CN107674946A - 一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，属于不锈钢加工技术领域，解决现有工艺易断带、易被氧化，氧化皮不均匀，易产生氧残、酸洗不良、色差和表面粗糙，退火原料污染环境成本高，且设备复杂、生产线长，易划伤的问题。工艺包括如下步骤：原料热轧、热轧退火、热线酸洗、轧制、罩式退火、剪切包装。本发明与常规2D生产设备相比，罩式退火炉设备简单、占地面积小、设备成本低、易操作、生产方法简单，易于实现，制成的带钢表面光亮、塑性高、韧性高、表面光亮、淬火硬度高，利于分条、成型和表面加工和表面研磨，便于改轧生产薄规格刀具。

Description

一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺
技术领域
本发明属于不锈钢加工技术领域，具体涉及一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺。
背景技术
不锈钢冷轧带钢表面质量是现代产品质量不断高级化的主要特征。近几年来，由于生产技术的进步和市场需求的推动，马氏体不锈冷轧带钢的产品表面质量仍在发展，特别是带钢表面的稳定性，均一性的进步更为突出。一般刀具用马氏体不锈钢主要供货表面有黑皮、NO.1、轧硬和2D等表面，随着用户对表面质量需求的提高，常规2D表面状态已经不能满足用户的需求。对于马氏体不锈钢而言2D表面生产工艺较为复杂，生产过程中对设备状态和工艺参数要求较高，控制稍有偏差就可能导致断带、酸洗不良、表面色差、表面粗糙等严重的生产和质量事故。传统的马氏体不锈钢冷轧带钢连续退火酸洗工艺存在以下问题：
1、马氏体不锈钢因焊接过程中产生马氏体，在冷线的生产过程中容易发生断带，一旦发生断带，会造成停机时间长和设备损坏，造成很大的经济损失。
2、因马氏体不锈钢铬含量较低，容易氧化，在退火过程中氧化皮生成极不均匀，酸洗后容易产生氧残、酸洗不良、色差和表面粗糙等缺陷，产生废品和降级品。
3、冷线退火使用天然气，酸洗使用硫酸、氢氟酸和硝酸等原料，即污染环境生产成本又高。
4、生产设备复杂，生产线较长，容易产生划伤等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，以解决现有工艺易断带、易被氧化，氧化皮不均匀，易产生氧残、酸洗不良、色差和表面粗糙，退火原料污染环境成本高，且设备复杂、生产线长，易划伤的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，包括如下步骤：
步骤一、原料热轧：
采用纯净钢板坯热轧轧制至厚度为3.0-6.0mm；
步骤二、热轧退火：
热轧黑卷在840-860℃条件下进行罩式退火，保温时间12-16h；840-860℃退火温度是在奥氏体和铁素体两相区进行的，能有效消除马氏体、热轧条带组织使其充分再结晶；
步骤三、热线酸洗：
采用破鳞—抛丸—硫酸预酸洗—混酸酸洗的连续酸洗工艺对所述不锈钢卷进行酸洗，混酸酸洗阶段HF浓度5-15g/l，HNO3浓度30-70g/l；本步骤主要是去除氧化铁皮，因其马氏体不锈钢铬含量较低黑卷氧化铁皮厚度70-90µm，而304黑卷氧化铁皮厚度为20-30µm，所以马氏体不锈钢酸洗比较困难；
步骤四、轧制：
将步骤三得到的钢卷经20辊轧机轧制2-5道次，轧制至目标厚度，轧制压下率控制在15-45%；采用较少道次轧制主要是控制板形，避免发生划伤缺陷，压下率控制轧后加工硬化硬度程度，硬度太高不利于后期的脱脂和退火处理；
步骤五、脱脂：
步骤四得到的钢卷用脱脂机组脱脂，脱脂机组采用80-100℃热水进行脱脂；托之后得到光亮的轧硬态表面；20辊轧机轧后钢卷表面被轧制油覆盖，不采用脱脂或脱脂不干净在后道工序罩式炉中会产生大量油气，导致表面产生严重的色差缺陷，更严重的会导致罩式炉火灾或***事故发生。脱脂水温越高越利于脱脂，并且提高生产速度，水温过低会导致脱脂速度变低或脱脂不净；
步骤六、罩式退火：
A、先将步骤五得到的钢卷由室温加热至450-550℃；此阶段为全速加热，能有效去除加工硬化；
B、再从450-550℃匀速加热至720-800℃，加热时间为6-8h；此阶段能有效保证钢卷心部和外圈的温度均匀，保证力学性能稳定；
C、在720-800℃条件下退火，保温时间8-14h；此阶段能有效保证结晶充分；
D、冷却至钢卷温度小于150-200℃出炉；此阶段为缓慢冷却阶段，避免产生冷却应力和表面氧化；
步骤七、剪切包装：罩式退火后的钢卷经重卷垫纸后包装入库。
为了进一步实现本发明，步骤一中钢板坯热轧至厚度为3.5mm。
为了进一步实现本发明，步骤二中退火温度为850℃，保温14h。
为了进一步实现本发明，步骤四中钢卷轧制3道次，目标厚度为2.0mm。
为了进一步实现本发明，步骤六中A步骤加热至550℃。
为了进一步实现本发明，步骤六中B步骤加热至760℃，加热时间6h。
为了进一步实现本发明，步骤六中C步骤退火温度为760℃，保温10h。
为了进一步实现本发明，步骤六中退火使用惰性气体保护罩式炉。
本发明相较于现有技术的有益效果为：
1、与常规2D生产设备相比，罩式退火炉设备简单、占地面积小、设备成本低、易操作、生产方法简单，易于实现。
2、罩式退火炉的优势，具有生产成本低和环保等优势，罩式炉使用的煤气和氢气由焦化过程中回收的烟气加工而成，并且退火过程中有保护气体不会产生氧化铁皮，不用进行抛丸和酸洗处理。而常规2D表面生产要经过天然气加热即消耗新的能源还会产生氧化铁皮，氧化铁皮经过抛丸处理会产生大量的粉尘污染环境，抛丸后经过酸洗处理产生酸洗烟雾和污水，烟雾中含有氮氧化物严重污染环境，污水中含有高价金属离子和酸液残留物等，不能直接排放，增加了了污水处理成本。
3、马氏体因其在高温冷却后会产生马氏体相变，所以在经冷线生产2D板表面时，卷与卷之间焊接后产生马氏体，马氏体硬而脆容易发生断带等生产事故，断带事故一般处理时间为7-10h，即增加了设备损坏的风险又严重影响生产效率。而罩式炉退火是整卷退火不存在焊接，也就不存在断带等生产事故。
4、使用罩式退火后的马氏体金属表面，无氧残、酸洗不良、色差和表面粗糙等缺陷，金属色鲜明等优点。而常规2D生产工艺经常存在氧残缺陷，还要进行再酸洗，即增加了成本又增加了环境污染。而酸洗不良、色差等缺陷严重影响表面质量增加了产品的降级和保留率。马氏体钢因其铬含量较低抗氧化性能差，酸洗后存在表面粗糙缺陷，表面粗糙严重影响表面外观，影响客户的深加工性能，与常规工艺相比粗糙度从0.15µm降到0.08µm左右。
5、罩式炉生产工艺，因其缓慢冷却，没有应力所以具有再结晶充分，延伸率和深冲性能好等优点。常规2D板表面采用水冷，因其冷速较快存在应力，所以延伸率和深冲性能较差。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1：一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，包括如下步骤：
步骤一、原料热轧：
采用纯净钢板坯热轧轧制至厚度为3.0mm；
步骤二、热轧退火：
热轧黑卷在840℃条件下进行罩式退火，保温时间12h；
步骤三、热线酸洗：
采用破鳞—抛丸—硫酸预酸洗—混酸酸洗的连续酸洗工艺对所述不锈钢卷进行酸洗，混酸酸洗阶段HF浓度5g/l，HNO3浓度30g/l，金属离子浓度在50g/l以下；
步骤四、轧制：
将步骤三得到的钢卷经20辊轧机轧制2道次，轧制至目标厚度2.0mm，轧制压下率控制在15%；
步骤五、脱脂：
步骤四得到的钢卷用脱脂机组脱脂，脱脂机组采用80℃热水进行脱脂；托之后得到光亮的轧硬态表面；
步骤六、罩式退火：
A、采用惰性气体保护罩式炉，先将步骤五得到的钢卷由室温加热至450℃；
B、再从450℃匀速加热至720℃，加热时间为6h；
C、在720℃条件下退火，保温时间8h；
D、冷却至钢卷温度小于1500℃出炉。
步骤七、剪切包装：罩式退火后的钢卷经重卷垫纸后包装入库；
本实施例制作的带钢具有表面光亮、塑性高，利于改轧生产薄规格刀具。
实施例2：一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，包括如下步骤：
步骤一、原料热轧：
采用纯净钢板坯热轧轧制至厚度为6.0mm；
步骤二、热轧退火：
热轧黑卷在860℃条件下进行罩式退火，保温时间16h；
步骤三、热线酸洗：
采用破鳞—抛丸—硫酸预酸洗—混酸酸洗的连续酸洗工艺对所述不锈钢卷进行酸洗，混酸酸洗阶段HF浓度15g/l，HNO3浓度70g/l，金属离子浓度在50g/l以下；
步骤四、轧制：
将步骤三得到的钢卷经20辊轧机轧制5道次，轧制至目标厚度2.0mm，轧制压下率控制在45%；
步骤五、脱脂：
步骤四得到的钢卷用脱脂机组脱脂，脱脂机组采用100℃热水进行脱脂；托之后得到光亮的轧硬态表面；
步骤六、罩式退火：
A、采用惰性气体保护罩式炉，先将步骤五得到的钢卷由室温加热至550℃；
B、再从550℃匀速加热至800℃，加热时间为8h；
C、在800℃条件下退火，保温时间14h；；
D、冷却至钢卷温度小于200℃出炉；
步骤七、剪切包装：罩式退火后的钢卷经重卷垫纸后包装入库。
本实施例制作的带钢具有韧性高、表面光亮、淬火硬度高的特点。
实施例3：一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，包括如下步骤：
步骤一、原料热轧：
采用纯净钢板坯热轧轧制至厚度为3.5mm；
步骤二、热轧退火：
热轧黑卷在850℃条件下进行罩式退火，保温时间14h；
步骤三、热线酸洗：
采用破鳞—抛丸—硫酸预酸洗—混酸酸洗的连续酸洗工艺对所述不锈钢卷进行酸洗，混酸酸洗阶段HF浓度10g/l，HNO3浓度50g/l，金属离子浓度在50g/l以下；
步骤四、轧制：
将步骤三得到的钢卷经20辊轧机轧制3道次，轧制至目标厚度，轧制压下率控制在30%；
步骤五、脱脂：
步骤四得到的钢卷用脱脂机组脱脂，脱脂机组采用90℃热水进行脱脂；托之后得到光亮的轧硬态表面；
步骤六、罩式退火：
A、采用氩气保护罩式炉，先将步骤五得到的钢卷由室温加热至550℃；
B、再从550℃匀速加热至760℃，加热时间为6h；
C、在760℃条件下退火，保温时间10h；
D、冷却至钢卷温度小于200℃出炉；
步骤七、剪切包装：罩式退火后的钢卷经重卷垫纸后包装入库。
本实施例制作的带钢具有表面光亮、塑性高，利于分条、成型和表面加工和表面研磨。

Claims (8)

1.一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、原料热轧：
采用纯净钢板坯热轧轧制至厚度为3.0-6.0mm；
步骤二、热轧退火：
热轧黑卷在840-860℃条件下进行罩式退火，保温时间12-16h；
步骤三、热线酸洗：
采用破鳞—抛丸—硫酸预酸洗—混酸酸洗的连续酸洗工艺对所述不锈钢卷进行酸洗，混酸酸洗阶段HF浓度5-15g/l，HNO3浓度30-70g/l；
步骤四、轧制：
将步骤三得到的钢卷经20辊轧机轧制2-5道次，轧制至目标厚度，轧制压下率控制在15-45%；
步骤五、脱脂：
步骤四得到的钢卷用脱脂机组脱脂，脱脂机组采用80-100℃热水进行脱脂；托之后得到光亮的轧硬态表面；
步骤六、罩式退火：
A、先将步骤五得到的钢卷由室温加热至450-550℃；
B、再从450-550℃匀速加热至720-800℃，加热时间为6-8h；
C、在720-800℃条件下退火，保温时间8-14h；
D、冷却至钢卷温度小于150-200℃出炉；
步骤七、剪切包装：罩式退火后的钢卷经重卷垫纸后包装入库。
2.如权利要求1所述的一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，其特征在于：步骤一中所述钢板坯热轧至厚度为3.5mm。
3.如权利要求1或2所述的一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，其特征在于：步骤二中所述退火温度为850℃，保温14h。
4.如权利要求3所述的一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，其特征在于：步骤四中所述钢卷轧制3道次，目标厚度为2.0mm。
5.如权利要求4所述的一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，其特征在于：步骤六中所述A步骤加热至550℃。
6.如权利要求5所述的一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，其特征在于：步骤六中B步骤所述加热至760℃，加热时间6h。
7.如权利要求6所述的一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，其特征在于：步骤六中C步骤所述退火温度为760℃，保温10h。
8.如权利要求7所述的一种刀具用马氏体不锈钢冷轧带钢的退火工艺，其特征在于：步骤六中所述退火使用惰性气体保护罩式炉。
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