CN102125931B - 一种400系列不锈钢钢卷的热轧生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种400系列不锈钢钢卷的热轧生产方法，该方法包含以下步骤：1)热轧：用780～880℃低温轧制温度；2)卷取：用730～850℃高温卷取温度；3)升温加热：在300℃以上装炉；快速升温到750～850℃，速度大于85℃/h；4)保温：钢卷外部温度达到750～850℃的保温温度，开始保温；当钢卷底部中心温度达到保温温度2小时以上后，停止加热；5)冷却：分别使用带加热罩冷却，冷却罩冷却和自然冷却。通过本发明，使热轧成品卷的生产效率大大高于现有热轧生产工艺，罩式退火生产效率提高50％以上，且热轧卷成品性能良好，带钢性能满足国标、日标、美标等各类标准要求，因而具备良好的应用及推广前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种热轧不锈钢生产方法，特别涉及一种400系列不锈钢钢卷的热轧生产方法。
背景技术
铁素体和马氏体不锈钢统称为400系列不锈钢，400系列不锈钢钢中含有一定量的碳、氮等奥氏体形成元素时，即使有很高的Cr含量，高温时会部分形成奥氏体，在热轧后冷却过程也会发生马氏体转变，使钢硬化。通常热轧生产中通过长时间的退火处理使马氏体分解为铁素体基体上均匀分布着球状碳化物，消除加工硬化，使钢变软可以进行冷轧等后续加工。
400系列热轧不锈钢生产包括热轧和退火两个生产工序，主要工艺装备由热连轧机组和罩式退火炉组成。热连轧机组是热轧生产中用来生产400系列热轧不锈钢卷的主要装备，其作用是将板坯轧制成热轧钢卷；罩式退火炉是用来对400系列热轧不锈钢卷进行热处理的装置，借以改善热轧不锈钢的组织，消除加工硬化所引起的不良后果，恢复金属的机械性能，从而获得400系列不锈钢热轧成品卷。热连轧机组和罩式退火炉是400系列不锈钢生产中的两个重要工序。
现有400系列不锈钢热轧采用加热、粗轧、精轧、冷轧和卷取生产工艺，其特点是轧制温度较高，卷取温度偏低。现有罩式退火生产工艺采用400系列热轧钢卷从室温装炉开始升温退火方法，所用的热轧钢卷从高温冷却至300℃以下时会发生马氏体相变，室温钢卷组织中有部分马氏体组织，因此罩式退火时钢卷从室温开始加热升温速度慢，升温时间长。现有400系列不锈钢主要热轧工艺为：
板坯加热：1050～1250℃
粗轧：1000～1150℃
精轧：900～1100℃
卷取：600～700℃
退火升温时间：10小时
保温温度：750～850℃
保温时间：16～26小时
冷却时间：14小时
退火周期：40～50小时
现有400系列热轧工艺的轧制温度较高(900℃以上)，热卷的热轧变形组织粗大，退火时不易再结晶，影响退火力学性能提高。从室温开始加热升温，加上钢卷中马氏体组织分解需较长时间，所以需要较长退火处理时间，退火周期长，生产效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供提供一种400系列不锈钢钢卷的热轧生产方法，其热轧成品卷的生产效率大大高于现有热轧生产工艺，且热轧卷成品性能优良。
本发明的技术方案如下：本发明采用低温轧制高温卷取的热轧工艺，使热轧变形组织充分细化，提高其变形储能，退火后更有利于得到完全充分退火组织，提高力学性能，使400系列不锈钢热卷退火性能优于现有热轧退火卷性能。而且本发明生产的热卷没有冷却至马氏体转变温度以下(约300℃)，钢卷组织不发生马氏体转变，退火过程不需长时保温分解马氏体组织，因此通过采用热轧不锈钢钢卷带温退火工艺，提高热轧成品力学性能，大大提高了400系列不锈钢热轧卷生产效率。
本发明的目的是这样实现的：一种400系列不锈钢钢卷的热轧生产方法，用于轧制不锈钢钢卷，包含以下步骤：
1)热轧：采用780～880℃轧制温度；
400系不锈钢热轧终轧采用780～880℃低温轧制温度，达到细化热卷变形组织，增强热卷变形储能；
2)卷取：采用730～850℃卷取温度；
400系不锈钢热轧卷取采用730～850℃高温卷取温度，获得有利退火的合适的热轧卷组织，为得到良好的退火后组织作组织准备和温度储备；
3)升温加热：在300℃以上装炉；快速升温到750～850℃，速度大于85℃/h；
400系不锈钢钢卷在300℃以上装炉，钢卷温度始终高于马氏体冷却转变温度，其钢卷组织没有产生马氏体转变，钢卷中没有马氏体组织，采用快速加热升温方法，升温速度大于85℃/h；
4)保温：钢卷外部温度达到750～850℃的保温温度，开始保温；当钢卷底部中心温度达到保温温度2小时以上后，停止加热；
5)冷却：包含以下几个步骤：
a)带加热罩冷却2～5小时；
b)移去加热罩，使用冷却罩冷却；
c)钢卷底部中心温度冷却到300～200℃，移去冷却罩自然冷却。
本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：
1)使用本发明，大大缩短了400系列不锈钢的生产周期，生产效率提高50％以上，且热轧卷成品性能良好。
2)使用本发明，解决了不利于退火再结晶的热轧变形组织粗大问题，且提高了变形储能，解决了退火生产周期长的工艺技术问题。
具体实施方式
本发明的生产方法与现有技术比较如下表所示：
| 项目 | 热轧工艺 | 卷取工艺 | 热轧态组织 | 热装起始温度 | 退火工艺 | 退火周期 |
| 本发明 | 较低温轧制780～880℃ | 较高温卷取730～850℃ | 铁素体+碳化物 | 大于300℃ | 快速升温，＞85℃/h，升温和保温时间较短，7～12h | 较短，17～27小时 |
| 公知技术 | 较高温轧制900～1100℃ | 较低温卷取600～700℃ | 铁素体+马氏体 | 室温 | 慢速升温，＜80℃/h，升温和保温时间较长，22h | 较长，44小时 |
从上表可以看出，使用本发明的方法，退火周期大大缩短，生产效率得到大幅的提高，下面是使用本发明的七个具体的实施例，各个步骤中相关参数如下：
实施例一
钢种：430铁素体不锈钢
| 热卷工艺 | 热卷装炉 | 升温加热 | 保温温度和保温时间 | 冷却 |
| 热轧终轧温度840℃，卷取温度760℃ | 热钢卷装炉温度330℃ | 快速加热升温至830℃，加热时间5.8小时，升温速度86.21℃/h | 保温温度830℃保温时间9.2小时 | 带加热罩冷却3小时后移去加热罩，使用冷却罩冷却至280℃后移去冷却罩自然冷却 |
实施例二
钢种：430铁素体不锈钢
| 热卷工艺 | 热卷装炉 | 升温加热 | 保温温度和保温时间 | 冷却 |
| 热轧终轧温度795℃，卷取温度742℃ | 热钢卷装炉温度480℃ | 快速加热升温至830℃，加热时间3.8小时，升温速度92.11℃/h | 保温温度830℃保温时间7.7小时 | 带加热罩冷却3小时后移去加热罩，使用冷却罩冷却至280℃后移去冷却罩自然冷却 |
实施例三
钢种：430铁素体不锈钢
| 热卷工艺 | 热卷装炉 | 升温加热 | 保温温度和保温时间 | 冷却 |
| 热轧终轧温度880℃，卷取温度801℃ | 热钢卷装炉温度640℃ | 快速加热升温至830℃，加热时间2.1小时，升温速度90.48℃/h | 保温温度830℃保温时间5.1小时 | 带加热罩冷却3小时后移去加热罩，使用冷却罩冷却至280℃后移去冷却罩自然冷却 |
实施例四
钢种：420J1马氏体不锈钢
| 热卷工艺 | 热卷装炉 | 升温加热 | 保温温度和保温时间 | 冷却 |
| 热轧终轧温度845℃，卷取温度770℃ | 热钢卷装炉温度560℃ | 快速加热升温至850℃，加热时间3.2小时，升温速度90.63℃/h | 保温温度850℃保温时间11.1小时 | 带加热罩冷却5小时后移去加热罩，使用冷却罩冷却至200℃后移去冷却罩自然冷却 |
实施例五：
钢种：420J1马氏体不锈钢
| 热卷工艺 | 热卷装炉 | 升温加热 | 保温温度和保温时间 | 冷却 |
| 热轧终轧温度830℃，卷取温度755℃ | 热钢卷装炉温度545℃ | 快速加热升温至850℃，加热时间3.4小时，升温速度89.71℃/h | 保温温度850℃保温时间11.8小时 | 带加热罩冷却5小时后移去加热罩，使用冷却罩冷却至200℃后移去冷却罩自然冷却 |
实施例六
钢种：410S半马氏体不锈钢
| 热卷工艺 | 热卷装炉 | 升温加热 | 保温温度和保温时间 | 冷却 |
| 热轧终轧温度880℃，卷取温度835℃ | 热钢卷装炉温度615℃ | 快速加热升温至750℃，加热时间1.5小时，升温速度90℃/h | 保温温度750℃保温时间4.8小时 | 带加热罩冷却2小时后移去加热罩，使用冷却罩冷却至300℃后移去冷却罩自然冷却 |
实施例七
钢种：410S半马氏体不锈钢
| 热卷工艺 | 热卷装炉 | 升温加热 | 保温温度和保温时间 | 冷却 |
| 热轧终轧温度860℃，卷取温度810℃ | 热钢卷装炉温度584℃ | 快速加热升温至750℃，加热时间1.8小时，升温速度92.2℃/h | 保温温度750℃保温时间5.3小时 | 带加热罩冷却2小时后移去加热罩，使用冷却罩冷却至300℃后移去冷却罩自然冷却 |
上述实施例钢卷与现有工艺的热轧卷工艺对比，见表1。
上述实施例钢卷与现有工艺的热轧退火性能对比，见表2。
表1本发明实施例钢卷与现有工艺的热轧卷工艺对比
| 钢种 | 工艺 | 终轧温度(℃) | 卷取温度(℃) | 保温温度(℃) | 加热时间(h) | 保温时间(h) | 冷却时间(h) | 退火周期(h) | 退火能力(t/h) |
| 400系 | 现有工艺 | ＞900 | ＜700 | 730～850 | ＞10 | 22 | 12 | 44 | 2 |
| 430 | 实施例一 | 840 | 760 | 830 | 5.8 | 9.2 | 10.1 | 25.1 | 3.5 |
| 430 | 实施例二 | 795 | 742 | 830 | 3.8 | 7.7 | 10.3 | 21.8 | 4.04 |
| 430 | 实施例三 | 880 | 801 | 830 | 2.1 | 5.1 | 10.1 | 17.3 | 5.09 |
| 420J1 | 实施例四 | 845 | 770 | 850 | 3.2 | 11.1 | 11.2 | 25.5 | 3.45 |
| 420J1 | 实施例五 | 830 | 755 | 850 | 3.4 | 11.8 | 11.3 | 26.5 | 3.32 |
| 410S | 实施例六 | 880 | 835 | 750 | 1.5 | 4.8 | 10.2 | 16.5 | 5.33 |
| 410S | 实施例七 | 860 | 810 | 750 | 1.8 | 5.3 | 10.3 | 17.4 | 5.06 |
说明：退火能力按一炉配一加热罩、一冷却罩，一炉装4个钢卷(钢卷重量22吨/卷)计算。
计算公式＝一炉钢卷重量/退火周期
表2本发明实施例钢卷的热轧退火性能
| 项目 | 牌号 | 热轧态组织 | 抗拉MPa | 屈服MPa | 延伸％ | 硬度HRB |
| JIS G 4304：2005 | 430 | / | ＞420 | ＞205 | ＞22 | ＜88 |
| JIS G 4304：2005 | 420J1 | / | ＞520 | ＞225 | ＞18 | ＜97 |
| JIS G 4304：2005 | 410S | / | ＞410 | ＞205 | ＞20 | ＜88 |
| 现有工艺 | 430 | 铁素体+马氏体 | 480 | 310 | 25 | 81 |
| 实施例一 | 430 | 铁素体+碳化物 | 465 | 310 | 31 | 80 |
| 实施例二 | 430 | 铁素体+碳化物 | 485 | 320 | 28 | 79 |
| 实施例三 | 430 | 铁素体+碳化物 | 485 | 330 | 30 | 83 |
| 现有工艺 | 420J1 | 铁素体+马氏体 | 560 | 320 | 30 | 83 |
| 实施例四 | 420J1 | 铁素体+碳化物 | 545 | 310 | 33 | 82 |
| 实施例五 | 420J1 | 铁素体+碳化物 | 540 | 305 | 34 | 81 |
| 现有工艺 | 410S | 铁素体+马氏体 | 445 | 250 | 30 | 72 |
| 实施例六 | 410S | 铁素体+碳化物 | 465 | 275 | 38 | 72 |
| 实施例七 | 410S | 铁素体+碳化物 | 450 | 270 | 39 | 71 |
说明：从实施例钢种退火性能分析，430铁素体不锈钢、420J1马氏体不锈钢和410S半马氏体不锈钢的退火性能都达到良好水平，其性指标远远高于JIS G 4304：2005标准规定性能指标。与现有工艺性能比较，430、420J1、410S实施例的材料韧性即延伸率明显高于现有工艺的性能水平。
400系热轧不锈钢卷产品其后续用途有二种，一种是作为冷轧产品的原料，即热轧卷至冷轧工序进行冷轧加工；另一种是作为成品直接使用，如420J1热轧卷直接用于加工各种刀具、餐具等产品。这二种加工方式都对热轧卷性能特别是材料韧性即延伸性能提出了较高要求，优异的延伸性能可使冷轧加工更易进行，可以减少轧制力和轧制道次，更易获得良好的冷轧产品；对于直接用于加工热轧卷，更需有优异的延伸性能，使热轧卷更易进行锻压、深冲等加工，可以大大减少加工开裂等产生，提高最终产品质量。
综上所述，本发明能大幅提高生产效率，且热轧卷成品性能良好，带钢性能满足国标、日标、美标等各类标准，因而具备良好的推广及应用前景。
要注意的是，以上列举的仅为本发明的几个具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种400系列不锈钢钢卷的热轧生产方法，其特征在于包含以下步骤：
1)热轧：采用780～880℃轧制温度；
2)卷取：采用730～850℃卷取温度；
3)升温加热：在300℃以上装炉；快速升温到750～850℃，速度大于85℃/h；
4)保温：钢卷外部温度达到750～850℃的保温温度，开始保温，当钢卷底部中心温度达到保温温度2小时以上后，停止加热；
5)冷却：
a)带加热罩冷却2～5小时；
b)移去加热罩，使用冷却罩冷却；
c)钢卷底部中心温度冷却到300～200℃，移去冷却罩自然冷却。
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