SUS321含鈦不銹鋼材料的非純氫退火生產(chǎn)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(fā)展，對不銹鋼品質(zhì)要求越來越高。同時隨著環(huán)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(chǎn)寬幅不銹鋼設備，國內(nèi)各不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)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(chǎn)方式。具體來說就是用于生產(chǎn)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(chǎn)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(wěn)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(nèi)服役時具有優(yōu)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(nèi)生產(chǎn)不銹鋼是在 50 年代初，相比起步較早，但是發(fā)展緩慢。另外在不銹鋼產(chǎn)量、不銹鋼產(chǎn)品質(zhì)量以及配套供應及不銹鋼鋼種結構等方面與發(fā)達國家相比差距較大。伴隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，鋼鐵市場對不銹鋼的需求量持續(xù)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(chǎn)量增長最快的國家，2003年不銹鋼產(chǎn)量同比增長 105 %，使中國一躍成為亞洲第三大不銹鋼生產(chǎn)國。2005 年到 2007 年以來，在不銹鋼原材料價格上漲的驅(qū)動下，不銹鋼的價格出現(xiàn)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(jīng)過 6 年的恢復終于在 2014 年開始復蘇。CRU 統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(chǎn)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(yè)也開始大力開發(fā)和生產(chǎn)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(chǎn)能。中國政府頒布了新的鋼鐵發(fā)展政策，對鋼廠的數(shù)量、生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)類型等做了明確的規(guī)定和限制，但是，大量新增產(chǎn)能正陸續(xù)發(fā)揮作用，使得鋼產(chǎn)量增長勢頭強勁，出現(xiàn)了嚴重的產(chǎn)能過剩。鋼鐵價格一度在 2013 年下半年到 2014 年上半年出現(xiàn)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(yè)開發(fā)不銹鋼新品種的決心。

2現(xiàn)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(xiàn)在的GB/T3280-2007標準中是06Cr18Ni11Ti。目前傳統(tǒng)的SUS321不銹鋼帶退火生產(chǎn)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(huán)保要求很嚴，小規(guī)模企業(yè)無法通過環(huán)評及投資費用分攤;另外空氣中的氮氣與SUS321中的微量鈦發(fā)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(jīng)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(qū)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(nèi)容

本方法要解決的問題是提供一種生產(chǎn)含鈦不銹鋼帶光亮退火的方法。采用該方法生產(chǎn)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(yōu)勢是制造成本較低且無環(huán)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(nèi)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(jīng)5-6道次直軋至0.2mm，厚度控制在+/-0.01mm，工作輥選用M2材質(zhì)，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(zhì)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(zhì)量不行，這將嚴重影響退火后的表面質(zhì)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(xù)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(guī)速度快25%，爐內(nèi)張力系數(shù)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(yōu)點：

1.制造成本低，有很強的競爭力;

2.環(huán)境風險小，完全不需要酸洗工序;

3.表面質(zhì)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(chǎn)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.