不銹鋼棒材的生產(chǎn)是隨著不銹鋼的開(kāi)發(fā)而興起的。由于不銹鋼棒材的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,如寒冷地區(qū)高層建筑的基礎(chǔ)、高速公路旁的隔離網(wǎng)、家庭生活用品等,使不銹鋼棒材的熱軋生產(chǎn)得到很大發(fā)展,我國(guó)不銹鋼產(chǎn)品的30%,國(guó)外只占8%-10%。隨著石油、化工、能源及原子能、宇航、海洋開(kāi)發(fā)等尖端技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)不銹鋼提出了更高的綜合性能要求,不僅要求有良好的耐蝕性,還要求有高強(qiáng)度、耐高溫高壓、防輻射、耐低溫等性能,使不銹鋼的品種類型得到進(jìn)一步的開(kāi)拓。
棒材生產(chǎn)線工藝流程:鋼坯驗(yàn)收→加熱→軋制→倍尺剪切→冷卻→剪切→檢驗(yàn)→包裝→計(jì)量→入庫(kù)。
小型棒材是由小型軋機(jī)生產(chǎn)的,小型軋機(jī)的主要類型分為:連續(xù)式、半連續(xù)式和橫列式。目前世界上新建和在用的以全連續(xù)式小型軋機(jī)居多。當(dāng)今流行的鋼筋軋機(jī)有通用的高速軋制的鋼筋軋機(jī)和4切分的高產(chǎn)量的鋼筋軋機(jī)。連續(xù)小型軋機(jī)所用坯料一般是連鑄小方坯,其邊長(zhǎng)一般為130~160mm,也有180mm×180mm的,長(zhǎng)度一般在6~12米左右,坯料單重1.5~3噸。軋制線多為平-立交替布置,實(shí)現(xiàn)全線的無(wú)扭轉(zhuǎn)軋制。機(jī)架的多少按照一個(gè)機(jī)架軋制一道的原則確定。軋機(jī)多為偶數(shù)道次組合,對(duì)于不同的坯料規(guī)格和成品尺寸有18架、20架、22架甚至24架的小型軋機(jī),18架為主流。速度可調(diào)、微張力和無(wú)張力軋制是現(xiàn)代全連續(xù)式小型軋機(jī)的明顯特點(diǎn)。粗軋和中軋的部分機(jī)架為微張力控制,中軋的部分機(jī)架和精軋機(jī)組為無(wú)張力控制,以保證產(chǎn)品的尺寸精度。連續(xù)式軋機(jī)一般設(shè)置6~10個(gè)活套,甚至有的多達(dá)12個(gè)活套。
棒材軋制是所有軋材中最容易實(shí)現(xiàn)的品種,它可以有多種方式。從三輥橫列式,到扭轉(zhuǎn)二重式,從各種半連續(xù)式到全連續(xù)式,都能生產(chǎn)棒材,但其產(chǎn)量、尺寸精度、成材率、合格率卻都大不一樣。三輥軋機(jī)剛度低,加熱溫度的波動(dòng)必然帶來(lái)嚴(yán)重的產(chǎn)品尺寸波動(dòng),加上橫列式速度慢、軋制時(shí)間長(zhǎng),導(dǎo)致軋件頭、尾溫差加大,容易尺寸不一致,并且性能不均,產(chǎn)量很低,質(zhì)量波動(dòng)很大,優(yōu)質(zhì)率極低。全連續(xù)軋機(jī)一般采用平立交替,軋件無(wú)扭,事故少、產(chǎn)量高,可以實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的專業(yè)化生產(chǎn)和組織性能控制.同時(shí)軋機(jī)采用高剛度,控制自動(dòng)化程度較高,使尺寸精度和合格率得到很大提高,尤其成材率提高,減少回爐煉鋼的浪費(fèi)。目前,棒材軋制多采用步進(jìn)式加熱爐、高壓水除鱗、低溫軋制、無(wú)頭軋制等新工藝,粗軋、中軋向適應(yīng)大坯料及提高軋制精度方向發(fā)展,精軋機(jī)主要是提高精度和速度。
與普碳鋼熱軋相比,不銹鋼的軋制技術(shù)和工藝決竅,主要體現(xiàn)在錠坯的檢查清理、加熱方法、軋輥孔型設(shè)計(jì)、軋制溫度控制和產(chǎn)品在線熱處理等方面。
錠坯的檢查清理
清理線包括:拋丸、紅外線表面檢查、超聲波探傷及修磨砂輪機(jī)等。隨著連鑄水平的提高,如果連鑄能生產(chǎn)無(wú)缺陷坯,可不加鋼坯清理線。
加熱方法
奧氏體不銹鋼加熱時(shí)組織穩(wěn)定,不能通過(guò)淬火強(qiáng)化。這類鋼具有良好的強(qiáng)度和韌性配合,低溫韌性極好,無(wú)磁性,加工、成型和焊接性能好,但易產(chǎn)生加工硬化。同時(shí),這類鋼的導(dǎo)熱性很低,在低溫階段塑性極好,因此加熱速度可比鐵素體不銹鋼快,稍低于普碳鋼的加熱速度。
鐵素體不銹鋼加熱時(shí)不發(fā)生相變,一般不能用熱處理強(qiáng)化。這類鋼具有三種脆性轉(zhuǎn)變,即475℃脆性、a相析出脆性和晶粒長(zhǎng)大引起的脆性,常采用退火后急冷以獲得良好的性能。高Cr鋼高溫下抗氧化;對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感;鋼的強(qiáng)度較奧氏體不銹鋼高;韌性隨C、Ni含量的降低而提高;有強(qiáng)磁性;焊接性能差。這類鋼具有良好的熱加工性,但在低溫階段鐵素體的塑性很低,又加上坯(錠)冷卻時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和加熱時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力方向一致(因加熱和冷卻時(shí)沒(méi)有相變)能相互迭加,因而易產(chǎn)生熱裂。所以坯(錠)在低溫階段應(yīng)緩慢加熱。鋼錠的裝爐溫度不大于800℃,鋼坯應(yīng)不大于850℃。當(dāng)含Cr量大于16%時(shí),鑄態(tài)組織非常粗大,易產(chǎn)生粗晶組織,經(jīng)熱加工破碎的晶粒,在溫度大于950℃時(shí)有強(qiáng)烈長(zhǎng)大的傾向,因在加熱和冷卻時(shí)不產(chǎn)生相變,所以長(zhǎng)大的晶粒不能通過(guò)熱處理方法來(lái)改變,同時(shí)這類鋼是體心立方晶格的鐵素體,再結(jié)晶溫度低,再結(jié)晶速度大,經(jīng)再結(jié)晶后鋼的塑性也較好,熱加工時(shí)變形抗力小,為了要獲得所需的細(xì)晶粒組織,一般采用在較低溫度下變形和控制在此溫度下的變形量,加熱溫度一般為950℃~1000℃左右。
軋輥孔型設(shè)計(jì)
生產(chǎn)不銹鋼棒材時(shí),軋輥孔型一般采用橢圓一圓孔型系統(tǒng),孔型設(shè)計(jì)時(shí)要考慮孔型有較強(qiáng)的可適應(yīng)性,盡可能減少更換孔型和軋機(jī)的重新啟動(dòng),即孔型可以適應(yīng)多種產(chǎn)品,允許孔型有較大的間隙調(diào)整,使整個(gè)產(chǎn)品范圍對(duì)預(yù)精軋機(jī)孔型變化的要求都降低到最低。
軋制溫度控制
不銹鋼軋制時(shí),由于其變形抗力對(duì)溫度變化相當(dāng)敏感,特別在粗軋時(shí),由于軋制速度低,變形功導(dǎo)致的溫度上升不足以補(bǔ)償軋件本身的溫降,造成頭尾溫差大,對(duì)產(chǎn)品公差有不良影響,也會(huì)在軋件上產(chǎn)生表面缺陷和內(nèi)部缺陷,影響最終產(chǎn)品性能的均勻性。為了解決上述問(wèn)題,加熱好的坯料經(jīng)粗軋軋制后,進(jìn)入設(shè)在粗軋和中軋間的燃油(或燃?xì)猓┍貭t或感應(yīng)式再加熱爐,溫度均勻化之后再進(jìn)入中軋機(jī)組進(jìn)行軋制。為了控制精軋和預(yù)精軋過(guò)程中軋件升溫過(guò)高,一般在這兩組軋機(jī)后及精軋機(jī)組機(jī)架間設(shè)有水冷裝置(水箱)。因此,這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶粒度的合理控制,以便改善最終產(chǎn)品的技術(shù)性能。
不銹鋼的在線熱處理
過(guò)去不銹鋼棒材的熱處理都是離線進(jìn)行,隨著科學(xué)的發(fā)展和軋制工藝研究的不斷深入,現(xiàn)代不銹鋼熱處理也較多采用在線進(jìn)行。生產(chǎn)棒材時(shí),對(duì)奧氏體、鐵素體不銹鋼而言,由于不易產(chǎn)生冷裂和自點(diǎn),軋后可空冷或堆冷,或者在飛剪前設(shè)穿水冷卻裝置以實(shí)現(xiàn)余熱淬火;生產(chǎn)馬氏體不銹鋼時(shí),由于容易產(chǎn)生冷裂,不能進(jìn)行穿水冷卻而直接進(jìn)入冷床,冷床的結(jié)構(gòu)不同于生產(chǎn)普碳鋼的冷床,一種辦法是采用經(jīng)改進(jìn)的步進(jìn)式齒條冷床,如意大利Danieli公司設(shè)計(jì)的1989年投產(chǎn)的美國(guó)TeledyneAIIvac廠的冷床,它伸入高溫側(cè)的一個(gè)槽中,槽可以放上水使冷床淹沒(méi)在水中,這樣可以對(duì)奧氏體不銹鋼進(jìn)行水淬,而不要水淬的品種則直接進(jìn)入冷床,該冷床還可以裝備絕熱罩,可使軋件延遲冷卻,在罩上絕熱罩進(jìn)行延遲冷卻時(shí),其冷卻速度相當(dāng)自然冷卻速度的一半,較低的冷卻速度對(duì)確保馬氏體不銹鋼的滯后脆性裂紋是非常重要的;另一種辦法是:把冷床的一半設(shè)計(jì)成鏈?zhǔn)?,另一半為普通的齒條式冷床,輥道設(shè)保溫罩,生產(chǎn)馬氏體不銹鋼時(shí),飛剪把軋件切成倍尺或定尺,如為倍尺,經(jīng)鏈?zhǔn)嚼浯部焖倮氡卣种校谡种星谐啥ǔ咴偎腿氡乜?,定尺直接拉入保溫坑中進(jìn)行緩慢冷卻。
2系列
202不銹鋼棒材:屬于鉻-鎳-錳奧氏體不銹鋼,性能優(yōu)于201不銹鋼。
201不銹鋼棒材:屬于鉻-鎳-錳奧氏體不銹鋼,磁性比較低。
3系列
316L不銹鋼棒材:316不銹鋼中含鉬且含碳量低,在海洋中和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中的抗點(diǎn)腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼?。?16L低碳、316N含氮高強(qiáng)度高、316F不銹鋼含硫量較高,易削不銹鋼。
304L不銹鋼棒材:作為低碳的304鋼,在一般情況下,耐腐蝕性與304相似,但在焊接后或者消除應(yīng)力后,其抗晶界腐蝕能力優(yōu)秀,在未進(jìn)行熱處理情況下,也能保持良好的耐腐蝕性。
304不銹鋼棒材:具有良好的耐蝕性,耐熱性,低溫強(qiáng)度和機(jī)械特性,沖壓,彎曲等熱加工性好,無(wú)熱處理硬化現(xiàn)象。用途:餐具,櫥柜,鍋爐,汽車配件,醫(yī)療器具,建材,食品工業(yè)(使用溫度-196°C-700°C)。
310不銹鋼棒材:主要特點(diǎn)是:耐高溫,一般使用鍋爐內(nèi),汽車排氣管.其他性能一般。
303不銹鋼棒材:通過(guò)添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工,其他性能與與304相似。
302不銹鋼棒材:302不銹鋼棒廣泛用于汽車配件、航空、航天五金工具,化工。具體如下:工藝品,軸承,滑花,醫(yī)療儀器,電器等。特性:302不銹鋼球?qū)儆趭W氏體型鋼,與304比較接近,但是302的硬度更高一些,HRC≤28,具有良好的防銹及防腐性。
301不銹鋼棒材:延展性好,用于成型產(chǎn)品。也可通過(guò)機(jī)械加工使其迅速硬化。焊接性好??鼓バ院推趶?qiáng)度優(yōu)于304不銹鋼。
302不銹鋼球?qū)儆趭W氏體型鋼,與304比較接近,但是302的硬度更高一些,HRC≤28,具有良好的防銹及防腐性。
4系列
408—耐熱性好,弱抗腐蝕性,11%的Cr,8%的Ni。
409—最廉價(jià)的型號(hào)(英美),通常用作汽車排氣管,屬鐵素體不銹鋼(鉻鋼)。
410不銹鋼棒材:屬于馬氏體(高強(qiáng)度鉻鋼),耐磨性好,抗腐蝕性較差。
416—添加了硫改善了材料的加工性能。
420不銹鋼棒材:“刃具級(jí)”馬氏體鋼,類似布氏高鉻鋼這種最早的不銹鋼。也用于外科手術(shù)刀具,可以做的非常光亮。
430不銹鋼棒材:鐵素體不銹鋼,裝飾用,例如用于汽車飾品。良好的成型性,但耐溫性和抗腐蝕性要差。
440—高強(qiáng)度刃具鋼,含碳稍高,經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗罂梢垣@得較高屈服強(qiáng)度,硬度可以達(dá)到58HRC,屬于最硬的不銹鋼之列。最常見(jiàn)的應(yīng)用例子就是“剃須刀片”。常用型號(hào)有三種:440A、440B、440C,另外還有440F(易加工型)。