平整機組延伸率對SUS430冷軋帶鋼力學性能的影響

張志強（天津太鋼天管不銹鋼有限公司，天津300457）

平整機組延伸率對SUS430冷軋帶鋼力學性能的影響

張志強
（天津太鋼天管不銹鋼有限公司，天津300457）

[摘要]研究了平整機組延伸率對SUS430冷軋帶鋼力學性能的影響。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，優(yōu)化平整工藝，對SUS430帶鋼采用在線平整后離線繼續(xù)平整1~2道次的生產(chǎn)工藝，即累計平整延伸率為1.0%~1.6%，使帶鋼的延伸率達到29.4%，既消除了屈服平臺，又得到了較為優(yōu)良的力學性能和加工成型性。

[關鍵詞]平整機;皺折;延伸率;抗拉強度;屈服強度;硬度

1　引言

SUS430不銹鋼屬于鐵素體不銹鋼，具有良好的耐腐蝕性能，導熱性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼，熱膨脹系數(shù)比奧氏體不銹鋼小，耐熱疲勞。鐵素體不銹鋼以鐵素體組織為主，不含鎳或少含鎳，是一類節(jié)鎳不銹鋼，近年來，全球鎳價高漲，為了降低成本，SUS430不銹鋼已成為很多領域替代304不銹鋼的選擇。

SUS430冷軋帶鋼使用過程中，通過沖壓等深加工后，制品表面容易出現(xiàn)一種類似于橘皮狀的缺陷，也被稱為皺折缺陷。該缺陷不僅影響制品表面的美觀，而且為后續(xù)的研磨工序增加了負擔，嚴重時反復研磨也難以消除，甚至在皺折處出現(xiàn)裂紋，影響使用[1]。皺折的產(chǎn)生是由于在退火后的SUS430冷軋帶鋼的應力-應變曲線上存在屈服平臺。因此，冷軋退火后的SUS430帶鋼必須流向平整機組，通過控制平整機的軋制力、張力等參數(shù)，使帶鋼有一定的延伸，達到消除屈服平臺的目的，改善帶鋼的沖壓成型能力[2]。

2　發(fā)揮平整機組的重要作用

在不銹鋼冷軋過程中,平整機組發(fā)揮著重要的作用[3]，通過控制平整機的張力、軋制力以及輥型，能夠消除帶鋼的屈服平臺，改善帶鋼的表面粗糙度和板型。

隨著市場對SUS430需求量的增加，我公司SUS430的產(chǎn)量也逐漸增加，如何能夠保證消除屈服平臺，并得到優(yōu)良的力學性能，滿足用戶的沖壓成型要求，是一項非常重要的課題。根據(jù)我公司的實際生產(chǎn)經(jīng)驗，當平整機延伸率足夠大時，屈服平臺全部消除，以厚度規(guī)格為0.5 mm的SUS430冷軋不銹鋼薄板為例，當延伸率大于0.5%時，屈服平臺可以消除，但是當平整機組延伸率繼續(xù)增大時，帶鋼的屈服強度會逐漸上升，塑性降低，因此要研究不同的平整機組延伸率對SUS430帶鋼力學性能的影響。通過優(yōu)化平整工藝，既能夠消除SUS430帶鋼的屈服平臺，又能得到優(yōu)良的力學性能，見圖1。

3　平整機延伸率計算方式

圖1　平整前后SUS430帶鋼機械性能情況對比

我公司有兩臺平整機，其中一臺為冷板退火酸洗線的在線平整機，另一臺為離線平整機。

帶鋼經(jīng)過平整機軋制后，縱向會有一定的延伸，出口、入口帶鋼長度符合下列公式：

根據(jù)延伸率的定義，平整機延伸率:

忽略帶鋼寬度方向的延展，平整機延伸率:

平整機延伸率的實際測定，轉化為平整出入口帶鋼速度差與入口帶鋼速度的百分比，帶鋼速度可以通過安裝在出入口導向輥的旋轉脈沖發(fā)生器測量出來。

4　屈服平臺產(chǎn)生原理

帶鋼發(fā)生塑性變形時，碳原子與位錯運動交互作用形成柯氏氣團，柯氏氣團對位錯形成釘軋與束縛作用，阻礙位錯的進行，要想發(fā)生變形就必須施加很大的外力，當外力達到上屈服點時，克服柯氏氣團作用，位錯運動開始，變形也開始。隨著變形量的增加，所需外力有所降低，此時對應的就是下屈服點。變形過程反映在帶鋼表面可以觀察到與拉伸方向成一定角度的線條狀痕跡，即橘皮狀皺折[4]。

屈服平臺的產(chǎn)生對帶鋼的沖壓成型是不利的，因此必須要消除屈服平臺。當帶鋼的伸長量超過下屈服點時就可以消除屈服平臺。平整機通過控制軋制力、張力等工藝參數(shù)，使帶鋼的伸長量達到下屈服點，可以消除屈服平臺。

5　不同平整機組延伸率對SUS430　力學性能的影響

結合我公司設備情況，通過在線平整機和離線平整機的配合，進行多道次平整，實現(xiàn)累計的延伸

率不同，比較力學性能的差異。通過公式推導，多道次平整的累計延伸率可近似等于各道次延伸率之和。即：

式中，L為多道次平整的累計延伸率；Ln（n=1，2，3，···）為平整各道次的延伸率。

5.1不同平整道次的平整機組延伸率設定

實際生產(chǎn)中，為了保證消除屈服平臺，我公司對厚度0.5 mm的SUS430冷軋不銹鋼薄板采用平整兩道次以上的平整工藝，平整兩道次的應力-應變曲線如圖2所示。

圖2平整兩道次的應力-應變曲線

厚度為0.5 mm的SUS430冷軋不銹鋼薄板，經(jīng)過在線平整后，由離線平整進行不同道次平整，延伸率設定見表1。

對不同平整道次的鋼卷在成品機組取樣，測量抗拉強度、屈服強度、硬度、延伸率等力學性能參數(shù)。5.2不同平整機組延伸率的力學性能測量結果

厚度0.5 mm的SUS430冷軋不銹鋼薄板在不同平整延伸率的力學性能測量結果見表2。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，得到平整機組延伸率對SUS430冷軋帶鋼力學性能的影響關系見圖3。

表1　厚度0.5 mm SUS430各道次延伸率設定

表2　不同平整機組延伸率的力學性能

圖3　平整延伸率對抗拉強度（Rp）、屈服強度（Rm）的影響

由圖4、圖5可見，隨著平整機組延伸率的增加，SUS430冷軋帶鋼的延伸率逐漸下降，屈服強度、硬度逐漸上升，抗拉強度變化不大。這是由于SUS430冷軋帶鋼的屈服平臺消除后，隨著平整機組延伸率的增加，帶鋼的加工硬化進一步顯著，導致屈服強度逐漸上升，各項塑性指標緩慢下降。

圖4　平整機延伸率對延伸率的影響

圖5　平整機延伸率對硬度的影響

平整機組延伸率太低不利于屈服平臺的消除，由于SUS430冷軋不銹鋼薄板在后續(xù)成型加工需要一定的粗糙度和板型質量，平整機組延伸率太低也不利于表面粗糙度和板型質量；而平整機組延伸率太高又會引起力學性能變差，不利于后續(xù)的加工成型。因此，我公司總結實際生產(chǎn)經(jīng)驗，對于厚度0.5 mm的SUS430帶鋼的平整工藝為在線平整后，離線平整繼續(xù)平整1~2道次，即累計平整延伸率為1.0%~1.6%，既能夠保證消除屈服平臺，又能得到較為優(yōu)良的機械性能，保證良好的加工成型性。

6　結論

SUS430冷軋帶鋼隨著平整機組延伸率的增加，延伸率逐漸下降，屈服強度、硬度逐漸上升，抗拉強度變化不大。

本單位總結實際生產(chǎn)經(jīng)驗，對于公稱厚度0.5 mm的SUS430帶鋼的平整工藝為在線平整后，離線平整繼續(xù)平整1~2道次，即累計平整延伸率為1.0%~1.6%，既能夠保證消除屈服平臺，又能得到較為優(yōu)良的機械性能，保證良好的加工成型性。

參考文獻

[1]李曉波.具有良好抗皺性能的SUS430型鐵素體不銹鋼冷板生產(chǎn)工藝技術的開發(fā)[J].塑性工程學報，2006（3）：35- 39.

[2]王憲玉，顧培松.SUS430不銹鋼的冷軋工藝及質量[J].軋鋼，2002，19（1）：36- 38.

[3]袁新運，張標.平整延伸率對Ti- IF冷軋帶鋼力學性能的影響[J].安徽冶金科技職業(yè)學院學報，2010，20（1）：1- 2.

[4]李純山，李剛.平整帶鋼屈服平臺的消除與延伸率優(yōu)化[J].本鋼技術，2008（3）：28- 31.

Influence of Leveler Elongation on Mechanical Properties of SUS430 Cold Rolling Strip

ZHANG Zhi-qiang
(Tianjin Taigang Tianguan Stainless Steel Co., Ltd., Tianjin 300457, China)

AbstractThe influence of leveler elongation on the mechanical properties of SUS430 cold rolling strip is studied. Leveling process was optimized according to actual production experience, namely, a production process of additional leveling for 1-2 passes offline after online leveling was adopted. Aggregated average elongation was 1.0%~1.6%, bringing strip elongation to 29.4%. The yield platform was eliminated and good mechanical properties and machining formability gained.

Key wordsleveler; fold; elongation; tensile strength; yield strength; hardness

作者簡介：張志強（1973—），男，本科，工程師，主要從事生產(chǎn)和質量管理工作。

收稿日期：2014- 10- 18修回日期：2014- 11- 15

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.02.005