一種提高430鐵素體不鏽鋼深衝性能的退火工藝的製作方法

2023-05-15 23:37:11

專利名稱：一種提高430鐵素體不鏽鋼深衝性能的退火工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於金屬材料熱處理領域，特別涉及一種提高430鐵素體不鏽鋼深衝性能 的退火工藝。
背景技術：
430鐵素體不鏽鋼(lCrl7)由於基體中不含鎳，價格相對便宜，又具有優良的耐腐 蝕性能，因此得到廣泛應用，其主要應用於裝飾材料、戶外宣傳廣告欄、電子產品、餐具、篩 網、燃燒器、建築裝飾件、家庭用器具及家電部件。由於430鐵素體不鏽鋼精密薄帶是常用 的衝壓材料，該材料在冷加工過程中，尤其是某些深衝過程中，由於顯著的加工硬化和殘餘 應力，易出現粘模、起皺、破裂現象，使成品率降低，成為實際生產中普遍存在的一個技術難 題。430鐵素體不鏽鋼精密薄帶的成品是由熱軋酸洗板經冷軋、光亮退火和平整三個 工藝的加工而成。其中，光亮退火主要起消除內應力、降低硬度、恢復塑性的作用，其對深衝 性能起著決定性作用。材料的機械性能對其衝壓性能有著極其重要的作用，而機械性能主 要由組織結構所決定，尤其是晶粒度和織構。粗晶組織在延伸率和塑性方面遠不及細晶組 織，因此，粗大的晶粒是造成深衝開裂的重要原因之一。同時，430鐵素體不鏽鋼在再結晶退 火過程中形成強的{111} fiber織構可以顯著提高材料的深衝性能。控制430鐵素體不鏽鋼在退火過程中形成的組織結構，可以顯著的改善其機械性 能，進而改善深衝性能。而430鐵素體不鏽鋼在退火過程中形成的組織結構，在冷軋變形量 相似的情況下，主要取決於帶鋼的實際加熱溫度、加熱速度、保溫時間和冷卻速度，而以上 數據取決於帶鋼的退火爐加熱溫度、TV值(厚度X速度)、風機的冷卻功率。因此，為了改 善430鐵素體不鏽鋼的機械性能，需改進現有的430鐵素體不鏽鋼的退火工藝。

發明內容
本發明的目的是解決背景技術所述改善430鐵素體不鏽鋼精密薄帶的深衝性能， 提供一種提高430鐵素體不鏽鋼深衝性能的退火工藝。430鐵素體不鏽鋼精密薄帶(以下簡稱430不鏽鋼帶)的退火作業流程為上料一開卷一剪切一焊接一鹼洗一清洗一烘乾一進口活套一—光亮熱處理一出口活套一卷取光亮熱處理是430鐵素體不鏽鋼帶退火作業流程的核心環節，它最終決定成品帶 鋼的機械性能、表面質量和防腐性。為提高430鐵素體不鏽鋼深衝性能，本發明的技術方案 如下1.待處理的430不鏽鋼帶的厚度範圍為0. 3 0. 6mm,寬度範圍為400 800mm ；2.為了解決當待退火處理430不鏽鋼帶規格變化的時候，由於質量不同，消耗的 熱量不同，因此導致爐內的溫度發生了變化，但是測溫儀所測數據為馬弗爐體的溫度，而空 氣又是熱的不良導體，不能迅速地把馬弗爐內溫度的變化立即傳遞到測溫儀，因此測溫儀所測的數據滯後於爐內實際數據，導致反饋系統調整立式光亮退火爐馬弗內溫度調整緩 慢。由於未能及時調整馬弗內的溫度，使部分材料處於不合適的爐溫之中，致使鋼帶的加熱 溫度和加熱速度未能達到理想狀態，進而影響材料的機械性能，導致衝壓開裂的問題。為了 減小馬弗爐內的溫度變化，前後兩卷帶鋼的規格應該儘可能的相近，這樣鋼帶帶走的熱量 相近，馬弗爐內的溫度變化不明顯，因此就降低了由於帶鋼規格不同導致的馬弗爐內的溫 度波動。按以下方法對待處理的鋼卷進行排程，根據前後鋼卷的截面積差異百分比的定義截面積差異百分比=(後鋼卷截面積-前鋼卷截面積)/後鋼卷截面積X 100%，按待退火處理前後鋼卷的430不鏽鋼帶的截面積差異百分比不大於30%，將待退 火處理430不鏽鋼帶的鋼卷進行排程，並進行剪切、焊接、鹼洗、清洗、烘乾工序；3.將經排程並進行剪切、焊接、鹼洗、清洗、烘乾工序鋼卷的430不鏽鋼帶送入立 式光亮退火爐，430不鏽鋼帶連續通過立式光亮退火爐的加熱區和冷卻區進行退火處理，立 式光亮退火爐的加熱溫度，冷卻速度，鋼帶速度的設置為加熱區的溫度設置為，加熱二區、加熱三區、加熱四區和加熱五區的溫度均為 950°C，加熱一區和加熱六區比加熱二區、加熱三區、加熱四區和加熱五區的溫度低5 IO0C ；冷卻區中冷卻一區、冷卻二區和冷卻三區均有兩颱風機，同一冷卻區的兩颱風 機冷卻頻率相同，各風機冷卻頻率為，冷卻一區和冷卻二區的風機冷卻頻率範圍為45 46Hz，冷卻三區的風機冷卻頻率較冷卻一區和冷卻二區的風機冷卻頻率高2 4Hz ；430不鏽鋼帶通過立式光亮退火爐的速度由鋼帶厚度與速度的乘積TV值和430不 鏽鋼帶的厚度確定，TV值的範圍為7. 5 8. 5。本發明主要是通過調整退火的加熱溫度、風機的冷卻速度以及對不同厚度和寬度 的鋼帶，以及控制前後兩卷料的截面積差百分比，在確定鋼帶厚度與速度乘積TV值後，調 整鋼帶在爐區的速度，對每組材料進行機械性能的測試，並對其再結晶織構的演變和晶粒 長大進行分析，總結實驗結果以及優化數據，以得到力學性能優良、晶粒度適中、對深衝有 利織構多的材料，改善材料的深衝性能，提高下遊產品的成品率。本發明的有益效果為，通過對退火工藝的調整，在機械性能方面，使處理後的430 不鏽鋼帶成品的硬度控制在維氏硬度HV為150士 15，而國標為不大於200，延伸率在沈％以 上，國標為不小於22% ；從微觀組織來看，晶粒度控制在8. 0-10級，且晶粒大小均勻，{111} fiber織構組分比較多，因此顯著地提高了 430不鏽鋼的深衝性能，使深衝材料的成材率在 99%以上，極大的提高了下遊產品的成材率，使其能夠代替部分昂貴的304奧氏體不鏽鋼， 適用於冶金行業。


圖1為本發明的使用的立式光亮退火爐示意圖；圖2為用常規工藝退火處理的430不鏽鋼帶樣品晶粒度圖；圖3為用本發明退火處理的430不鏽鋼帶樣品晶粒度圖；圖4為從起始取向出發經過某周轉動可將晶體坐標系OABC轉到任何取向的晶體 坐標系OXYZ的示意圖。
圖5為用常規工藝退火處理的430不鏽鋼帶樣品ODF衍射圖；圖6為本發明退火處理的430不鏽鋼帶樣品ODF衍射圖。圖中，1-鋼帶，2—鋼帶的運動方向，3—加熱一區，4一加熱二區，5—加熱三區， 6-加熱四區，7-加熱五區，8-加熱六區，9-輻射段，10-隔熱屏，11-波紋管，12-冷 卻一區，13—冷卻二區，14—冷卻三區，15—石墨輥。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實例，對本發明作進一步說明圖1為本發明的使用的立式光亮退火爐示意圖，自下向上分為加熱區、輻射段9和 冷卻區，輻射段9的外殼為波紋管11，在輻射段9與加熱區之間設置隔熱屏10，一對石墨輥 15設置在冷卻一區12和冷卻二區13之間，鋼帶通過石墨輥的間隙不會產生石墨輥痕。鋼帶1從進口活套進入立式光亮退火爐，在立式光亮退火爐中，鋼帶1按鋼帶的運 動方向2所示方向豎直向上通過立式光亮退火爐的加熱區、輻射段9和冷卻區，從立式光亮 退火爐的出口進入出口活套。立式光亮退火爐為連續性產線，故一定要保證退火爐能夠連續生產。由於要待處 理的430不鏽鋼帶規格眾多，寬度、厚度差別都較大，在不同規格的鋼帶搭接時，由於不同 規格的鋼帶的質量不一樣，根據熱量計算公式Q = CMAT，在退火爐中會消耗不同的熱量， 從而導致退火爐馬弗溫度產生變化。實施例1提高430鐵素體不鏽鋼深衝性能的退火工藝的鋼卷排程將待處理430不鏽鋼的鋼卷帶按待退火處理的前後鋼卷的430不鏽鋼帶的截面積 差異百分比不大於30%，將待退火處理430不鏽鋼帶的鋼卷進行排程，並進行剪切、焊接、 鹼洗、清洗、烘乾工序。前後鋼卷的截面積差異，最好的範圍是在20%以內，次佳的範圍是在 20%至30%之間，超過30%，則中間採用搭過渡規格的犧牲鋼帶。本實施例的一批鋼卷的鋼帶截面積分別為(0. 41 X 454)mm2、(0. 31 X 561)mm2、(0· 37 X 452)mm2、(0· 47 X 774)mm2、(0· 47 X 736)mm2、(0· 41 X 585)mm2、(0. 38X685)mm2。根據以上原則，則按照以下順序進行排程(0. 37X452)mm2 ^ (0. 31 X561)mm2 — (0. 41 X454)mm2 ^— (0. 41 X 585) mm2 — (0· 38 X 685) mm2 — 0. 47 X 736) mm2 —— (0. 47X774)mm2。將排程後的鋼卷並進行剪切、焊接、鹼洗、清洗、烘乾工序鋼卷的430不鏽鋼帶送 入立式光亮退火爐，根據送入立式光亮退火爐430不鏽鋼帶的截面積設置立式光亮退火爐 的加熱溫度、冷卻速度和鋼帶速度，430不鏽鋼帶連續通過立式光亮退火爐的加熱區和冷卻 區進行退火處理。實施例2截面積為(0. 46X 565)mm2的430不鏽鋼帶的退火處理本實施例中退火處理截面積為(0. 46X565)mm2規格的430不鏽鋼帶，立式光亮退 火爐的加熱溫度、冷卻速度和鋼帶速度按如下設置加熱區中個加熱區的溫度設置為加熱二區4、加熱三區5、加熱四區6和加熱五區7的溫度均為950°C，加熱一區2和加熱六區8的溫度均為940°C ；冷卻區中的各風機的冷卻頻率設置為冷卻三區14的兩颱風機的冷卻頻率均為 48HZ，冷卻二區13的兩颱風機的冷卻頻率均為46HZ，冷卻一區12的兩颱風機的冷卻頻率均 為 45HZ，鋼帶厚度與速度的乘積TV值取值為8，鋼帶厚度為0. 46mm,則帶鋼1通過立式光 亮退火爐爐區的速度為17. 4m/s。430不鏽鋼帶樣品採用常規工藝退火處理和採用本發明退火工藝退火處理的晶粒 度圖和ODF衍射圖對比測試結果如圖2、圖3、圖5和圖6所示。圖2為用常規工藝退火處理的430不鏽鋼帶樣品晶粒度圖，有少數幾個晶粒較其 它晶粒大，為7級，其它為8. 0。圖3為用本發明退火處理的430不鏽鋼帶樣品晶粒度圖，晶 粒大小均勻，均為8.0級。圖4為從起始取向出發經過某周轉動可將晶體坐標系OABC轉到任何取向的晶體 坐標系OX^的示意圖，用這種轉動操作的轉角表示晶體取向。圖中給出了從起始取向出 發，按歐拉角所作的轉動。圖5和圖6是圖4中所示的轉角Cp2為45°時經退火處理的430 不鏽鋼帶樣品ODF圖。圖5為用常規工藝退火處理的430不鏽鋼帶樣品ODF衍射圖，圖中表示織構強度 的曲線由低到高分別為，曲線401的織構強度為1. 0，曲線402的織構強度為1. 3，曲線403 的織構強度為2. 6，曲線404的織構強度為3. 3，曲線405的織構強度為4. 0，曲線406的織 構強度為5.0。織構組分含量分別為{111}佔總織構的7. 10% ；{111}佔總織 構的 7. 49%；{334} 佔總織構的 10. 84% ； {554} 佔總織構的 8. 34% ； {111} fiber 佔總織構的16. 32%。圖6為本發明退火處理的430不鏽鋼帶樣品ODF衍射圖，圖中表示織構強度的曲 線由低到高分別為，曲線501的織構強度為2. 0，曲線502的織構強度為3. 5，曲線503的 織構強度為5. 0，曲線504的織構強度為6. 5，曲線505的織構強度為8. 0，曲線506的織構 強度為9. 5，曲線507的織構強度為11. 0。織構組分含量分別為{111}佔總織構的 11. 18% ；{111} 佔總織構的 12. 92% ； {334} 佔總織構的 18. 18% ； {554} 佔總織構的14. 03% ； {111} fiber佔總織構的27. 02%。從圖5和圖6可以看出，織構主要以γ退火織構為主，圖6所示的本發明的退火 工藝退火處理的430不鏽鋼帶樣品織構強度要高於圖5所示的用常規工藝退火處理的430 不鏽鋼帶樣品織構強度。圖6中最高織構強度為標記為507的曲線，其織構強度為11. 0，從 曲線507至曲線501依次減弱，而圖5中最高織構強度為標記為406的曲線，其織構強度為 5. 0。由以上的對比結果可見，經本發明的提高430鐵素體不鏽鋼深衝性能的退火工藝 退火處理的430鐵素體不鏽鋼晶粒度在8 10級之間，{111} fiber織構比例大。{111} fiber織構比例越大的材料，材料的深衝性能就越好。本發明的退火工藝改善了 430不鏽 鋼帶在機械性能，使處理後的430不鏽鋼帶成品的硬度控制在維氏硬度HV為150士 10，而 國標為不大於200，延伸率在以上，國標為不小於22%，屈強比控制在0. 55 0. 65之 間；從微觀組織來看，晶粒度控制在8. 0 10級，而且晶粒大小均勻，而且{111} fiber織構 組分比較多，因此顯著地提高了 430不鏽鋼的深衝性能。
本發明適用於冶金行業400系列不鏽鋼的退火處理。
權利要求
1.一種提高430鐵素體不鏽鋼深衝性能的退火工藝，其特徵在於，430鐵素體不鏽鋼退 火工藝步驟為1)將待處理的430不鏽鋼帶的鋼卷按以下方法對待處理的鋼卷進行排程根據前後鋼卷的截面積差異百分比的定義截面積差異百分比=(後鋼卷截面積-前鋼卷截面積)/後鋼卷截面積xioo%按待退 火處理的前後鋼卷的430不鏽鋼帶的截面積差異百分比不大於30%，將待退火處理430不 鏽鋼帶的鋼卷進行排程，並進行剪切、焊接、鹼洗、清洗、烘乾工序；2)將步驟1)中排程並進行剪切、焊接、鹼洗、清洗、烘乾工序鋼卷的430不鏽鋼帶送入 立式光亮退火爐，430不鏽鋼帶連續通過立式光亮退火爐的加熱區和冷卻區進行退火處理， 立式光亮退火爐的加熱溫度、冷卻速度和鋼帶速度的設置為加熱區的加熱溫度設置為，加熱二區、加熱三區、加熱四區和加熱五區的溫度均為 950°C，加熱一區和加熱六區比加熱二區、加熱三區、加熱四區和加熱五區的溫度低5 IO0C ；冷卻區中冷卻一區、冷卻二區和冷卻三區均有兩颱風機，同一冷卻區的兩颱風機冷卻 頻率相同，各風機冷卻頻率為，冷卻一區和冷卻二區的風機冷卻頻率範圍為45 46Hz，冷 卻三區的風機冷卻頻率較冷卻一區和冷卻二區的風機冷卻頻率高2 4Hz ；430不鏽鋼帶通過立式光亮退火爐的速度由鋼帶厚度與速度的乘積TV值和430不鏽鋼 帶的厚度確定，TV值的範圍為7. 5 8. 5。
2.根據權利要求1所述的一種提高430鐵素體不鏽鋼深衝性能的退火工藝，其特徵在 於，所述待處理的430不鏽鋼帶的厚度範圍為0. 3 0. 6mm,寬度範圍為400 800mm。
全文摘要
本發明公布一種提高430鐵素體不鏽鋼深衝性能的退火工藝，屬於金屬材料熱處理領域。按待退火處理前後鋼卷的430不鏽鋼帶的截面積差異百分比不大於30％，將鋼卷排程，並進行剪切、焊接、鹼洗、清洗、烘乾工序；設置立式光亮退火爐加熱區的加熱溫度、冷卻區的冷卻速度和按TV值的範圍為7.5～8.5確定鋼帶速度，將經排程並進行剪切、焊接、鹼洗、清洗、烘乾工序鋼卷的430不鏽鋼帶連續送入立式光亮退火爐在加熱區和冷卻區進行退火處理。本發明提高了430不鏽鋼的深衝性能，使深衝材料的成材率在99％以上，提高了下遊產品的成材率，使其能夠代替昂貴的304奧氏體不鏽鋼，適用於冶金行業400系列不鏽鋼的退火處理。
文檔編號C21D1/26GK102140574SQ20111012171
公開日2011年8月3日 申請日期2011年5月11日 優先權日2011年5月11日
發明者向輝, 孫宇輝 申請人:北京冶金正源科技有限公司