CN113102505B - 一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法，包括以下步骤：S1、将奥氏体不锈钢的组成原料通过冶炼工艺连铸成钢坯；S2、将得到的钢坯依次经过热轧工艺、热轧钢卷退火酸洗工艺、缺陷修磨工艺、冷轧工艺、精整工艺加工得到最终成品，然后将最终成品入库。本发明所述的一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法，按此方法生产的冷轧301钢种不锈钢薄板的力学性能、同板差数值(纵向厚度波动值≤0.01mm、横向同板差值≤0.025mm)、厚度公差、板型质量和表面质量稳步提升，逐步打开高端精密压延市场，处于国内领先水平，投放市场后获得用户的一致认可，具有较高的市场占有率，对进一步增加公司的知名度具有十分重要的作用。

Description

一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法

技术领域

本发明属于奥氏体不锈钢技术领域，尤其是涉及一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法。

背景技术

随着不锈钢行业的不断发展，市场上对301系列钢种精密压延高端不锈钢产品的需求也越来越大，尤其是在精密电子元器件、电子光缆、密封垫、汽缸垫、钢筘等产品得到了广泛的应用，如苹果、华为、三星、OPPO等公司。301钢种精密压延料主要用2B产品进行精密的压延加工，使不锈钢精密带材达到不同硬度要求(1/4H、1/2H、3/4H、H、EH、SHE硬度范围)，由于压延加工过程中容易出现断带和产品性能不稳定等问题，因此对2B产品的表面质量和原料成分稳定性要求较高，对2B的生产过程要求较为严格，用于精密压延料的产品不仅属于高附加值产品，而且还能够代表不锈钢冷轧厂的生产水平。

影响301系列精密压延技术问题主要有性能稳定性、纵向厚度波动、横向同板差。现有传统的精密压延用冷轧不锈钢，采用热轧白皮NO.1板直轧的方式，通过二十辊轧机常规轧制工艺，转变为冷轧硬态状态，再次经过退火酸洗工艺处理，最终经过调质平整、拉矫纵剪工序，完成交库。现有技术工艺生产条件下，成品头尾厚度波动、同板差、性能稳定性无法满足精密压延产品终端需求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法，以解决成品头尾厚度波动、同板差、性能稳定性无法满足精密压延产品终端需求的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法，包括以下步骤：

S1、将奥氏体不锈钢的组成原料通过冶炼工艺连铸成钢坯；

S2、将得到的钢坯依次经过热轧工艺、热轧钢卷退火酸洗工艺、缺陷修磨工艺、冷轧工艺、精整工艺加工得到最终成品，然后将最终成品入库。

进一步的，在步骤S2中的所述冷轧工艺包括以下步骤：

A1、对冷轧原料卷在冶炼过程按化学成分元素α需求量进行成分精细化操作；

A2、对经成分精细化操作后的冷轧原料卷进行热线退火酸洗工艺操作；

A3、对经热线退火酸洗工艺操作后的冷轧原料卷进行同板差前测量操作；

A4、对经同板差前测量操作后的冷轧原料卷进行轧制工艺操作；

A5、对经轧制工艺操作后的钢卷进行冷线退火酸洗工艺操作，得到最终成品，最终成品入库前进行同板差后测量操作。

进一步的，在步骤A3中的所述同板差前测量操作设有前同板差值，所述前同板差值≤0.10mm。

进一步的，在步骤A1中的所述化学成分元素α需求量包括301S钢种α需求量和301B钢种α需求量，301S钢种α需求量包括301SCuα需求量和Mnα需求量，301SCuα需求量范围为0.20％-0.30％，Mnα需求量范围为1.7％-1.9％，301B钢种α需求量包括301BCuα需求量，301BCuα需求量范围小于0.1％。

进一步的，在步骤A4中的所述轧制工艺操作包括轧制目标曲线，所述轧制目标曲线包括48号曲线和2号曲线，48号曲线和2号曲线均用于冷轧成品卷边部板形控制。

进一步的，在步骤A4中的所述轧制工艺操作包括冷轧工作辊，所述冷轧工作辊与轧制目标曲线配合使用，所述冷轧工作辊凸度的范围为0.10mm-0.12mm。

进一步的，所述冷轧工作辊的出口端、入口端分别设有一个钢套筒。

进一步的，在步骤A5中的所述同板差后测量操作包括纵向厚度波动值和横向同板差值，所述纵向厚度波动值≤0.01mm，横向同板差值≤0.025mm。

相对于现有技术，本发明所述的一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法具有以下优势：

(1)本发明所述的一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法，按此方法生产的冷轧301钢种(301B、301S、SUS301、SUS301T)不锈钢薄板的力学性能、同板差数值(纵向厚度波动值≤0.01mm、横向同板差值≤0.025mm)、厚度公差、板型质量和表面质量稳步提升，逐步打开高端精密压延市场，处于国内领先水平，投放市场后获得用户的一致认可，具有较高的市场占有率，对进一步增加公司的知名度具有十分重要的作用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法48号曲线示意图；

图2为本发明实施例所述的一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法2号曲线示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

名词解释：Md30是指材料进行30％冷变形时产生50％马氏体的最低温度，其值越小，表明同温度下进行冷加工变形过程中产生的马氏体量越小，加工硬化程度小。其公式为：Md30＝551-462(Wc+WN)-9.2*WSi-8.1*WMn-13.7*WCr-29*(WNi+WCu)-18.5*WMo。

同板差(thickness deviation on plate):在同一张钢板上任意两点之间的厚度差的最大值。在生产中板带钢的厚度是根据其中心点处的厚度波动加以控制的，出厂时也只作纵向厚度检验。对于轧后还要进行焊接或继续加工的钢板，如造船、锅炉、桥梁及冲压用钢板等，除了作纵向厚度检验外，还要作横向厚度检验。同板差就是根据纵向厚度和横向厚度两种检验结果确定的。它是检验同一张钢板上厚度差是否符合公差标准要求的一项指标。

一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法，包括以下步骤：

S1、将奥氏体不锈钢的组成原料通过冶炼工艺连铸成钢坯；

S2、将得到的钢坯依次经过热轧工艺、热轧钢卷退火酸洗工艺、缺陷修磨工艺、冷轧工艺、精整工艺加工得到最终成品，然后将最终成品入库，按此方法生产的冷轧301钢种(301B、301S、SUS301、SUS301T)不锈钢薄板的力学性能、同板差数值(纵向厚度波动值≤0.01mm、横向同板差值≤0.025mm)、厚度公差、板型质量和表面质量稳步提升，逐步打开高端精密压延市场，处于国内领先水平，投放市场后获得用户的一致认可，具有较高的市场占有率，对进一步增加公司的知名度具有十分重要的作用。

在实际生产中，影响301钢种(301B、301S、SUS301、SUS301T)精密压延质量的因素主要有以下几个方面：

(1)横向同板差：横向同板差较大，轧制时容易发生楔形和跑偏，压延加工后横向同板差达不到最终产品的性能使用要求。

(2)纵向厚度波动：纵向同板差较大，压延加工后无法完全消除，最终产品的硬度数值产生波动。

(3)Md30数值：为保证最终产品性能稳定，采用奥氏体冷变形马氏体转变能力Md30来衡量原料成分是否均匀稳定，主要以Md30指标数值为准。

在步骤S2中的所述冷轧工艺包括以下步骤：

A1、对冷轧原料卷在冶炼过程按化学成分元素α需求量进行成分精细化操作，301钢种成品终端用途为硬态材料，终端对应其性能硬度要求严格，影响终端产品性能除了常规退火冷轧工艺外，其核心的硬度控制要点就是原料成分细化控制，通过成分细化控制，保证原料md30数值稳定在一定范围内，后续固化其它生产工艺，保证了终端产品性能稳定一致；

A2、对经成分精细化操作后的冷轧原料卷进行热线退火酸洗工艺操作，生产时确保工艺速度稳定，控制热退火酸洗线退火炉的炉温，控制冷却段水流量的大小，控制水冷段喷淋的数量，控制空冷段风压的数值，避免NO.1板表面出现色差印缺陷，保证带钢表面良好，保证带钢硬度数值稳定。控制破磷机的压下率，减小破磷辊距离焊缝的米数，确保NO.1板的板型良好；

A3、对经热线退火酸洗工艺操作后的冷轧原料卷进行同板差前测量操作，同板差前测量操作保证冷轧原料卷符合后续加工要求；

A4、对经同板差前测量操作后的冷轧原料卷进行轧制工艺操作，按照总变形量50％-60％原则控制原料与成品轧制规格，按照轧制力＜7000KN的原则合理分配各道次变形量和道次数量(可根据实际轧制力合理分别原则制定合理轧制制度：变形量与道次数量)，针对厚度＜0.6的超薄规格安排两个轧程，使用2.0厚度原料轧制1.0mm厚度中间规格。上表面使用0.1凸度工作辊，下表面使用圆柱度＜0.02mm工作辊，成品前道次使用48号板型目标曲线，成品道次使用2号板型目标曲线，上下工作辊直径差值≤1mm；成品规格≤1.2mm规格，双侧上套筒；成品道次与成品前道次甩尾轧制采用自动降速，有效控制尾部厚度波动；

A5、对经轧制工艺操作后的钢卷进行冷线退火酸洗工艺操作，得到最终成品，最终成品入库前进行同板差后测量操作，对于大幅降速卷(即整卷长度30％以上的运行速度≤工艺速度的50％或降速幅度≥30m/min卷，冷线退火工艺速度，保证性能稳定)，进行改轧或入库时按照冷线标注。

在步骤A3中的所述同板差前测量操作设有前同板差值，所述前同板差值≤0.10mm。

在步骤A1中的所述化学成分元素α需求量包括301S钢种α需求量和301B钢种α需求量，301S钢种α需求量包括301SCuα需求量和Mnα需求量，301SCuα需求量范围为0.20％-0.30％，Mnα需求量范围为1.7％-1.9％，301B钢种α需求量包括301BCuα需求量，301BCuα需求量范围小于0.1％。

在步骤A4中的所述轧制工艺操作包括轧制目标曲线，所述轧制目标曲线包括48号曲线和2号曲线，48号曲线和2号曲线均用于冷轧原料卷边部板形控制，采用特定目标曲线48号曲线、2号曲线进行成品边部板形控制，减少边降，在实际生产中，需要重新设计板型曲线，增加48号曲线、2号曲线，在成品前道次使用48号曲线(保证带钢中部厚度与带钢边部100mm位置一致)，成品道次使用2号曲线(保证带钢边部0mm--40mm位置呈上翘状态)。在轧机进行大量工艺试验，跟踪2B带钢的横向同板差数值，2B钢卷头部和尾部取样测量带钢实际厚度，每块样板测量C10、C100、C400、C600共7个位置的实际厚度，横向同板差≤0.025mm，横向同板差达标率由65％上升到94％，满足使用要求。精密压延的轧制工艺，将轧制上表面的平辊更改为凸度0.1mm(0.10mm-0.12mm)的工作辊，保证了301钢种横向同板差≤0.025mm，得到精密压延的效果。

如图1至图2所示，为48号曲线、2号曲线曲线示意图，曲线补偿系数说明如下：1storder：直线倾斜调整；2st order：中部曲线开口度调节；3st order：1/4处非对称调节；4storder：1/4处对称调节；5st order：非对称边部调节；6st order：曲线倾斜调整；7storder：边部非对称调节；8st order：边部对称单独调节。Number：代表命名曲线号。Descriptiong：指针对该命名曲线的进一步描述备注。Active model：指的是当前实时应用的板型曲线。Programmable model：编辑曲线模式，实际应用过程中，目标曲线按对称调节进行设定，非对称调节一般不采用。

在步骤A4中的所述轧制工艺操作包括冷轧工作辊，所述冷轧工作辊与轧制目标曲线配合使用，所述冷轧工作辊凸度的范围为0.10mm-0.12mm，在实际生产中，控制器控制冷轧工作辊沿着轧制目标曲线对冷轧原料卷进行轧制，改善常规冷轧出现的边降问题，优化同板差。过程中为进一步优化头尾厚度波动，保证性能稳定一致，采用双面上套筒，成品道次自动降速等操作方法保证全卷具有良好的厚度波动与优良同板差，得到适用于生产精密压延用301系列的奥氏体不锈钢。

所述冷轧工作辊的出口端、入口端分别设有一个钢套筒，轧机生产301钢种时，成品道次频繁出现厚度波动，波动数值＞0.02mm，导致纵向同板差超出了客户要求的厚度范围＜0.02mm。为了优化纵向同板差，提高精密压延的厚度精度，减小带钢厚度波动的米数和幅度。通过分析厚度波动曲线，厚度波动集中在带钢尾部，在带钢甩尾降速时容易产生严重的厚度波动问题，为提高厚度精度控制，特制定以下操作要点：成品规格≤1.2mm，出口和入口双侧上钢套筒。

所述冷轧工作辊内部还设有自动降速程序，自动降速程序控制冷轧工作辊自动降速、停车，自动降速程序为现有技术，成品道次垫纸时：钢卷甩尾时，程序自动降速停车(快速降速，减少因降速导致厚度波动长度，采用自动降速。即甩尾还剩5米时降速到最低速度)；成品道次不垫纸时：(1)成品规格＞0.7mm时，成品道次轧制速度≤200m/min稳定运行，钢卷甩尾时，程序自动降速停车。(2)成品规格≤0.7mm时，钢卷成品道次尾部200米-300米区间内，轧机人员手动控制轧制速度一次性地在最短的时间内降到150m/min，精度控制在±50m/min，然后稳定运行，钢卷甩尾时，程序自动降速停车(细化自动降速操作方法，纳入标准化操作，保证了良好的可行性)。通过以上标准化操作，纵向厚度波动得到有效控制，保证了纵向厚度波动值≤0.01mm。

在最终成品入库前，测量横向同板差与轧制厚度曲线确认纵向厚度波动，在步骤A5中的所述同板差后测量操作包括纵向厚度波动值和横向同板差值，所述纵向厚度波动值≤0.01mm，横向同板差值≤0.025mm。在实际生产中，改善成分稳定、横向同板差、纵向厚度波动，主要有以下措施：

通过分析影响精密压延质量的因素，要满足301钢种(301B、301S、SUS301、SUS301T)精密压延品的需要并提高命中率采取以下措施：

(1)原料均为太钢炼钢厂专门冶炼，化成成分波动小。为保证最终产品性能稳定，采用奥氏体冷变形马氏体转变能力Md30来衡量原料成分是否均匀稳定，主要以Md30指标数值为准。Md30是指材料进行30％冷变形时产生50％马氏体的最低温度，其值越小，表明同温度下进行冷加工变形过程中产生的马氏体量越小，加工硬化程度小。

制定原料标准+d(即化学成分元素α需求量)，太钢炼钢专门控制Cu和Mn成分含量(d指原料成分细化后的具体元素含量控制要求)，标准化学成分如表1所示，α需求量化学成分如表2所示：

表1化学成分 单位：％

表2 α需求量

301B钢种，Md30平均值55.99，Md30数值控制在55±8范围内，满足客户对高硬度产品的需求；301S钢种，Md30平均值37.18，Md30数值控制在37±8范围内，满足客户对中间硬度产品的需求。

(2)为保证横向、纵向同板差得到有效控制，冷轧工作辊(即轧机)优化工艺参数：

热退火酸洗线生产301钢种时，钢卷头部和尾部分别取NO.1样板，每块样板测量C5、C10、C40、C100、C200、C300、C400、C500、C600共17个位置的实际厚度，统计分析15个钢卷的30块样板，计算NO.1板的中间与边部的热凸度数值，也就是NO.1板的横向同板差数值0.109mm。

为了改善2B产品的横向同板差，最大限度地减小NO.1板热凸度的影响，保证2B产品横向同板差满足使用要求≤0.025mm。通过分析森吉米尔二十辊轧机的辊系结构，寻找控制横向同板差的措施。两个工作辊直接与带钢接触，并且把轧制力传递到带刚上。四个第一中间辊支撑工作辊，且辊身端部呈锥形，这些辊子能轴向窜动，将收控制的轧制力传递到带钢边部，这样能避免因过载而引起边浪。六个第二中间辊分为两个从动辊和四个传动辊，他们支撑第一中间辊，并且传动辊子，传递来自轧制驱动的转矩使轧机中的辊子转动。八个后支撑辊子通过不同的压下设定、轧制线调整和凸度调整，可以影响工作辊之间的辊缝，相应地来调整轧制线和轧制力。轧机工作辊直接接触带钢，工作辊凸度影响带钢横向同板差，根据NO.1板的热凸度数值优化工作辊凸度，设计工作辊凸度为0.1mm。分析第一中间辊的动作条件，当起轧和甩尾的过程中轧制速度＜80m/min时，四个一中间辊在板型自动控制系统(AFC)中不起作用，0.1凸度工作辊对改善带钢头部和尾部的横向同板差起到关键作用。

冷退火酸洗线生产实际厚度≥1.2mm规格301钢种时偶尔出现带钢头部上翘或下扎的现象，导致带钢无法顺利穿带，带钢无法在工艺时间内完成焊接工序，入口活套套量已经达到报警值，甚至入口活套套量达到停车值，导致冷退火酸洗线无法稳定地按照工艺速度连续运行，生产线出现降速现象，导致炉区工艺段的在线钢卷因速度波动不合，因速度波动导致带钢力学性能无法达到出厂标准。理论分析带钢头部上翘或下扎的原因，带钢轧制过程中上、下表面变形量不一致，带钢上、下表面的延伸长度不一致，根本原因有两个：一个是上、下工作辊的直径差大。通过试验使用不同工作辊直径的差值，发现当上下工作辊直径差值≤1mm时，带钢头部没有出现上翘或下扎现象；二是针对性对应规格减小总变形量控制为50％以内，保证了带钢在冷退火酸洗线的头部开卷机处穿带顺利，可以在工艺时间内顺利完成焊接工序，确保冷退火酸洗线按照工艺速度稳定地连续运行，保证了不同批次精密压延产品的力学性能稳定一致。

一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法检验标准

(1)热线退火酸洗工艺操作挑选原料卷：301钢种(301B、301S、SUS301)原料规格：2.5*1250、3.0*1250、3.5*1250、4.0*1250。双面有效宽度符合精密压延选料标准，表面无明显夹杂、划伤等轧制无法消除，在流通卡及报表标注“精密压延”。钢卷全长2/3及以上部分存在轧制无法消除的缺陷(划伤、点蚀、夹杂、有效宽度不足等)，判定钢卷不合，异常品处置为：待售。双面有效宽度如下：

成品宽度	有效宽度
		1219mm	≥1230mm

(2)冷线退火酸洗工艺操作：检验标准：执行冷板检验判定标准，表面等级C/D、D/C以上，不能存在夹杂、划伤、异物压入、腐蚀印缺陷。对于大幅降速卷(即整卷长度30％以上的运行速度≤工艺速度的50％或降速幅度≥30m/min卷)，降速段不交精密压延合同。

(3)成品机组：板型要求I组。表面等级C/D、D/C以上，不能存在夹杂、划伤、异物压入、腐蚀印缺陷。钢卷中部存在少量重皮、夹杂等缺陷时，在缺陷处添加垫纸标识，并在报表记录缺陷位置、缺陷长度，扣重重量小于钢卷重量1％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种精密压延用301系列奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将奥氏体不锈钢的组成原料通过冶炼工艺连铸成钢坯；

S2、将得到的钢坯依次经过热轧工艺、热轧钢卷退火酸洗工艺、缺陷修磨工艺、冷轧工艺、精整工艺加工得到最终成品，然后将最终成品入库；

在步骤S2中的所述冷轧工艺包括以下步骤：

A1、对冷轧原料卷在冶炼过程按化学成分元素α需求量进行成分精细化操作；

A2、对经成分精细化操作后的冷轧原料卷进行热线退火酸洗工艺操作；

A3、对经热线退火酸洗工艺操作后的冷轧原料卷进行同板差前测量操作；

A4、对经同板差前测量操作后的冷轧原料卷进行轧制工艺操作；

A5、对经轧制工艺操作后的钢卷进行冷线退火酸洗工艺操作，得到最终成品，最终成品入库前进行同板差后测量操作；

在步骤A1中的所述化学成分元素α需求量包括301S钢种α需求量和301B钢种α需求量，301S钢种α需求量包括301SCuα需求量和Mnα需求量，301SCuα需求量范围为0.20%-0.30%，Mnα需求量范围为1.7%-1.9%，301B钢种α需求量包括301BCuα需求量，301BCuα需求量范围小于0.1%；

在步骤A3中的所述同板差前测量操作设有前同板差值，所述前同板差值≤0.10mm；

在步骤A4中的所述轧制工艺操作包括冷轧工作辊，所述冷轧工作辊与轧制目标曲线配合使用，所述冷轧工作辊凸度的范围为0.10mm-0.12mm；

所述冷轧工作辊的出口端、入口端分别设有一个钢套筒；

在步骤A5中的所述同板差后测量操作包括纵向厚度波动值和横向同板差值，所述纵向厚度波动值≤0.01mm，横向同板差值≤0.025mm。

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