SUS430不銹鋼帶熱處理表面屈服紋產生原因及預防控制措施

王 哲 肖銳銳 李保全

山東能源重裝集團乾元不銹鋼制造有限公司 山東 新泰 271222

前言

目前各個不銹鋼帶沖壓公司為實現降低生產成本要求,加之受到國內外經濟形勢變化影響,原來使用SUS304材料做電腦以及Pad顯示器邊框的沖壓件,現在正被SUS430材料所取代。公司根據市場變化,積極開發SUS430不銹鋼鋼帶并已打開市場初具規模。前期生產SUS430鋼帶在光亮退火后表面產生屈服紋,嚴重影響了產品質量,尤其是成品在經過平整以后,其屈服紋越發明顯(如下圖示)。經過不斷探索,目前已解決了SUS430不銹鋼薄帶連續退火后的屈服紋問題。下面從幾個方面進行總結分析。

1 連續臥式退火爐結構特點對SUS400系鐵素體不銹鋼帶熱處理表面出現屈服紋的影響

連續臥式退火爐最大的特點就是“連續”和“臥式”。對于“連續”的特點來說來說就是在馬弗爐出入側各設置了一個活套,同時增加生產線的長度,為防止跑偏,需要設置多組糾偏輥；對于“臥式”的特點來說,需要克服鋼帶在爐內的下垂影響,因此,需要相對于立式爐更大的爐內張力和密封壓力,而且,當馬弗罐長度大于10 米時,需在爐內安裝碳素托輥,這些結構對屈服紋都將產生影響。

1.1 活套的影響 為了保證生產的連續性以及工藝的穩定性,即在鋼帶焊接或者上下卷時仍需要保持光亮退火生產線上的鋼帶按原工藝速度運行,因此就必須在馬弗爐前后各設置一個鋼帶暫存裝置——活套。為了保證焊接以及上下卷的正常工作時間,一般活套是有多組上下導向輥組成,通過提升活套上導向輥增加上下導向輥的距離,實現鋼帶存儲功能。為防止鋼帶跑偏就在其中間位置設置一組糾偏輥,輥通過偏轉鋼帶來實現糾偏。這樣鋼帶一邊受力較大產生延伸,造成可能出現屈服紋。根據公司生產經驗,由于未退火的SUS430硬度較高,因此馬弗爐前一般不會產生屈服紋；但出了馬弗爐后,由于SUS430鋼帶經過退火變軟,在出側活套糾偏處極易出現屈服紋,為減少張力的影響,一般單位張力設置在3—4千克/mm2。張力過小容易出現鋼帶跑偏現象,過高的話屈服紋路明顯影響產品質量。而且屈服紋會隨著張力的增加而變密變長,可達到邊部50毫米以內都會出現,此屈服紋特點為長而密集、紋路方向交錯,與密封裝置、碳素輥等原因產生的紋路有明顯不同,比較好區分。因此在設定好活套張力后需要及時檢查鋼帶上下表面邊緣是否存在屈服紋,出現后及時調整張力,可完全消除。

1.2 爐前爐后密封裝置的影響 爐前爐后采用氣缸壓緊毛氈密封機構是目前通用的做法,即爐口上下毛氈分別與鋼帶上下表面接觸,再由氣缸將上下密封輥壓緊毛氈起到防止保護氣外泄、阻止空氣進入的密封作用。此密封機構結構簡單,操作靈活。但是由于下壓驅動氣缸一般只在一側,另一側采用操作手柄以便轉動毛氈。因此,用于轉動毛氈的那一端較松弛,造成SUS430鋼帶驅動側和工作側兩邊受力不同,張力分配不均勻,形成縱向屈服紋。由于緩冷區溫度接近常溫,因此由密封裝置受力不均產生的屈服紋一般在馬弗爐內形成,這種屈服紋具有短小、密集于鋼卷邊部成九十度夾角的特點,所以可以根據此特點來判斷產生原因。對此可以在毛氈密封輥設置微調裝置,用于調整兩側毛氈密封輥的行程,從而實現兩側壓力相同,保證鋼帶表面受力均勻。

1.3 爐體碳素托輥的影響 正常使用的馬弗罐爐內碳素托輥均處于水平狀態,與鋼帶同步轉動,對鋼帶不會產生明顯影響。但是爐體變形會使個別的碳素輥不在水平狀態,即碳素輥驅動側與工作側高度不一致,這樣會在兩個碳素托輥之間產生“扭勁”,“扭勁”會在鋼帶上產生與密封裝置受力不均勻相同的屈服紋,因此,馬弗罐安裝前需要校準碳素托輥的水平度,從而避免產生屈服紋。

1.4 設備各輥磨損老化的影響 由于臥式連續光亮退火爐生產線較長,大量使用導向輥和張緊輥,當各輥表面橡膠出現磨損老化現象時,使得各個輥面受力不均衡,因此,需要及時更換老化的各輥,尤其是輥面出現裂紋,失去橡膠原有彈性而且受力面小的,必須更換。根據使用經驗,一般3-5年更換一次。

2 爐內張力的影響

爐內張力過大都是SUS430 產生屈服紋的一個重要因素。張力過大,SUS430鋼帶過拉,屈服紋會更加明顯。此時應當適當減少張力可使屈服紋消除或減輕,要想從根本上解決問題,需要保證退火前鋼帶板型較好、溫度和速度匹配。

3 結論

市場目前走勢來看想盡可能地用SUS430替代SUS304產品,因此在原有經驗的基礎上通過實踐不斷摸索,提前做好預防應對,特別是控制好爐內張力、出側活套張力、密封與板型,只要應對得當,就一定能減輕或完全避免的。