溶處理溫度1100-1130℃，在正常溫度范圍（920-1150℃）的最上限進行，以9米加熱段的連退線為例退火速度選擇15M/min，比常規速度快25%，爐內張力系數嚴格控制在0.4-0.45Kg/mm2。退火后的硬度保持在HV170以下。

（4）拉矯分剪包裝

將退火后的材料進行小張力拉矯，保證硬度要求，然后按客戶要求的尺寸分剪包裝入庫。

4總結

本帶材采用上述工藝，具有如下優點：

1.制造成本低，有很強的競爭力;

2.環境風險小，完全不需要酸洗工序;

3.表面質量高，退火后是BA面，與純氫退火無異，比酸洗2B表面要高;

4.硬度、抗拉強度等機械性能與純氫退火非常接近，完全不影響使用;

5.通過高溫快速退火工藝，一方面降低退火時表面TiO2薄膜的形成，另一方面也提高了產能。

參考文獻

[1]GB/T 3280-2007 不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶：表16.

[2]GB/T 4239-1991 不銹鋼和耐熱鋼冷軋鋼帶：表1.