SUS321含钛不锈钢材料的非纯氢退火生产方法

余叙斌 栾久成 汤福朋

摘要：近十年来，随着我国不锈钢消费市场发展，对不锈钢品质要求越来越高。同时随着环保的要求，绿色制造形成一种主流。不锈钢光亮退火炉就是一种新的绿色无污染生产宽幅不锈钢设备，国内各不锈钢生产企业纷纷投资建设不锈钢光亮退火线。本文主要是采用氨分解气做保护气氛，进行含钛不锈钢带光亮固溶处理的方法。

关键词：含钛不锈钢;SUS321;光亮退火;氨分解气

前言

本文介绍一种含钛不锈钢材料（SUS321）的非纯氢光亮退火热处理（固溶处理）的生产方式。具体来说就是用于生产光亮SUS321冷轧不锈钢带，即在不影响机械性能的前提下使用氨分解气可以生产出光亮不锈钢带。

1 SUS321含钛不锈钢材料概述

SUS321 不锈钢是 Ni-Cr 型奥氏体不锈钢，SUS321 不锈钢中的钛不但作为稳定化元素存在，提高了其耐晶间腐蚀的能力;而且它在 SUS304 基础上通过添加钛元素避免了焊接敏化，在敏化温度范围（425～815℃）内服役时具有优异的高温性能，耐氧化和耐蠕变能力，SUS321不锈钢也是热强钢种的一种， 该钢种在耐高温方面比 316L 要好的多。国内生产不锈钢是在 50 年代初，相比起步较早，但是发展缓慢。另外在不锈钢产量、不锈钢产品质量以及配套供应及不锈钢钢种结构等方面与发达国家相比差距较大。伴随着我国经济的高速发展，钢铁市场对不锈钢的需求量持续增加，2003 年中国成为全球最大的不锈钢消费市场，同时也是全球不锈钢产量增长最快的国家，2003年不锈钢产量同比增长 105 %，使中国一跃成为亚洲第三大不锈钢生产国。2005 年到 2007 年以来，在不锈钢原材料价格上涨的驱动下，不锈钢的价格出现了水涨船高的局面，一浪高过一浪。2008 年受全球金融危机的影响，钢铁价格一落千丈，经过 6 年的恢复终于在 2014 年开始复苏。CRU 统计数据显示，2004 年欧美国家奥氏体不锈钢的比重为 75.6%，比上年下降了 0.6 个百分点，从而带动了全球奥氏体不锈钢比重的下降。到 2010 年，全球 200系不銹钢的比例也从上年的 8%增加到 17%;400 系列不锈钢产量的占比将从 2003 年的 21%增加到 29%，而 300 系列不锈钢的比例在未来几年里将逐步下降。2013 年以后奥氏体不锈钢的应用又进入一个新的时代，中国不锈钢企业也开始大力开发和生产奥氏体不锈钢。近年来，中国为了满足不锈钢日益增长的需求，不断快速增加新的产能。中国政府颁布了新的钢铁发展政策，对钢厂的数量、生产规模及生产类型等做了明确的规定和限制，但是，大量新增产能正陆续发挥作用，使得钢产量增长势头强劲，出现了严重的产能过剩。钢铁价格一度在 2013 年下半年到 2014 年上半年出现了白菜价。但不锈钢的价格却波动不大，尤其是一些新钢种的价格反而步步高升，更加坚定了不锈钢企业开发不锈钢新品种的决心。

2现有技术

我国早期的含钛不锈钢牌号最典型的是GB/T4239-1991中的1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni10Ti，相当于美国牌号SUS321，现在的GB/T3280-2007标准中是06Cr18Ni11Ti。目前传统的SUS321不锈钢带退火生产方法有两种，一种是空气炉退火喷水冷却，然后酸洗平整得到2B面不锈钢带;另一种是使用纯氢保护气退火，得到光亮表面不锈钢带，其缺点如下：

1.第一种方法制成的不锈钢带需要酸洗，其成本很高且环保要求很严，小规模企业无法通过环评及投资费用分摊;另外空气中的氮气与SUS321中的微量钛发生化学反应易在表面形成TiO2薄膜，从而提高了退火后的表面硬度。

2.经过酸洗的钢带需要平整机平整，一方面平整机的价格不低，另一方面平整后的表面为2B 面，表面的光泽度不高。

3.第二种方法制成的不锈钢带表面光亮，与轧制表面无大的区别，但因为使用纯氢退火，其退火成本约为氨分解气退火的3倍，且需要附近有高压超纯氢提供点，运输安全不容忽视。

3本方法内容

本方法要解决的问题是提供一种生产含钛不锈钢带光亮退火的方法。采用该方法生产的含钛不锈钢带，不仅机械性能与纯氢相似，表面光泽度与纯氢退火一致，最关键的优势是制造成本较低且无环保风险。

为解决上述问题，采取以下技术步骤（以0.2mm厚度的冷轧SUS321不锈钢带为例）：

（1）轧制

目前国内基本使用张家港浦项SUS321冷轧不锈钢卷板，针对0.1-0.3mm厚度的成品钢带选择0.7mm厚度的冷轧卷板，采用多辊精密轧机冷轧，轧制液必须是精密压延油，轧制张力控制在100-300N/mm2，前2道次张力一定要控制在最下限，以防带材宽度被拉窄。将0.7mm坯料经5-6道次直轧至0.2mm，厚度控制在+/-0.01mm，工作辊选用M2材质，工作辊表面粗糙度控制在≤0.3um，这样可以大大改善钢带表面质量，尽量使轧制后的带材表面粗糙度≤0.3um。

（2）清洗

将轧制好的半成品在脱脂清洗机组上以60m/min的速度脱除轧制时残留在带材表面的轧制油，速度太快清洗质量不行，这将严重影响退火后的表面质量，最后表面张力控制在40达因以上，为退火作准备;

（3）非纯氢光亮退火（固溶处理）

将清洗后的带材在连续氨分解气光亮退火炉（非纯氢）上进行。选择固溶处理温度1100-1130℃，在正常温度范围（920-1150℃）的最上限进行，以9米加热段的连退线为例退火速度选择15M/min，比常规速度快25%，炉内张力系数严格控制在0.4-0.45Kg/mm2。退火后的硬度保持在HV170以下。

（4）拉矫分剪包装

将退火后的材料进行小张力拉矫，保证硬度要求，然后按客户要求的尺寸分剪包装入库。

4总结

本带材采用上述工艺，具有如下优点：

1.制造成本低，有很强的竞争力;

2.环境风险小，完全不需要酸洗工序;

3.表面质量高，退火后是BA面，与纯氢退火无异，比酸洗2B表面要高;

4.硬度、抗拉强度等机械性能与纯氢退火非常接近，完全不影响使用;

5.通过高温快速退火工艺，一方面降低退火时表面TiO2薄膜的形成，另一方面也提高了产能。

参考文献

[1]GB/T 3280-2007 不锈钢冷轧钢板和钢带：表16.

[2]GB/T 4239-1991 不锈钢和耐热钢冷轧钢带：表1.