CN110885922A - 高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法 - Google Patents

高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其包括如下步骤：原料退火；原料酸洗；中坯精整；成品轧制；成品退火；平整。利用本发明制造出的高等级耐蚀合金UNS N10276冷轧薄带、薄板，具有优异的抗点腐蚀、缝隙腐蚀等耐腐蚀能力、优良的综合力学性能，及良好的表面质量、板形和尺寸精度，满足核电、电热管等高端领域的应用需求，实现国产化。

Description

高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法
技术领域
本发明涉及耐蚀合金冷轧材料(薄带、薄板)的制造技术领域，尤其是冷轧工艺技术，指一种高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，该方法主要包括退火、酸洗、修磨、冷轧、平整等工艺技术。
背景技术
耐蚀合金UNS N10276是一种固溶镍一铬—钼抗腐蚀合金，含有较高的Cr、Ni、Mo等合金元素，属于耐腐蚀、耐热的合金之一；在氧化性和还原性介质中都有优良的耐蚀性，具有抗各种形式腐蚀破坏的能力，尤其耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀性能优异；特别是耐湿氯气、次氯酸盐和二氧化氯溶液的少数材料之一，对于氧化性盐类的防腐蚀性也非常好，兼有很好的力学性能。
近年来，随着能源化工等行业的快速发展和环保要求的不断提高，面对形势日益严峻的环境污染问题，耐蚀合金UNS N10276在环保领域的应用日益广泛，如厚度≥1.50～5.0mm的UNS N10276冷轧钢带，在电厂烟气脱硫装置，化工制造、造纸等众多领域的苛刻介质环境中得到推广使用，质量稳定，维护成本低，取得良好效果。
由于耐蚀合金UNS N10276所具有的优异的耐腐蚀性能，相应的产品如本发明所涉及的UNS N10276冷轧薄带、薄板，在更多领域的需求持续体现，如核电领域、电热管领域等；而由于产品厚度的减薄和工况的差异，除了上述的耐腐蚀性能，对冷轧薄带、薄板产品综合质量提出更高要求，如薄带、薄板的板形(平整度)、表面缺陷、尺寸精度等。
为此，本发明开发一种高等级的UNS N10276冷轧薄带、薄板产品，具备更高的质量等级，以满足更严苛的使用要求。本发明涉及的产品的厚度规格为0.38～0.7mm；要求具有优异的抗点腐蚀、缝隙腐蚀等能力，及优良的综合力学性能及良好的表面质量、板形和尺寸精度。但UNS N10276合金变形抗力大，可加工性能差，生产难度极大，特别是薄带、薄板产品，在板形控制、表面缺陷预防、尺寸精度提升等方面比上述的1.5～5.0mm冷轧钢带更具难度。目前，只有部分国外公司具备生产能力，如美国的Haynes公司、欧洲的VM公司及日本的日本冶金等。
对于UNS N10276冷轧薄带、薄板产品，综观国内企业，至本技术方案提出，还未见相关的研发、制造方面的信息，更无相应产品推出，只能依赖进口。
而上述国外企业在UNS N10276冷轧薄带、薄板产品的开发和产业化进程中已经具有相当丰富的经验，其发展趋势已从可制造性到提高产品的成材率上，但价格昂贵，甚至在一些重要领域实施该类产品的出口封锁。在具体制造技术方面国外企业更是进行了严格的保密，不作相关报道，以保护企业利益。由此也形成了国外企业对UNS N10276冷轧薄带、薄板产品的垄断，大幅度推高了我国企业制造成本，对其推广应用形成制约。
因此本方案提出一种高等级耐蚀合金UNS N10276冷轧薄带、薄板产品及制造方法，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，制造出优质的0.38～0.70mm厚的耐蚀合金UNS N10276冷轧薄带、薄板产品。经实现，该产品具有优异的抗点腐蚀、缝隙腐蚀等耐腐蚀能力、优良的综合力学性能，及良好的表面质量、板形和尺寸精度，可适用于核电、电热管等高端领域；通过国产化应用，对于打破国外企业垄断和出口封锁，降低制造成本，增强企业竞争力有着十分重要的意义。
通过检索国内外专利数据库，检索以下关键词：corrosion-resistant alloy耐蚀合金、UNS N10276、冷轧薄带cold-rolling thin steel strip、冷轧薄板cold-rollingsheet steel未检索到相关专利文献资料及介绍。
如前所述，国外企业在耐蚀合金UNS N10276冷轧薄带、薄板的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UNSN10276冷轧薄带、薄板及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 N10276的材料特性、加工难点及冷轧薄带、薄板的高质量要求，结合实际装备条件，建立适合的冷轧制造流程。
2、需摸索出关键工序的工艺参数和控制要领，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，才能获得具有优异耐腐蚀能力、优良的综合力学性能，及良好的表面质量、板形和尺寸精度的冷轧薄带、薄板，确保制造实现。
综上信息，本发明(提出一种耐蚀合金UNS N10276冷轧薄带、薄板制造方法，制造出高等级的UNS N10276冷轧薄带、薄板产品，通过国产化应用，打破国外企业垄断和出口封锁，可应用于核电主泵屏蔽套等领域，满足核电、电热管等高端领域的应用需求；同时对于降低企业制造成本，增强企业竞争力有着十分重要的意义)，未见有与正申请专利相关的公开报道。
发明内容
本技术旨在设计一种耐蚀合金UNS N10276冷轧薄带、薄板的制造方法，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，制造出高等级的UNS N10276冷轧薄带、薄板产品。经实现，该产品具有优异的抗点腐蚀、缝隙腐蚀等耐腐蚀能力、优良的综合力学性能，及良好的表面质量、板形和尺寸精度，可应用于核电主泵屏蔽套等领域，满足核电、电热管等高端领域的应用需求，并打破国外企业垄断和出口封锁；同时有效降低企业制造成本，增强企业竞争力，具有很强的现实意义和广阔的应用前景。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种高等级耐蚀合金冷轧薄型材料材料(厚度0.38～0.70mm)的制造方法，其包括如下步骤：
原料退火；
原料酸洗；
中坯精整；
成品轧制；
成品退火；
平整。
作为优选方案，所述原料退火的步骤包括如下操作：
将待加工材料在1050～1200℃下、以5.0～10m/min的速度进行退火；
所述原料酸洗的步骤具体包括如下操作：
将经过原料退火后的材料依次进行抛丸、预酸洗和混酸洗，其中，所述抛丸的操作中，控制丸流量为1000～1200kg/min，抛丸速度为65～78m/s；所述预酸洗的操作中，酸的种类为硫酸，浓度为250～350g/L，酸洗温度为65～100℃；所述混酸洗的操作中，酸的种类为硝酸和氢氟酸的混合酸，所述硝酸的浓度为100～200g/L，氢氟酸的浓度为20～50g/L，酸洗温度为50～70℃，所述预酸洗和混酸洗的速度均为8.0～15.0m/min。
UNS N10276合金相较于其它的合金，强度更高，冷加工难度极高，因此必须进行退火，改善其性能和组织，满足冷加工需求。采用无保护气氛的连续退火机炉，机组配备板形矫直机构，可有效改善热轧原料的板形缺陷并疏松钢卷表面氧化层，以及有效改善热轧原料的组织均匀性。
采用连续酸洗机组，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。
采用了抛丸+预酸洗+混酸洗组合工艺，可最大程度清除表面氧化铁皮。
作为优选方案，所述中坯精整的步骤包括依次进行的中坯扎制、中坯退火、中坯酸洗和中坯修整，所述中坯酸洗仅针对厚度为不低于1.5mm的材料进行。
根据UNS N10276合金材料特性和最终产品技术质量要求，采用多轧程技术方案，进行中坯轧制。采用高精度20辊轧机进行轧制，也可采用4辊及以上的多辊轧机。设计出合理的轧制策略，克服该合金变形抗力大、可加工性能差的难题，稳定轧制出所需的厚度规格。
作为优选方案，所述中坯轧制的步骤中，控制轧辊的表面粗糙度Ra＝0.3～0.6μm，有利于消除钢带表面细小缺陷，轧制变形率为20～65％。
作为优选方案，所述中坯退火的步骤中，当中坯的厚度不低于1.50mm时，控制退火的温度为1050～1180℃，速度为5.0～15m/min，可使冷轧后的钢卷充分软化，便于克服UNSN10276合金的高变形抗力进一步轧制，当中坯的厚度小于1.5mm时，采用超纯氢作为保护气，控制退火的温度为1020～1180℃，速度为5.0～15m/min。
作为优选方案，所述中坯酸洗的步骤包括依次进行的抛丸、电解预酸洗和混酸洗，采用连续酸洗机组，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，采用了独有的抛丸+预酸洗+混酸洗组合工艺，可最大程度清除表面氧化铁皮，获得适合的表面状态。所述抛丸的操作中，控制丸流量为400～700kg/min，抛丸速度为50～70m/s；所述电解预酸洗的操作中，酸的种类为硫酸，浓度为220～330g/L，酸洗温度为70～95℃，电流密度为500～800A/m2；所述混酸洗的操作中，酸的种类为硝酸和氢氟酸的混合酸，所述硝酸的浓度为120～180g/L，氢氟酸的浓度为20～40g/L，酸洗温度为55～70℃，所述电解预酸洗和混酸洗的速度均为7.0～12.0m/min。
作为优选方案，所述中坯修整的方法为湿式沙带修磨法，控制砂带的选型为80～150目，磨削功率为20～40％，磨削速度为5～15m/min。
通过机组配置的3组共6个机架磨头可同时对钢带两面进行修磨，可有效清除表面缺陷，提高表面质量水平。
作为优选方案，所述成品轧制的步骤中，控制轧辊的表面粗糙度Ra＝0.10～0.30μm，轧制变形率为30～45％。
采用高精度20辊轧机进行轧制。该类型轧机刚性高，适于高变形抗力的UNSN10276合金材料的轧制，适宜于薄规格产品的轧制；并配备高精度AGC厚度自动控制***和板形控制***，可保证产品良好的厚度和板形精度。
根据UNS N10276合金的材料特性和产品质量特征，设计出精轧的轧制策略，克服该合金变形抗力大、可加工性能差的难题，稳定轧制出所需的厚度规格，获得满足工艺生产要求及所需强度等性能的产品。
作为优选方案，所述成品退火的步骤中，采用超纯氢为保护气氛的光亮退火炉，控制退火的温度1050～1200℃，退火速度为10～20m/min，冷却时依次进行缓冷和快冷，其中缓冷的降温速率为12～20℃/s；快冷的降温速率为25～50℃/s；缓冷和快冷组合，有利于获得适合力学性能及板形。
作为优选方案，所述平整的步骤中，使用二辊平整机，采用干平整方法，平整的道次为1～3次，延伸率为0.3～1.0％，轧制力为400～800吨，张力为3.0～9.0吨。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0.02mm以下，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。
本发明的有益效果在于：
1、利用本发明制造出的高等级耐蚀合金UNS N10276冷轧薄带、薄板，具有优异的抗点腐蚀、缝隙腐蚀等耐腐蚀能力、优良的综合力学性能，及良好的表面质量、板形和尺寸精度，满足核电、电热管等高端领域的应用需求，实现国产化；
2、本发明经企业实施后，已经实现厚度0.38mm～0.70mm，各种宽度、长度的UNSN10276冷轧薄带、薄板产品的制造，并已经成功应用于核电、电热管等高端领域，打破国外企业垄断和出口封锁，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。对于国内企业在高强度难变形耐蚀合金相关品种冷轧薄带、薄板研发、制造方面具有积极示范意义。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明的制造方法的基本工艺流程图；
图2是本发明的制造方法的优化工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明所使用的超纯氢是指符合GBT7445-1995的氢气。
实施例1
本实施例涉及一种规格为0.41*1050mm的冷轧薄带、薄板的制造方法，如图1和2所示，具体包括如下步骤：
1、原料退火：温度1120℃、速度5.0m/min。
2、原料酸洗：
2.1、抛丸工艺：丸流量1050kg/min；抛丸速度68m/s。
2.2、H2SO4预酸洗工艺：浓度280g/L；温度85℃。
2.3、混酸洗酸洗工艺：HNO3浓度130g/L；HF浓度25g/L；温度60℃。
2.4、酸洗速度：8.0m/min。
3、中坯轧制：
3.1、轧辊表面粗糙度Ra：0.40μm。
3.2、轧制变形率55％。
4、中坯退火：
4.1、厚度≥1.50mm中坯采用无保护气氛的连续退火炉。退火工艺：温度1090℃、速度6.0m/min。
4.2、厚度<1.50mm中坯采用超纯氢为保护气氛的光亮退火炉。退火工艺：温度1080℃、速度8.0m/min。光亮退火后的中坯不酸洗。
5、中坯酸洗：
5.1、抛丸工艺：丸流量500kg/min；抛丸速度55m/s。
5.2、H2SO4电解预酸洗工艺：浓度220g/L；温度85℃。电流密度700A/m2。
5.3、混酸洗酸洗工艺：HNO3浓度125g/L；HF浓度30g/L；温度60℃。
5.4、酸洗速度：12.0m/min。
6、中坯修磨：
6.1、砂带的选型80目；
6.2、磨削功率25％；
6.3、磨削速度8m/min。
7、成品轧制：
7.1、成品轧制变形率38％。
7.2、轧辊表面粗糙度Ra：0.15μm。
8、成品退火：退火温度1120℃、速度15m/min，冷却时依次进行缓冷和快冷，其中缓冷的降温速率为12～20℃/s；快冷的降温速率为25～50℃/s。
9、平整：
9.1、延伸率0.4％。
9.2、轧制力450吨。
9.3、张力5.0吨。
10、剪切为所需宽度和长度的薄带、薄板。
实施例2
本实施例涉及一种规格为0.70*1100mm的冷轧薄带、薄板的制造方法，具体包括如下步骤：
1、原料退火：温度1160℃、速度7.0m/min。
2、原料酸洗：
2.1抛丸工艺：丸流量1100kg/min；抛丸速度65m/s。
2.2、H2SO4预酸洗工艺：浓度260g/L；温度80℃。
2.3、混酸洗酸洗工艺：HNO3浓度135g/L；HF浓度35g/L；温度65℃。
2.4酸洗速度：10.0m/min。
3、中坯轧制：
3.1、轧辊表面粗糙度Ra：0.50μm。
3.2、轧制变形率45％。
4、中坯退火：
4.1、厚度≥1.50mm中坯采用无保护气氛的连续退火炉。退火工艺：温度1120℃、速度8.0m/min。
4.2、厚度<1.50mm中坯采用超纯氢为保护气氛的光亮退火炉。退火工艺：温度1100℃、速度9.0m/min。光亮退火后的中坯不酸洗。
5、中坯酸洗：
5.1、抛丸工艺：丸流量600kg/min；抛丸速度65m/s。
5.2、H2SO4电解预酸洗工艺：浓度270g/L；温度80℃。电流密度750A/m2。
5.3、混酸洗酸洗工艺：HNO3浓度135g/L；HF浓度32g/L；温度65℃。
5.4、酸洗速度：10.0m/min。
6、中坯修磨：
5.1、砂带的选型100目；
5.2、磨削功率30％；
5.3、磨削速度10m/min。
7、成品轧制：
7.1、成品轧制变形率42％。
7.2、轧辊表面粗糙度Ra：0.18μm。
8、成品退火：退火温度1150℃、速度12m/min，冷却时依次进行缓冷和快冷，其中缓冷的降温速率为12～20℃/s；快冷的降温速率为25～50℃/s。
9、平整：
9.1、延伸率0.45％。
9.2、轧制力550吨。
9.3、张力7.0吨。
10、剪切为所需宽度和长度的薄带、薄板。
实施例3
本实施例涉及一种规格为0.38*1000mm的冷轧薄带、薄板的制造方法，具体包括如下步骤：
1、原料退火：温度1140℃、速度5.5m/min。
2、原料酸洗：
2.1、抛丸工艺：丸流量1060kg/min；抛丸速度68m/s。
2.2、H2SO4预酸洗工艺：浓度275g/L；温度85℃。
2.3、混酸洗酸洗工艺：HNO3浓度132g/L；HF浓度25g/L；温度60℃。
2.4、酸洗速度：8.5m/min。
5、中坯轧制：
3.1、轧辊表面粗糙度Ra：0.55μm。
3.2、轧制变形率60％。
6、中坯退火：
4.1、厚度≥1.50mm中坯采用无保护气氛的连续退火炉。退火工艺：温度1110℃、速度6.5m/min。
4.2、厚度<1.50mm中坯采用超纯氢为保护气氛的光亮退火炉。退火工艺：温度1090℃、速度8.0m/min。光亮退火后的中坯不酸洗。
5、中坯酸洗：
5.1、抛丸工艺：丸流量550kg/min；抛丸速度55m/s。
5.2、H2SO4电解预酸洗工艺：浓度225g/L；温度85℃。电流密度720A/m2。
5.3、混酸洗酸洗工艺：HNO3浓度128g/L；HF浓度35g/L；温度60℃。
5.4、酸洗速度：11.0m/min。
6、中坯修磨：
6.1、砂带的选型80目；
6.2、磨削功率30％；
6.3、磨削速度9m/min。
7、成品轧制：
7.1、成品轧制变形率41％。
7.2、轧辊表面粗糙度Ra：0.12μm。
8、成品退火：退火温度1160℃、速度16m/min，冷却时依次进行缓冷和快冷，其中缓冷的降温速率为12～20℃/s；快冷的降温速率为25～50℃/s。
9、平整：
9.1、延伸率0.38％。
9.2、轧制力455吨。
9.3、张力4.8吨。
10、剪切为所需宽度和长度的薄带、薄板。
实施效果：如表1所示，产品性能均符合要求且稳定，且相较于该钢种厚规格产品，性能更优异。
表1
Figure BDA0001792876310000121
对比例是指UNS N10276钢的厚度为1.5～5.0mm的产品。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
原料退火；
原料酸洗；
中坯精整；
成品轧制；
成品退火；
平整。
2.如权利要求1所述的高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其特征在于，所述原料退火的步骤包括如下操作：
将待加工材料在1050～1200℃下、以5.0～10m/min的速度进行退火；
所述原料酸洗的步骤具体包括如下操作：
将经过原料退火后的材料依次进行抛丸、预酸洗和混酸洗，其中，所述抛丸的操作中，控制丸流量为1000～1200kg/min，抛丸速度为65～78m/s；所述预酸洗的操作中，酸的种类为硫酸，浓度为250～350g/L，酸洗温度为65～100℃；所述混酸洗的操作中，酸的种类为硝酸和氢氟酸的混合酸，所述硝酸的浓度为100～200g/L，氢氟酸的浓度为20～50g/L，酸洗温度为50～70℃，所述预酸洗和混酸洗的速度均为8.0～15.0m/min。
3.如权利要求1所述的高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其特征在于，所述中坯精整的步骤包括依次进行的中坯扎制、中坯退火、中坯酸洗和中坯修整，所述中坯酸洗仅针对厚度为不低于1.5mm的材料进行。
4.如权利要求3所述的高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其特征在于，所述中坯轧制的步骤中，控制轧辊的表面粗糙度Ra＝0.3～0.6μm，轧制变形率为20～65％。
5.如权利要求3所述的高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其特征在于，所述中坯退火的步骤中，当中坯的厚度不低于1.50mm时，控制退火的温度为1050～1180℃，速度为5.0～15m/min，当中坯的厚度小于1.5mm时，采用超纯氢作为保护气，控制退火的温度为1020～1180℃，速度为5.0～15m/min。
6.如权利要求3所述的高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其特征在于，所述中坯酸洗的步骤包括依次进行的抛丸、电解预酸洗和混酸洗，所述抛丸的操作中，控制丸流量为400～700kg/min，抛丸速度为50～70m/s；所述电解预酸洗的操作中，酸的种类为硫酸，浓度为220～330g/L，酸洗温度为70～95℃，电流密度为500～800A/m2；所述混酸洗的操作中，酸的种类为硝酸和氢氟酸的混合酸，所述硝酸的浓度为120～180g/L，氢氟酸的浓度为20～40g/L，酸洗温度为55～70℃，所述电解预酸洗和混酸洗的速度均为7.0～12.0m/min。
7.如权利要求3所述的高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其特征在于，所述中坯修整的方法为湿式沙带修磨法，控制砂带的选型为80～150目，磨削功率为20～40％，磨削速度为5～15m/min。
8.如权利要求1所述的高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其特征在于，所述成品轧制的步骤中，控制轧辊的表面粗糙度Ra＝0.10～0.30μm，轧制变形率为30～45％。
9.如权利要求1所述的高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其特征在于，所述成品退火的步骤中，控制退火的温度1050～1200℃，退火速度为10～20m/min，冷却时依次进行缓冷和快冷，所述缓冷的降温速率为12～20℃/s；快冷的降温速率为25～50℃/s。
10.如权利要求1所述的高等级耐蚀合金冷轧薄型材料的制造方法，其特征在于，所述平整的步骤中，使用二辊平整机，采用干平整方法，平整的道次为1～3次，延伸率为0.3～1.0％，轧制力为400～800吨，张力为3.0～9.0吨。
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