分享：本钢SUS304钢种宽幅0.2 mm极薄规格冷轧产品试制

本钢技术研究院，辽宁　本溪　117000

摘要: 为进一步提高本钢不锈钢高附加值产品比例，树立本钢不锈钢品牌，本文采用本钢不锈钢现有工艺装备将2.5 mm厚度SUS304（No.1）冷轧用热轧原料通过二次轧程试制生产0.2 mm×1219 mm的SUS304（2B）冷轧产品，解决了生产过程中的控制难点并完成工艺定型，成品各项技术指标完全满足JIS G4305标准要求，且产品的厚度、精度、力学性能、板形以及表面质量均达到较好的水平，完全满足用户的使用要求。

SUS304钢种因具有良好的耐蚀性、耐热性和冲压、弯曲等热加工性特点，已成为应用最为广泛的奥氏体不锈钢钢种之一，如其冷轧板带产品被广泛应用于家庭用品，室内配管，汽车零部件，医疗器具，建筑材料，化学，食品工业，船舶零部件等[1]。随着国民经济的快速发展，人民生活水平的显著提高，我国不锈钢表观消费量总体呈逐年增长态势，为进一步扩宽不锈钢产品的使用范围及降低终端产品制造成本，借助一些辅助工艺，使得SUS304钢种的极薄规格产品的需求逐渐提升，且市场前景广阔。本次试制宽幅0.20 mm极薄规格产品采用复合压延工艺，将该厚度产品用于制作不锈钢锅及微波炉面板等用途。本钢不锈钢冷轧丹东有限责任公司全线设备先进，轧制产品精度高、板形质量好，达到国内领先水平。考虑轧机的设备能力及生产稳定性，本次试制采用二次轧程进行生产，最终成品的厚度精度、表面质量及力学性能均满足技术条件要求，并得到用户的认可，标志着本钢不锈钢已具备生产SUS304钢种极薄规格0.20 mm宽幅冷轧产品。

1.   实验材料及方法

1.1   冷轧原料

本次试制采用SUS304（No.1）冷轧用热轧原料，其规格、产品目标厚度及公差见表1。该卷化学成分及力学性能均满足JIS G4304标准的要求。

表  1  原料规格及目标厚度

牌号	原料规格/mm	质量/t	目标厚度/mm	公差/mm
SUS304	2.5×1250	19.87	0.20	±0.02

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1.2   工艺流程

本次试制采用两次轧程，具体工艺流程为：SUS304（No.1）→带钢准备机组→20辊森吉米尔轧机（一次轧程）→冷带退火酸洗机组→20辊森吉米尔轧机（二次轧程）→冷带退火酸洗机组→平整机组→重卷拉矫机组→检验→包装缴库→发货。

2.   生产试制情况

2.1   轧制试制情况

本次试制0.20 mm厚度的SUS304冷轧产品为本钢20辊森吉米尔轧机的设计极限规格，为保证试制成功，严格制定配辊工艺、轧制工艺以及相关的关键工艺控制点。

2.1.1   配辊工艺

为保证轧制平稳，保证板形，辊系配比见表2。

更换二中间辊过程中，检查背衬轴承，发现问题及时进行更换；轧辊上机前，对辊面、辊形进行检查，以保证轧制的稳定性以及带钢的板形和表面质量。

表  2  辊系配比及要求

辊系	配辊要求	辊径/mm
工作辊	粗轧Ra：0.5~0.6 µm， 精轧Ra：0.2~0.4 µm	62~65
一中间辊	锥长230 mm，锥度0.24%	102~105
二中间辊	惰辊凸度0.2 mm	170~172（驱），171~173（惰）

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2.1.2   轧制工艺

第一次轧程：按常规轧制生产，轧制目标厚度为0.60 mm，共计轧制9道次，表面质量、板形及厚度精度情况均良好。

第二次轧程：采用7道次进行轧制到目标厚度0.20 mm，设定的轧制工艺见表3。

表  3  SUS304冷轧产品厚度为0.20 mm的轧制工艺参数

道次	轧制力/t		出口厚度/mm	压下率/%	后张力/t	前张力/t	轧制速度/(m/min)
	设定值	实际值					设定值	实际值
1	530	535.6	0.450	25.0	10.0	13.5	200	166.1
2	480	470.3	0.378	16.0	11.5	12.4	400	350.8
3	450	452.9	0.324	14.3	11.1	11.9	400	380.6
4	440	449.7	0.280	13.5	10.2	11.1	400	385.7
5	430	438.5	0.245	12.6	9.4	10.5	400	392.4
6	420	430.1	0.216	11.8	8.6	9.4	400	395.6
7	380	391.5	0.200	7.5	8.5	8.6	200	188.9

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2.1.3   轧制生产

在轧制过程中，前滑值及跑偏值均在正常范围内波动，STD值未超过4.5（UI），从上述参数实际数据反馈可知，该卷轧制效果比较稳定，且板形较好。由表3可知，各道次轧制力变化呈逐渐均匀降低，轧制规程设定比较合理。

采用2套工作辊进行轧制，工作辊表面粗糙度（Ra）分别为0.6 µm和0.24 µm，轧制后，带钢的板形良好，实际厚度为0.198 mm，符合厚度公差要求。

2.2   退火、酸洗试制情况

冷轧后的SUS304钢种通过加热使其产生回复再结晶，从而消除加工硬化，达到软化目的。SUS304钢种的再结晶温度一般从900 ℃开始，在1050~1200 ℃之间完成。随着退火温度的升高或退火时间的延长，因晶粒粗化使性能劣化同时也会使带钢表面变得粗糙，从而对加工性能和耐晶间腐蚀性能也产生影响[1]。所以，必须制定合理的退火工艺。

一次轧程后的0.60 mm规格带钢采用常规的退火工艺；而0.20 mm规格带钢厚度极薄，为避免带钢在炉内由于温度过高，而产生起皱的情况，将退火温度适当降低，本次0.20 mm规格试制的退火温度为(1090±10) ℃，TV值为10，氧含量控制目标值为4%，同时观察带钢在炉内的运行情况，发现跑偏严重时，可适当调整炉内张力。

由于退火过程中带钢表面会生成一层致密的氧化铁皮，因而需采用Na2SO4电解酸洗+HNO3/HF混酸酸洗的酸洗工艺进行去除。其中Na2SO4电解温度设定为80 ℃，pH值为4~6，电流为15 A/dm2；HNO3/HF混酸的HNO3质量浓度为80~100 g/L，HF质量浓度为6~8 g/L，温度为48~50 ℃。

由于酸洗工艺段挤干辊、纠偏辊以及刷辊排列较密集，而带钢又为极薄规格，所以带钢在运行过程中极易产生起皱情况，因而在酸洗前，一方面需要对各类辊子的投入情况进行调整，另一方面也需要根据带钢的运行情况对酸洗工艺段的张力进行适当调整。调整原则为在焊缝进酸洗段前完成对辊子投入调整，在焊缝过酸洗工艺段后进行张力调整。

在退火酸洗过程中，退火后带钢表面颜色均匀，酸洗后，带钢表面氧化铁皮得以完全去除，同时为保证成品性能，在冷线机组出口对带钢进行取样并做力学性能检验，检验结果见表4。由检验结果可知，该卷钢的力学达到预期目标。

表  4  冷带退火酸洗机组后带钢力学性能检验结果

项目	σ0.2/(N/mm2)	σb/(N/mm2)	A50/%	HV
标准	≥205	≥520	≥40	≤200
结果	218.2	676.5	61.5	160

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本次试制完成了0.20 mm规格带钢在冷带退火酸洗机组的炉内张力、酸洗工艺段张力以及卷取张力的优化，并确定酸洗工艺段挤干辊和纠偏辊投入情况的调整原则。

2.3   平整试制情况

本次试制平整辊表面粗糙度Ra为0.3 μm，凸度为0.35 mm，平整工艺参数见表5。采用上述平整工艺，板形控制较好，在平整生产中需重点关注出口卷取过程，尤其是垫纸的垫入操作，必须保证垫纸平滑垫入带钢之中，以防止带钢在卷取过程中由于垫纸打折垫入而产生“鼓包”现象。

表  5  平整工艺参数

厚度/mm	轧制力/t	延伸率/%
0.20	560±20	0.5~0.7

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2.4   重卷试制情况

重卷拉矫机组按合同要求对带钢进行切边、分卷。在切边过程中，若发现切边不良，需要及时调整圆盘剪剪刃的重合量和间隙量，同时在重卷机组完成对成品的质量判定工作。

在重卷机组生产过程中对带钢厚度及表面质量进行测量和检查，成品实际规格为0.198 mm×1219 mm，带钢的表面质量也较好，色泽均匀，达到合格品的判定标准要求。

按常规要求，重卷机组过程中进行取样做力学性能，成品力学性能检验结果见表6。由检验结果可知，成品性能完全满足标准要求，且性能优良。

表  6  成品力学性能检验结果

项目	σ0.2/(N/mm2)	σb/(N/mm2)	A50/%	HV
标准	≥205.0	≥520.0	≥40.0	≤200.0
结果	257.0	695.9	59.5	167.2

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在成品性能满足要求的前提下，进一步利用金相显微镜对成品的晶粒度进行分析，见图1。通过金相显微镜检测，该成品的晶粒度为8.79，满足要求。

图  1  成品的金相显微组织图片

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3.   结束语

（1）本次试制的冷轧宽幅SUS304钢种0.20 mm极限厚度规格产品的各项指标完全满足JIS G4305标准要求，且产品的厚度精度、力学性能、板形以及表面质量均达到较好的水平，产品完全满足用户的使用要求。

（2）本次成功试制一方面标志着本钢不锈钢已具备生产冷轧宽幅SUS304钢种0.20 mm（2B）极薄规格产品的能力，同时也进一步增加了不锈钢高附加值产品比例，为公司创造出可观的经济效益。另一方面也为本钢开拓不锈钢市场，提高不锈钢市场竞争力奠定坚实的基础。