CN114540605B - 高反射率301不锈钢材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高反射率301不锈钢材料的制造方法,包括有以下步骤:(1)301不锈钢材料熔液制备及精炼;(2)连铸连轧热轧;(3)第一道轧程;(4)退火;(5)第二道轧程;(6)退火;(7)第三道轧程;(8)拉矫;(9)反射率测试。通过采用本发明方法制造得到高反射率301不锈钢材料,其生产成本低,冷轧采用DM工艺,用特殊不同的轧辊进行无料纹处理和增光亮度处理;退火采用合适的温度、退火时间和退火速度,防止热处理温度过高导致材料的吸收率上升,只需经过多次冷轧退火,产品既环保又能在各种环境中应用,本发明制得的产品成功应用于车灯挡板,打破传统不锈钢依靠耐腐蚀、高强度、易成型特点而获得市场。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢材料领域技术,尤其是指高反射率301不锈钢材料的制造方法。
背景技术
由于不锈钢就有优异的耐腐蚀性、成型性、相容性、强度韧性高及环保的特点,目前不锈钢的主要应用:①建筑装饰方面,不锈钢主要用在高层建筑的外墙、室内及外柱的包覆,扶手、地板、电梯壁板、门窗、幕墙等内外装饰及构件。②家电业:在家电业,不锈钢用量大的是自动洗衣机内筒、热水器内胆、微波炉内外壳体、冰箱内衬,且多采用铁素体不锈钢。③工业设施:化工、石化、化纤、造纸、食品、医药、能源等领域都需要不锈钢。④汽车工业:采用高强度不锈钢制造车体结构可大大降低车辆自重,增强车体结构的强度⑤环保工业:工业废气、垃圾和污水处理装置需采用不锈钢制造。
目前的不锈钢表面对400nm-700nm可见光的反射性能较差,并无法应用于车灯挡板,因此,有必要研究一种方案以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此,本发明针对现有技术存在之缺失,其主要目的是提供一种高反射率301不锈钢材料的制造方法,其具有高反射性能,可应用于车灯挡板。
为实现上述目的,本发明采用如下之技术方案:
一种高反射率301不锈钢材料的制造方法,包括有以下步骤:
(1)301不锈钢材料熔液制备及精炼:化学成分的确定,301不锈钢材料中各元素的质量百分数为C为0.15%、Si为0.75%、Mn为2.0%、P为0.045%、S为0.03%、Ni为6.0-8.0%、Cr为16-18%、N为0.1%、其余为铁,在1500℃~1600℃下熔炼成301不锈钢材料熔液;
(2)连铸连轧热轧:以301不锈钢材料板坯为原料,经加热后由粗轧机组及精轧机组制成0.32mm厚的301不锈钢材料黑皮卷材。
(3)第一道轧程:301不锈钢材料冷轧坯材再通过20辊精轧机精密冷轧,下压量为28.1%,将0.32mm厚轧制至0.23mm厚,采用无料纹辊轧制;
(4)退火:将0.23mm厚的301不锈钢材料在1080℃下以9m/min的速度退火;
(5)第二道轧程:301不锈钢材料冷轧坯材再通过20辊精轧机精密冷轧,下压量为34.4%,将0.23mm厚轧制至0.12mm厚,采用表面粗糙为度0.06μm的抛光辊;
(6)退火:将0.12mm厚的301不锈钢材料在1080℃下以10m/min的速度退火;
(7)第三道轧程:301不锈钢材料冷轧坯材再通过20辊精轧机精密冷轧,下压量为6.3%,将0.12mm厚轧制0.1mm厚,同样采用表面粗糙度为0.06μm的抛光辊并压三遍;
(8)拉矫;
(9)反射率测试。
作为一种优选方案,所述步骤(9)反射率测试包括:①粗糙度:采用SHR110粗糙度仪对高反射率301材料正反面纵横向测试;②光泽度:采用3nh光泽度仪测试对高反射率301材料正反面纵横向测试;③反射率:采用3nh分光测色仪测试高反射率材料对400-700nm之间不同波段的反射率以及整体反射率。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果,具体而言,由上述技术方案可知:
通过采用本发明方法制造得到高反射率301不锈钢材料,其生产成本低、无额外特殊工艺,冷轧采用DM工艺,用特殊不同的轧辊进行无料纹处理和增光亮度处理;退火采用合适的温度、退火时间和退火速度,防止热处理温度过高导致材料的吸收率上升,只需经过多次冷轧退火,产品既环保又能在各种环境中应用,本发明制得的产品成功应用于车灯挡板,打破传统不锈钢依靠耐腐蚀、高强度、易成型特点而获得市场,为不锈钢争取了新的应用市场。
具体实施方式
本发明揭示了一种高反射率301不锈钢材料的制造方法,包括有以下步骤:
(1)301不锈钢材料熔液制备及精炼:化学成分的确定,301不锈钢材料中各元素的质量百分数为C为0.15%、Si为0.75%、Mn为2.0%、P为0.045%、S为0.03%、Ni为6.0-8.0%、Cr为16-18%、N为0.1%、其余为铁,在1500℃~1600℃下熔炼成301不锈钢材料熔液。
(2)连铸连轧热轧:以301不锈钢材料板坯为原料,经加热后由粗轧机组及精轧机组制成0.32mm厚的301不锈钢材料黑皮卷材。
(3)第一道轧程:301不锈钢材料冷轧坯材再通过20辊精轧机精密冷轧,下压量为28.1%,将0.32mm厚轧制至0.23mm厚,采用无料纹辊轧制;
(4)退火:将0.23mm厚的301不锈钢材料在1080℃下以9m/min的速度退火。
(5)第二道轧程:301不锈钢材料冷轧坯材再通过20辊精轧机精密冷轧,下压量为34.4%,将0.23mm厚轧制至0.12mm厚,采用表面粗糙为度0.06μm的抛光辊。
(6)退火:将0.12mm厚的301不锈钢材料在1080℃下以10m/min的速度退火。
(7)第三道轧程:301不锈钢材料冷轧坯材再通过20辊精轧机精密冷轧,下压量为6.3%,将0.12mm厚轧制0.1mm厚,同样采用表面粗糙度为0.06μm的抛光辊并压三遍。
(8)拉矫。
(9)反射率测试。包括:①粗糙度:采用SHR110粗糙度仪对高反射率301材料正反面纵横向测试;②光泽度:采用3nh光泽度仪测试对高反射率301材料正反面纵横向测试;③反射率:采用3nh分光测色仪测试高反射率材料对400-700nm之间不同波段的反射率以及整体反射率。
本发明的原理:
(1)金属元素对光波的吸收原理。当光子照射到材料表面被吸收和反射,吸收的一小部分被表面自由电子吸收,另一部分被金属材料内部的束缚电子、激子、晶格振动等吸收;由于金属材料表面自由电子数量过多,因而大部分的光子被反射出去,所以金属材料的反射率要比一般材料要高很多,同时也决定了材质在光学性能的主导作用。
(2)改变表面形貌,提高反射率。金属材料在不采取特殊的表面处理条件下,加工表面会具有较小间距和微小峰谷的纹路,这些纹路在微观下呈现V形的排列规则几何形状。根据菲涅尔公式,自然光在材料表面的反射率可以表示为:
n为折射率、α为吸收系数,θi为入射角。当吸收系数一定,反射率跟n折射率和入射角θi有关,再根据反射定律,自然光会在V形的表面进行多次反射吸收,这只会适得其反,极大的增加表面的吸收率。因而在第一道次,采取DM工艺,下压量为28.1%,用无料纹的轧辊进行轧制,大幅度减少材料表面纹路。
(3)选择合适轧制次数,轧辊粗糙度,降低材料表面粗糙度。随着下压量的增加,材料表面的粗糙度会呈现出整体的下降趋势。尤其是在第一道次和第二道次,材料表面的粗糙度会急剧下降,在后续的轧制道次,粗糙度下降平缓,逐渐接近轧辊的粗糙度。因而第一道次采用DM工艺,第二、三道次采用0.06μm的抛光辊。
(4)通过优化抛光辊冷轧次数,提高光泽度的影响。在第三次抛光轧制,高反射率301的粗糙度Ra为0.06μm-0.09μm,与采用的Ra为0.06μm的抛光辊接近,但光泽度Gu只达到横向460-480、纵向510-540;但在最后一道次每多压一次,材料表面的横向光泽度就会增加4%左右,纵向光泽度会增加2%左右。因而在第二、三道次采用抛光轧制工艺,并且在第三道次进行3次抛光轧制,增加光泽度。
本发明制得的高反射率301不锈钢材料的性能如下:
表1.物理性能
表2.加工性能
冷加工 | 切削性 | 电镀性能 | 焊接性能 | 锻压性能 | 冲压性能 | 中性盐雾测试 |
好 | 易切削 | 好 | 好 | 好 | 好 | 48H以上 |
表3.力学性能
表4.光泽度、粗糙度
表5.反射率
用以下实例证明本发明制得的高反射率301不锈钢材料效果(采取相同工艺的301不锈钢材料和304不锈钢材料对比):
表6.粗糙度对比
表7.光泽度对比
表8.反射率对比
波长 | 304 | 301 | 波长 | 304 | 301 |
400nm | 82.85 | 85.62 | 560nm | 70.74 | 72.09 |
410nm | 70.13 | 73.3 | 570nm | 71.19 | 72.42 |
420nm | 65.51 | 68.08 | 580nm | 71.57 | 72.72 |
430nm | 64.3 | 66.35 | 590nm | 71.98 | 73.02 |
440nm | 64.2 | 66.37 | 600nm | 72.44 | 73.38 |
450nm | 64.19 | 66.91 | 610nm | 72.3 | 73.17 |
460nm | 68.1 | 67.52 | 620nm | 72.42 | 73.42 |
470nm | 66.33 | 67.95 | 630nm | 72.85 | 73.81 |
480nm | 66.73 | 68.52 | 640nm | 72.8 | 73.96 |
490nm | 67.22 | 69.04 | 650nm | 73.01 | 74.17 |
500nm | 68 | 69.9 | 660nm | 73.09 | 74.52 |
510nm | 68.58 | 70.3 | 670nm | 72.7 | 74.75 |
520nm | 69.13 | 70.65 | 680nm | 73.49 | 75.18 |
530nm | 69.63 | 71.02 | 690nm | 73.64 | 75.8 |
540nm | 70.1 | 71.43 | 700nm | 77.52 | 75.87 |
550nm | 70.38 | 71.7 | R | 70.59 | 71.88 |
结论:尽管301不锈钢材料和304不锈钢材料的组成元素相同,但301不锈钢材料的光泽度和反射率明显要比304不锈钢材料要高。通过以上数据可以确认,301不锈钢材料在相同况下对可见光的反射要比304不锈钢材料好。
本发明的设计重点在于:通过采用本发明方法制造得到高反射率301不锈钢材料,其生产成本低、无额外特殊工艺,冷轧采用DM工艺,用特殊不同的轧辊进行无料纹处理和增光亮度处理;退火采用合适的温度、退火时间和退火速度,防止热处理温度过高导致材料的吸收率上升,只需经过多次冷轧退火,产品既环保又能在各种环境中应用,本发明制得的产品成功应用于车灯挡板,打破传统不锈钢依靠耐腐蚀、高强度、易成型特点而获得市场,为不锈钢争取了新的应用市场。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明的技术范围作任何限制,故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (2)
1.一种高反射率301不锈钢材料的制造方法,其特征在于:包括有以下步骤:
(1)301不锈钢材料熔液制备及精炼:化学成分的确定,301不锈钢材料中各元素的质量百分数为C为0.15%、Si为0.75%、Mn为2.0%、P为0.045%、S为0.03%、Ni为6.0-8.0%、Cr为16-18%、N为0.1%、其余为铁,在1500℃~1600℃下熔炼成301不锈钢材料熔液;
(2)连铸连轧热轧:以301不锈钢材料板坯为原料,经加热后由粗轧机组及精轧机组制成0.32mm厚的301不锈钢材料黑皮卷材;
(3)第一道轧程:301不锈钢材料热轧坯材再通过20辊精轧机精密冷轧,下压量为28.1%,将0.32mm厚轧制至0.23mm厚,采用无料纹辊轧制;
(4)退火:将0.23mm厚的301不锈钢材料在1080℃下以9m/min的速度退火;
(5)第二道轧程:301不锈钢材料冷轧坯材再通过20辊精轧机精密冷轧,下压量为34.4%,将0.23mm厚轧制至0.12mm厚,采用表面粗糙为度0.06μm的抛光辊;
(6)退火:将0.12mm厚的301不锈钢材料在1080℃下以10m/min的速度退火;
(7)第三道轧程:301不锈钢材料冷轧坯材再通过20辊精轧机精密冷轧,下压量为6.3%,将0.12mm厚轧制0.1mm厚,同样采用表面粗糙度为0.06μm的抛光辊并压三遍;
(8)拉矫;
(9)反射率测试。
2.根据权利要求1所述的高反射率301不锈钢材料的制造方法,其特征在于:步骤(9)反射率测试包括:①粗糙度:采用SHR110粗糙度仪对高反射率301材料正反面纵横向测试;②光泽度:采用3nh光泽度仪测试对高反射率301材料正反面纵横向测试;③反射率:采用3nh分光测色仪测试高反射率材料对400-700nm之间不同波段的反射率以及整体反射率。
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