CN109112278A - 一种耐蚀合金uns s33400冷轧钢带制造方法、钢带及应用 - Google Patents

一种耐蚀合金uns s33400冷轧钢带制造方法、钢带及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，基本工艺流程是：原料退火，原料酸洗，轧制和光亮退火。退火温度950～1160℃、速度5.0～12米/分钟，原料酸洗中，采用连续酸洗机组，预酸洗+混酸洗组合工艺，成品轧制变形率25～75％；轧制后进行光亮退火工艺，采用超纯氢为保护气氛的光亮退火机炉。本发明的冷轧钢带抗拉强度≥540MPa，屈服强度≥225MPa，延伸率≥35，硬度≤135。还提供了该钢带在电热管领域的应用。本发明制造出优质、低成本的UNS S33400冷轧钢带产品，能符合电热管的制造技术要求；通过国产化应用，有利于打破国外企业垄断，降低制造成本，促进我国电热水器行业的健康发展。

Description

一种耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法、钢带及应用
技术领域
本发明涉及耐蚀合金冷轧钢带制造领域，具体涉及耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带，以及该钢带的制备方法。
背景技术
耐蚀合金具有较高的力学性能、高塑性、高温性能及较好的抗氯离子点腐蚀能力，其冷轧钢带产品在电热水器中得到快速的应用、发展。
焊管，采用冷轧钢带制造，用作电热水器的核心加热元件电热管。近年来，国内电热水器行业快速发展，目前已有逐渐取代燃气热水器的趋势，因而电热管应用需求的前景看好，为电热管材料的发展提供契机。
以316L为代表的不锈钢，在电热管材料中得到较好应用，但随着环境的变化及地区的差异，特别是在水质质量较差，且氯离子含量较高的地区，采用316L不锈钢制作的电热管在实际应用中存在很大弊端，经常出现开裂爆管等失效现象，使用效果差，安全性差，给电热水器使用者造成很大的困扰。究其原因，在于316L不锈钢抗氯离子点腐蚀能力不强，在电热管工作过程中管壁被腐蚀，形成穿孔、短路并最终产生爆管。因而国、内外企业致力于研发新型的电热管材料替代316L不锈钢，并取得实质进展，如耐蚀合金UNS N08800冷轧钢带已经成熟应用于电热管材料领域。
采用耐蚀合金UNS N08800，替代不锈钢材料，有效提高了电热管质量和使用寿命，但也不可避免地使成本上升。UNS N08800主要成分为20Cr-30Ni，相比316L不锈钢的17Cr-12Ni-2Mo，由于贵金属元素Ni的大幅提高，明显增加了材料成本；而随着电热管市场的拓展，电热管用材料的市场竞争也日趋激烈，质量和成本将决定产品竞争力的关键要素。因此寻找一种性能优于316L等不锈钢、成本明显低于耐蚀合金UNS N08800，可满足大部分电热管应用的合金材料是可行之策。耐蚀合金UNS S33400就是一种适合的新型材料。
耐蚀合金UNS S33400，主要成分为20Cr-20Ni，相比于316L不锈钢，由于Ni元素的提高，具备较好的抗氯离子点腐蚀能力；相比于UNS N08800，Ni元素含量下降三分之一，具有较大成本优势；同时UNS S33400耐蚀合金也具有良好的力学性能、高塑性、高温性能，满足电热管用材料要求。加工为具有良好的尺寸精度、表面质量和板形的冷轧钢带后，可适用于各种尺寸电热管的制作，能较好满足不同水质条件地区的使用需求。
近年来随着我国国内电热水器行业快速发展，对于优质、低成本的电热管材料的需求日益增加。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是提出一种低成本焊管用耐蚀合金UNS S33400及冷轧钢带的制造方法。本发明要解决的另一个技术问题是，提供该制造方法制得的冷轧钢带。本发明还提供了该钢带的应用。
本发明的技术方案是，一种耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，包括原料退火，原料酸洗和轧制工序，所述原料退火中，采用无保护气氛的连续退火机炉，退火温度950～1160℃、速度5.0～12米/分钟；
所述原料酸洗中，采用连续酸洗机组，预酸洗+混酸洗组合工艺，包含抛丸、清洗、刷洗、烘干步骤；抛丸工艺：丸流量900～1200kg/min；加料因子1.0～1.5k；抛丸速度65～78m/s；所述预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度200-330g/l，温度80-95℃；所述混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度100-200g/l，HF浓度25-50g/l，温度45-65℃；酸洗速度：6.0～15.0米/分钟；
所述轧制中，成品轧制变形率25～75％。
所述轧制后进行光亮退火工艺，采用超纯氢为保护气氛的光亮退火机炉，退火工艺：温度950～1160℃、速度10～28米/分钟。
根据本发明的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，优选的是，所述原料酸洗工序后依次设有预压轧制，修磨工序；所述光亮退火工序后设有成品平整工序；工艺流程为：原料退火-原料酸洗-预压轧制-修磨-轧制-光亮退火-成品平整。
根据本发明的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，优选的是，所述预压轧制中，进行1～2道次小变形量轧制。
根据本发明的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，优选的是，所述修磨工序中，采用湿式砂带修磨法，通过机组配置的3组机架磨头，选取1～3组同时对热轧带坯两面进行修磨。
根据本发明的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，优选的是，所述成品平整工序中，采用干平整工艺，进行1～3道次平整，延伸率0.3～1.0％、轧制力350～800吨、张力3.0～10.0吨。
一般平整包括干平整和湿平整，区别在于湿平整过程中需采用润滑或冷却的液体介质，如轧制油、乳化液。相比较而言，干平整工艺更清洁，简单，成本低，也可减少影响质量的隐患。
进一步地，在所述修磨工序中，所述砂带的选型60～120目；磨削功率25～45％；磨削速度8～20米/分钟。
磨削功率是控制金属磨削量、保证修磨表面质量的的一个重要工艺参数；反映了磨头压下的程度大小。
本发明还提供了上述的方法制造得到的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带，所述耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带抗拉强度≥540MPa，屈服强度≥225MPa，延伸率≥35，硬度≤135。所制造的冷轧钢带综合性能优异，更好满足了电热管制作需求。
根据本发明的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带，优选的是，所述钢带厚度0.40～1.50mm，宽度600～1250mm。
本发明还提供了上述耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带在电热水器中作为电热管材料的应用。
如前所述，国外企业在耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造技术方面均进行了严格的保密，不作相关报道，以保护企业利益。目前还未见本方案提出的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法的相关介绍。因此，完成本发明各要素内容存在以下技术难点：
1、需根据耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带的质量要求和实际装备条件，建立适合的冷轧制造流程，为实践生产提供准确指导。
2、需摸索出关键工序的工艺参数和控制要领，并考虑各相关工序间的关联性，制订出优化的制造工艺，包括退火、酸洗、修磨、轧制、平整。通过综合实施，获得合格尺寸、外形、表面质量和优良性能的冷轧钢带，确保制造实现。
本发明旨在设计一种焊管用耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，通过建立适合的冷轧制造流程，制订优化的关键工序工艺及控制要领，制造出优质、低成本的UNSS33400冷轧钢带产品。经实现，该产品具有较好的抗氯离子点腐蚀能力、良好的力学性能、高塑性、高温性能，及优良的板形、表面质量和尺寸精度，能满足电热管的制造技术要求；同时成本显著下降，有利于推进耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带国产化；对于打破国外企业垄断，降低制造成本，促进我国电热水器行业的健康发展具有很强的现实意义和广阔的应用前景。
本发明一种低成本焊管用耐蚀合金UNS S33400及冷轧钢带制造方法，通过建立适合的冷轧制造流程，制订优化的关键工序工艺及控制要领，制造出优质、低成本的UNSS33400冷轧钢带产品。经实现，具备比316L不锈钢更好的抗氯离子点腐蚀能力；具备比UNSN08800更大的成本优势；同时也具有良好的力学性能、高塑性、高温性能，符合电热管用材料要求，能较好满足不同水质条件地区的使用需求。通过国产化应用，对于打破国外企业垄断，降低制造成本，促进我国电热水器行业的健康发展有着十分重要的意义。
本发明的有益效果是：
1、利用本发明制造出的低成本焊管用耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带，具有较好的抗氯离子点腐蚀能力、良好的力学性能、高塑性、高温性能，及优良的板形、表面质量和尺寸精度，能满足电热管的制造技术要求；同时成本显著下降，实现了国产化。
2、本发明经宝钢特钢实施后，已经实现厚度0.40～1.50mm，宽度600～1250mm的多种规格UNS S33400冷轧钢带产品的制造。所制造产品已经替代进口材料，已向国内多家电热管用户批量供货。对于打破国外企业垄断，降低我国制造成本取得积极显著效果。
3、本发明所提供的制造方法简易、便于实施和控制，且具备良好可操作性。对于国内企业在相关品种耐蚀合金冷轧钢带研发、制造方面具有积极示范意义。
附图说明
图1是本发明的基本工艺流程图。
图2是优选的工艺流程图。
具体实施方式
基本工艺流程是：原料退火-原料酸洗-轧制和光亮退火，此为必不可少条件。在一个优选的实施方案中，为了制造出具有高等级表面质量及优良板形的电热管用冷轧钢带，工艺流程为：原料退火-原料酸洗-预压轧制-修磨-轧制-光亮退火-成品平整。
原料退火：
采用无保护气氛的连续退火机炉，适宜宽度600～1300mm,适宜厚度2.5～7.0mm，覆盖范围广；可多卷连接后连续生产，生产效率高，操作简便。机组配备板形矫直机构，可有效改善热轧原料的板形缺陷。退火工艺：温度950～1160℃、速度5.0～12米/分钟；可有效改善热轧原料的组织均匀性。
原料酸洗：
采用连续酸洗机组，适宜宽度600～1300mm,适宜厚度2.5～7.0mm，覆盖范围广；可多卷连接后连续生产，质量稳定性和生产效率高，操作简便。
采用了独有的预酸洗+混酸洗组合工艺，包含抛丸、清洗、刷洗、烘干等步骤，可最大程度清除表面氧化铁皮，获得适合的表面状态。
抛丸工艺：丸流量900～1200kg/min；加料因子1.0～1.5k；抛丸速度65～78m/s。
预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度200-330g/l；温度80-95℃。
混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度100-200g/l；HF浓度25-50g/l；温度45-65℃。
酸洗速度：6.0～15.0米/分钟。
预压轧制：
采用6辊、20辊等类型的多辊轧机，进行1～2道次小变形量轧制，进一步改善原料板形。
修磨：
采用湿式砂带修磨法，通过机组配置的3组共6个机架磨头，可选取1～3组同时对热轧带坯两面进行修磨，可有效清除原料表面缺陷。
修磨工艺：砂带的选型60～120目；磨削功率25～45％；磨削速度8～20米/分钟。
轧制：
采用6辊、20辊等类型的多辊轧机，轧制所需厚度规格及一定强度的产品。(在冷轧过程中可进行多次中间热处理)
成品轧制变形率25～75％。
光亮退火：
采用超纯氢为保护气氛的光亮退火机炉，可获得适合力学性能及良好表面状态的冷轧钢带，满足电热管制作需求。
退火工艺：温度950～1160℃、速度10～28米/分钟。
成品平整：
采用二辊平整机，适宜宽度600～1300mm,适宜厚度0.3～4.0mm；运用了独有的干平整工艺，进行1～3道次平整，可获得良好冷轧钢带板形并提升表面质量，表面粗糙度Ra可达0.03mm以下。
采用了独有的恒延伸率闭环控制技术，通过轧制力和张力的优选，及弯辊控制和倾斜调节相结合，获得良好板形。其中，延伸率0.3～1.0％、轧制力350～800吨、张力3.0～10.0吨。
实施例1
一个规格为0.45*1250mm的冷轧钢带
1、原料退火：温度1140℃、速度10米/分钟。
2、原料酸洗：
2.1、抛丸工艺：丸流量1200kg/min；加料因子1.5k；抛丸速度78m/s。
2.2、预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度280g/l；温度85℃。
2.3、混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度140g/l；HF浓度35g/l；温度65℃。
2.4、酸洗速度：10米/分钟。
3、预压轧制：按设计厚度轧制。。
4、修磨：
4.1、砂带的选型：选取3组，第1、2组80目；第3组100目。
4.2、磨削功率：第1、2组35％；第3组30％。
4.3、磨削速度15米/分钟。
5、轧制：成品轧制变形率60％。在冷轧过程中进行多次中间热处理。
6、光亮退火：温度1130℃、速度28米/分钟。
7、成品平整：
7.1、平整道次2道次。
7.2、延伸率0.9％、轧制力650吨、张力5.5吨。
实施例2
一个规格为0.8*1200mm的冷轧钢带
1、原料退火：温度1050℃、速度8米/分钟。
2、原料酸洗：
2.1、抛丸工艺：丸流量1150kg/min；加料因子1.3k；抛丸速度75m/s。
2.2、预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度250g/l；温度90℃。
2.3、混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度150g/l；HF浓度30g/l；温度60℃。
2.4、酸洗速度：12.0米/分钟。
3、预压轧制：按设计厚度轧制。。
4、修磨：
4.1、砂带的选型：选取2组，第1组60目、第2组80目。
4.2、磨削功率：第1组30％；第2组35％。
4.3、磨削速度12米/分钟。
5、轧制：成品轧制变形率50％。在冷轧过程中进行多次中间热处理。
6、光亮退火：温度1100℃、速度20米/分钟。
7、成品平整：
7.1、平整道次1道次。
7.2、延伸率0.7％、轧制力550吨、张力7.0吨。
实施例3
一个规格为1.2*1100mm的冷轧钢带
1、原料退火：温度1120℃、速度9米/分钟。
2、原料酸洗：
2.1、抛丸工艺：丸流量1100kg/min；加料因子1.2k；抛丸速度70m/s。
2.2、预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度320g/l；温度80℃。
2.3、混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度125g/l；HF浓度40g/l；温度60℃。
2.4、酸洗速度：10米/分钟。
3、预压轧制：按设计厚度轧制。。
4、修磨：
4.1、砂带的选型：选取2组，第1、2组80目。
4.2、磨削功率：第1组40％；第2组30％。
4.3、磨削速度15米/分钟。
5、轧制：成品轧制变形率70％。在冷轧过程中进行多次中间热处理。
6、光亮退火：温度1050℃、速度15米/分钟。
7、成品平整：
7.1、平整道次1道次。
7.2、延伸率0.5％、轧制力450吨、张力9.0吨。
实施效果：各实施例的产品性能见下表。
产品性能均符合要求且稳定。几种产品均达到了抗拉强度≥540MPa，屈服强度≥225MPa，延伸率≥35，硬度≤135。所制造的冷轧钢带综合性能优异，更好满足了电热管制作需求。

Claims (9)

1.一种耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，包括原料退火，原料酸洗和轧制工序，其特征在于：所述原料退火中，采用无保护气氛的连续退火机炉，退火温度950～1160℃、速度5.0～12米/分钟；
所述原料酸洗中，采用连续酸洗机组，预酸洗+混酸洗组合工艺，包含抛丸、清洗、刷洗、烘干步骤；抛丸工艺：丸流量900～1200kg/min；加料因子1.0～1.5k；抛丸速度65～78m/s；所述预酸洗采用H2SO4酸洗工艺：浓度200-330g/l，温度80-95℃；所述混酸洗采用HNO3+HF酸洗工艺：HNO3浓度100-200g/l，HF浓度25-50g/l，温度45-65℃；酸洗速度：6.0～15.0米/分钟；
所述轧制中，成品轧制变形率25～75％；
所述轧制后进行光亮退火工艺，采用超纯氢为保护气氛的光亮退火机炉，退火工艺：温度950～1160℃、速度10～28米/分钟。
2.根据权利要求1所述的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，其特征在于：所述原料酸洗工序后依次设有预压轧制，修磨工序；所述光亮退火工序后设有成品平整工序；工艺流程为：原料退火-原料酸洗-预压轧制-修磨-轧制-光亮退火-成品平整。
3.根据权利要求2所述的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，其特征在于：所述预压轧制中，进行1～2道次小变形量轧制。
4.根据权利要求2所述的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，其特征在于：所述修磨工序中，采用湿式砂带修磨法，通过机组配置的3组机架磨头，选取1～3组同时对热轧带坯两面进行修磨。
5.根据权利要求2所述的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，其特征在于：所述成品平整工序中，采用干平整工艺，进行1～3道次平整，延伸率0.3～1.0％、轧制力350～800吨、张力3.0～10.0吨。
6.根据权利要求4所述的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法，其特征在于：在所述修磨工序中，所述砂带的选型60～120目；磨削功率25～45％；磨削速度8～20米/分钟。
7.权利要求1所述的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带制造方法制造得到的耐蚀合金UNSS33400冷轧钢带，其特征在于：所述耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带抗拉强度≥540MPa，屈服强度≥225MPa，延伸率≥35，硬度≤135。
8.根据权利要求7所述的耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带，其特征在于：所述钢带厚度0.40～1.50mm，宽度600～1300mm。
9.权利要求7所述耐蚀合金UNS S33400冷轧钢带在电热水器中作为电热管材料的应用。
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