304 不銹鋼冷軋帶鋼生產技術及應用效果分析

陽江麗

（廣東民海集團有限公司，廣東 廣州 510799）

不銹鋼冷軋帶鋼需要采用大張力軋制，目的是使帶鋼保持良好板型，在控制厚度精度的同時還能保證帶鋼橫向延伸均勻。但是304 不銹鋼冷軋帶鋼過程中也面臨許多技術控制難點，例如軋制速度通常超過500m/min，高速軋制時容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。而冷軋打滑極易在帶鋼表面留下振紋缺陷或擦劃傷，從而使冷軋帶鋼產品不符合加工精度要求，造成材料的浪費。另外，由于原料厚度偏差大，或者測厚儀精度不達標，也會造成冷軋帶鋼產品的厚度精度存在明顯誤差，無法滿足產品使用需求。因此，探究304 不銹鋼冷軋帶鋼生產技術的改良工藝成為當下的熱門研究課題。

1 304 不銹鋼冷軋帶鋼生產技術

1.1 高精度304 不銹鋼冷軋產品的技術要求

304 不銹鋼因其優(yōu)良性能在汽車零件、航空設備等領域有著廣泛應用。高精度的304 不銹鋼冷軋產品往往在尺寸、板型、表面質量等方面有著極其嚴格的要去。具體來說：

在尺寸精度方面，普通的304 不銹鋼冷軋產品厚度精度為±10μm，同板厚度差為10μm；而高精度304 不銹鋼冷軋產品厚度精度為±2μm，同板厚度差為2μm；在板形要求上，高精度冷軋不銹鋼板形要求更嚴，例如普通冷軋帶鋼產品不平度≤5mm，而高精度冷軋帶鋼產品不平度≤1mm。另外在成品凸度與厚度比值（＜0.5%），以及楔形（＜5μm）等方面也有更高的標準；在表面質量方面，普通冷軋帶鋼產品要求表面缺陷必須用400#砂紙來回打磨25 下可消除，否則視為不合格。而高精度冷軋帶鋼產品要求表面缺陷必須用800#砂紙來回打磨25 下可消除。

1.2 不銹鋼冷軋打滑控制技術

由于304 不銹鋼冷軋速度極快，因此軋制過程中打滑現(xiàn)象較為常見。所謂打滑，是帶鋼與工作輥之間因為速度差距過大進而出現(xiàn)相對滑動的一種現(xiàn)象。具體表現(xiàn)為帶鋼變形區(qū)被“前滑區(qū)”或“后滑區(qū)”替代。304 不銹鋼冷軋時，如果軋件出口速度（V出）比軋輥在該處的線速度（V）大，即V出＞V，則發(fā)生前滑；反之，如果軋件進入軋輥的速度（V進）比軋輥在該處線速度的水平分量（Vcosα）小，即V進＜Vcosα，則發(fā)生后滑。在實際加工中，為避免出現(xiàn)冷軋打滑的現(xiàn)象，需要對軋制速度進行適當控制。使V出=V，可避免前滑；使V進=Vcosα，可避免后滑。

1.3 不銹鋼冷軋產品厚度精度控制技術

304 不銹鋼冷軋帶鋼產品制作中，可能影響其厚度精度的因素有多種，例如技術人員的技能水平、測厚儀或千分尺的校準進度，原料的板型以及測量方法等。在厚度精度控制中，通常使用X 射線測厚儀測量帶鋼厚度。但是隨著帶鋼厚度的增加，X 射線的強度衰減也會更加明顯，因此為了保證厚度測量結果精確，必須要引入“測厚儀補償系數(shù)”。假設X 射線的強度為I，則衰減規(guī)律可表示為：

式（1）中，I0為X 射線的入射強度，μ 為吸收系數(shù)，h為帶鋼材料的厚度。在μ 于I0已經(jīng)確定的情況下，只要測出I 值即可得到帶鋼厚度。因此，在使用測厚儀精確測量帶鋼厚度時，確定μ 和的I0值尤為關鍵。其中，I0的值可根據(jù)設備說明書得到，而吸收系數(shù)μ 需要通過補償系數(shù)和測厚儀實測數(shù)據(jù)對比得到。測厚儀補償系數(shù)變化曲線如圖1 所示。

圖1 測厚儀補償系數(shù)曲線

在使用測厚儀測得帶鋼厚度后，如果測定結果顯示帶鋼各處的厚度偏差較大，還需要人工修正厚度，從而進一步提高冷軋帶鋼產品的精度。人工修正流程為：首先挑選一把千分尺，在距離帶鋼邊緣部位20mm 處測量厚度值。然后將工具替換為測厚儀，測量同一點的后。將兩次測量數(shù)據(jù)帶入厚度修正公式：

實踐表明，采用X 射線測厚儀與人工修正相結合的帶鋼厚度控制技術，可以使冷軋帶鋼產品的厚度精確率達到98%以上。

1.4 大壓下304 不銹鋼冷軋工藝

304 不銹鋼在低溫軋制時會出現(xiàn)馬氏體相變，并且在溫度越低、變形量越大的情況下，馬氏體含量也會明顯增加，從而使不銹鋼的變形抗力同步提升。為了減輕帶鋼軋制難度，實際加工中通常將冷軋帶鋼的壓下率維持在60%-80%之間。傳統(tǒng)的大壓下軋制工藝雖然能夠使冷軋不銹鋼的厚度精度達到毫米級，但是軋制成本較高。特別是當壓下率達到80%后，不銹鋼的屈服強度上升至1400MPa，變形難度極大，在軋制過程中極易發(fā)生碎裂情況。本文設計了一種在大壓下分階段冷軋生產304不銹鋼產品的工藝，當變形量（壓延率）不足50%時，每次壓下率控制在20%左右，以較大的壓下率使冷軋不銹鋼產品快速達到理想的厚度；當變形量達到75%時，每次壓下率控制在10%左右，以較小的壓下率提高冷軋不銹鋼產品的加工精度，保證板型良好，避免出現(xiàn)斷帶等軋制事故。304 不銹鋼大壓下軋制參數(shù)如表1 所示。

表1 高精度304 不銹鋼大壓下軋制工藝參數(shù)

2 304 不銹鋼冷軋帶鋼生產工藝改進后的應用效果

2.1 改進冷軋工藝后的應用效果

發(fā)生冷軋打滑后，在不銹鋼表面會出現(xiàn)振紋缺陷和擦劃傷缺陷，進而導致冷軋帶鋼產品表面質量下降。因此，要想判定冷軋工藝改進后的實用效果，可觀測并對比工藝改進前后帶鋼產品表面振紋缺陷與擦劃傷缺陷的比率變化。觀測結果如圖2 所示。

圖2 改進前后冷軋打滑造成缺陷比率圖

結合圖2 可知，在4 月份之前未改進不銹鋼冷軋帶鋼生產工藝的情況下，帶鋼產品上振紋缺陷的比率最高達到了13.5%，擦劃傷缺陷的比例最高達到了7.3%。從4月份應用改進生產工藝后，振紋缺陷和擦劃傷缺陷的比率均有明顯降低。其中，冷軋帶鋼產品表面振紋缺陷的比例在6 月份降低至0，而擦劃傷缺陷的比例在8 月份降低至0，說明該缺陷已經(jīng)被消除。

2.2 厚度精度提升效果

如前文所述，本文為提高冷軋薄帶（帶鋼厚度＜0.6mm）厚度精度，采用了“X 射線測厚儀+人工修正”的厚度精度提升策略。同樣采取對比方法驗證厚度精度的提升效果，有測試結果可知：在未改進生產工藝前，高精度304 不銹鋼厚度命中率在50%-70%之間波動。在4 月份應用厚度精度提升策略后，冷軋帶鋼厚度命中率提升至92%，之后一直呈現(xiàn)出緩慢提升趨勢。至8 月份，高精度304 帶鋼厚度命中率穩(wěn)定維持在98%以上，并且厚度精度控制在2μm 以內，同板厚度差＜2μm，平整度＜1μm。

從上述測試數(shù)據(jù)來看，改進后的冷軋工藝在帶鋼產品厚度精度控制方面得到了顯著提升，基本上滿足了高精度304 帶鋼產品的加工精度要求。

2.3 冷軋工藝改進后304 不銹鋼產品性能

在改進后的高精度304 不銹鋼冷軋帶鋼生產工藝中，除了針對冷軋打滑與厚度精度進行了技術優(yōu)化外，還采取了以下兩種優(yōu)化措施：第一是結合304 不銹鋼的加工硬化曲線，科學設定冷軋張力，同時配合軋制油噴射量的調節(jié)，保證了大壓下軋制工藝良好；第二是對于厚度≥2.0mm 的帶鋼，在冷軋張力達到15t 以上時采取再卷取技術，可以解決帶鋼層間的滑移缺陷，避免帶鋼頭部卷取加入瓦楞紙時吸收能力，從而順利消除了卷取折痕缺陷。綜合采取上述改進措施后，對生產出來的304不銹鋼薄帶產品進行檢測。隨機選取3 塊樣品，各項指標的檢測結果如表2 所示。

表2 304 冷軋產品尺寸進度和粗糙度統(tǒng)計表

結合表2 可知，3 塊試樣的厚度偏差、厚度精度、不平度和楔形4 項指標，實測值均在控制要求范圍以內，說明改進后的304 不銹鋼冷軋帶鋼生產工藝可以滿足標準要求。

3 結論

在一些高端設備中，對304 不銹鋼產品的加工精度有極高要求，因此在冷軋帶鋼生產中需要對不平度、厚度精度、表面質量等進行嚴格控制。本文在原有的冷軋帶鋼生產工藝中，分別從冷軋打滑、厚度控制、大壓下軋制等方面提出了改進措施。實踐表明，改進后的生產工藝可以制作出高精度的304 冷軋產品，滿足相關標準和使用要求。