冷軋是指在常溫狀態(tài)下對(duì)鋼帶進(jìn)行軋制，使鋼帶的厚度逐漸減薄的材料加工方法。冷軋的原料一般為熱軋退火后的鋼卷。304 不銹鋼在冷軋過(guò)程中， 亞穩(wěn)態(tài)的奧氏體組織會(huì)發(fā)生應(yīng)變誘導(dǎo)馬氏體相變， 使得鋼的強(qiáng)度和硬度升高、塑性下降，產(chǎn)生了明顯的加工硬化。
隨著軋制道次增多，軋制總變形率增大，加工硬化效應(yīng)越來(lái)越明顯，材料變得越來(lái)越硬。常規(guī)退火狀態(tài)下的 304 熱軋卷強(qiáng)度和硬度較低，塑性較好，利于軋制。若對(duì)熱軋卷不退火直接進(jìn)行冷軋，可大幅降低材料生產(chǎn)成本。
本文通過(guò)對(duì)退火態(tài)和熱軋態(tài)的熱軋卷強(qiáng)度進(jìn)行分析，確定試軋工藝參數(shù)， 并對(duì)試軋成品力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比。
熱軋卷不退火直接冷軋的可行性分析
1.1 力學(xué)性能分析
在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)的 304 不銹鋼卷取樣品，進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)，結(jié)果對(duì)比如表 1 所示。對(duì)比熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài) 304 的力學(xué)性能可見(jiàn)， 熱軋態(tài)與熱軋退火態(tài)相比，平均屈服強(qiáng)度高 80.9 MPa， 平均抗拉強(qiáng)度高 40.7 MPa，延伸率低 5.7%。
從力學(xué)性能來(lái)看，退火前后熱軋 304 板的強(qiáng)度差異不大，熱軋未退火態(tài)鋼板的硬化過(guò)程比退火狀態(tài)快一點(diǎn)，但并不明顯，對(duì)冷軋?jiān)O(shè)備的負(fù)荷改變不大。
1.2 金相組織分析
對(duì)熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)的 304 進(jìn)行取樣，拋光并使用HCl-FeCl3 溶液侵蝕，金相組織如圖所示。由圖可見(jiàn)，退火后的熱軋卷晶粒已完全回復(fù)再結(jié)晶。不退火的熱軋卷也發(fā)生了部分回復(fù)。
304 不銹鋼在熱軋過(guò)程中，發(fā)生動(dòng)態(tài)的晶粒回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，使得熱軋變形過(guò)程中產(chǎn)生的加工硬化被不斷釋放。
在熱軋完成后，由于鋼卷依舊帶有較高的溫度并在高溫狀態(tài)下持續(xù)一定時(shí)間，這個(gè)狀態(tài)下鋼帶發(fā)生晶粒回復(fù)和再結(jié)晶，拉長(zhǎng)的晶粒形核變成等軸晶，消除晶粒拉長(zhǎng)形成的顯微組織和殘余應(yīng)力，可以消除一部分的加工硬化。帶鋼在熱軋空冷后，出現(xiàn)與退火處理后類似的特性。
綜合力學(xué)性能、加工硬化情況和金相組織，認(rèn)為目前現(xiàn)場(chǎng)的 304 不銹鋼熱軋卷，可以嘗試不經(jīng)退火直接冷軋。
冷軋?jiān)囼?yàn)
對(duì)未退火的 304 熱軋卷進(jìn)行冷軋，冷軋機(jī)采用輥系多、剛性大的二十輥森基米爾軋機(jī)，軋制過(guò)程中通過(guò)調(diào)整支撐輥的凸度以及一中間輥的軸向控制板形， 投用 ACG 系統(tǒng)控制鋼帶厚度，同時(shí)適當(dāng)增加軋制潤(rùn)滑油的流量，以提高鋼帶在軋制過(guò)程中的冷卻效果。
軋制第一道次時(shí)，投用 6 500 kN 壓力，比普通退火料的壓力高 300 kN，但變形率比普通退火料低 2%，后續(xù)的道次，軋制壓力均比普通退火料高，但變形率偏低，同樣的軋制總變形率，在軋制力不大幅提高的條件下，不退火直接軋制的卷比退火卷多一個(gè)軋制道次，詳見(jiàn)表 2。說(shuō)明熱軋未退火料的變形抗力較大。
后續(xù)對(duì)冷軋后的兩種材料進(jìn)行固溶退火，退火溫度在 1 050~1 150 ℃之間進(jìn)行。固溶退火的目的是將析出的碳化物重新溶入奧氏體中，同時(shí)將冷軋后的條帶組織回復(fù)再結(jié)晶。
對(duì)冷軋+固溶熱處理的材料進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)， 結(jié)果見(jiàn)表 3，原料為熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)的冷軋成品延伸率、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但熱軋態(tài)的延伸率略低，強(qiáng)度略高。
對(duì)冷軋+固溶熱處理后材料的金相如圖 2 所示，熱軋態(tài)與熱軋退火態(tài)的材料經(jīng)過(guò)冷軋固溶處理后，冷軋時(shí)被拉長(zhǎng)的纖維組織重新形核，發(fā)生再結(jié)晶，晶粒均已完全恢復(fù)，但熱軋未退火材料的晶粒更細(xì)。
兩種工藝中析出物的固溶、析出過(guò)程相同，但熱軋不退火狀態(tài)下直接冷軋時(shí)，熱軋態(tài)的等軸晶變?yōu)殚L(zhǎng)方形纖維組織，同時(shí)一部分的變形功以殘余應(yīng)力和點(diǎn)陣畸變的形式被保留下來(lái)，形成再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力， 所以熱軋未退火的鋼卷經(jīng)冷軋后更容易進(jìn)行固溶退火；而熱軋退火的鋼卷，晶粒會(huì)在固溶退火時(shí)進(jìn)一步長(zhǎng)大。所以熱軋未退火的材料在冷軋后固溶退火更容易發(fā)生，二是退火后晶粒更細(xì)化。
結(jié)論
1）304 熱軋未退火鋼卷可以直接進(jìn)行冷軋，但軋制抗力比退火態(tài)材料要大。
2）304 熱軋未退火鋼卷冷軋后進(jìn)行固溶退火，晶粒可完全恢復(fù)，且晶粒較細(xì)。
鋼與使用鉻廢鋼爐次在入爐條件相當(dāng)時(shí)，硅耗和石灰消耗基本相當(dāng)，可達(dá)到替代作用。
3） 紅泥球。AOD 爐使用紅泥球與在電爐使用本質(zhì)上是一樣的，都是利用生鐵、鉻鐵中的 Si 元素還原其中的 Fe、Cr、Ni 有價(jià)值的金屬。目前 AOD 小批量試驗(yàn)測(cè)算的效益為 1 000 元/t，若能優(yōu)化入爐條件，在冶煉過(guò)程溫度富余的情況下增加使用量，效益將進(jìn)一步擴(kuò)大。
4） 鎳渣鋼。AOD 爐使用鎳渣鋼試驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算對(duì)硅耗和石灰消耗都有一定的影響，每爐使用 3 t 鎳渣鋼時(shí)，影響硅耗升高 0.2 kg/t，石灰消耗升高1.0 kg/t，合計(jì)影響成本 377 元/爐，折算廢鋼和渣鋼的差價(jià)，效益較好。
5） 鉻渣鋼。可完全替代鉻廢鋼使用，對(duì)指標(biāo)影響不明顯，效益顯著。
(文章來(lái)源：山西冶金 崔汝飛；編輯：苗運(yùn)平）
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