冷軋是指在常溫狀態(tài)下對鋼帶進行軋制，使鋼帶的厚度逐漸減薄的材料加工方法。冷軋的原料一般為熱軋退火后的鋼卷。304 不銹鋼在冷軋過程中， 亞穩(wěn)態(tài)的奧氏體組織會發(fā)生應變誘導馬氏體相變， 使得鋼的強度和硬度升高、塑性下降，產生了明顯的加工硬化。
隨著軋制道次增多，軋制總變形率增大，加工硬化效應越來越明顯，材料變得越來越硬。常規(guī)退火狀態(tài)下的 304 熱軋卷強度和硬度較低，塑性較好，利于軋制。若對熱軋卷不退火直接進行冷軋，可大幅降低材料生產成本。
本文通過對退火態(tài)和熱軋態(tài)的熱軋卷強度進行分析，確定試軋工藝參數， 并對試軋成品力學性能進行對比。
熱軋卷不退火直接冷軋的可行性分析
1.1 力學性能分析
在生產現場對熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)的 304 不銹鋼卷取樣品，進行力學性能檢驗，結果對比如表 1 所示。對比熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài) 304 的力學性能可見， 熱軋態(tài)與熱軋退火態(tài)相比，平均屈服強度高 80.9 MPa， 平均抗拉強度高 40.7 MPa，延伸率低 5.7%。
從力學性能來看，退火前后熱軋 304 板的強度差異不大，熱軋未退火態(tài)鋼板的硬化過程比退火狀態(tài)快一點，但并不明顯，對冷軋設備的負荷改變不大。
1.2 金相組織分析
對熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)的 304 進行取樣，拋光并使用HCl-FeCl3 溶液侵蝕，金相組織如圖所示。由圖可見，退火后的熱軋卷晶粒已完全回復再結晶。不退火的熱軋卷也發(fā)生了部分回復。
304 不銹鋼在熱軋過程中，發(fā)生動態(tài)的晶粒回復和動態(tài)再結晶，使得熱軋變形過程中產生的加工硬化被不斷釋放。
在熱軋完成后，由于鋼卷依舊帶有較高的溫度并在高溫狀態(tài)下持續(xù)一定時間，這個狀態(tài)下鋼帶發(fā)生晶粒回復和再結晶，拉長的晶粒形核變成等軸晶，消除晶粒拉長形成的顯微組織和殘余應力，可以消除一部分的加工硬化。帶鋼在熱軋空冷后，出現與退火處理后類似的特性。
綜合力學性能、加工硬化情況和金相組織，認為目前現場的 304 不銹鋼熱軋卷，可以嘗試不經退火直接冷軋。
冷軋試驗
對未退火的 304 熱軋卷進行冷軋，冷軋機采用輥系多、剛性大的二十輥森基米爾軋機，軋制過程中通過調整支撐輥的凸度以及一中間輥的軸向控制板形， 投用 ACG 系統控制鋼帶厚度，同時適當增加軋制潤滑油的流量，以提高鋼帶在軋制過程中的冷卻效果。
軋制第一道次時，投用 6 500 kN 壓力，比普通退火料的壓力高 300 kN，但變形率比普通退火料低 2%，后續(xù)的道次，軋制壓力均比普通退火料高，但變形率偏低，同樣的軋制總變形率，在軋制力不大幅提高的條件下，不退火直接軋制的卷比退火卷多一個軋制道次，詳見表 2。說明熱軋未退火料的變形抗力較大。
后續(xù)對冷軋后的兩種材料進行固溶退火，退火溫度在 1 050~1 150 ℃之間進行。固溶退火的目的是將析出的碳化物重新溶入奧氏體中，同時將冷軋后的條帶組織回復再結晶。
對冷軋+固溶熱處理的材料進行力學性能檢測， 結果見表 3，原料為熱軋態(tài)和熱軋退火態(tài)的冷軋成品延伸率、屈服強度、抗拉強度均達到標準，但熱軋態(tài)的延伸率略低，強度略高。
對冷軋+固溶熱處理后材料的金相如圖 2 所示，熱軋態(tài)與熱軋退火態(tài)的材料經過冷軋固溶處理后，冷軋時被拉長的纖維組織重新形核，發(fā)生再結晶，晶粒均已完全恢復，但熱軋未退火材料的晶粒更細。
兩種工藝中析出物的固溶、析出過程相同，但熱軋不退火狀態(tài)下直接冷軋時，熱軋態(tài)的等軸晶變?yōu)殚L方形纖維組織，同時一部分的變形功以殘余應力和點陣畸變的形式被保留下來，形成再結晶驅動力， 所以熱軋未退火的鋼卷經冷軋后更容易進行固溶退火；而熱軋退火的鋼卷，晶粒會在固溶退火時進一步長大。所以熱軋未退火的材料在冷軋后固溶退火更容易發(fā)生，二是退火后晶粒更細化。
結論
1）304 熱軋未退火鋼卷可以直接進行冷軋，但軋制抗力比退火態(tài)材料要大。
2）304 熱軋未退火鋼卷冷軋后進行固溶退火，晶粒可完全恢復，且晶粒較細。
鋼與使用鉻廢鋼爐次在入爐條件相當時，硅耗和石灰消耗基本相當，可達到替代作用。
3） 紅泥球。AOD 爐使用紅泥球與在電爐使用本質上是一樣的，都是利用生鐵、鉻鐵中的 Si 元素還原其中的 Fe、Cr、Ni 有價值的金屬。目前 AOD 小批量試驗測算的效益為 1 000 元/t，若能優(yōu)化入爐條件，在冶煉過程溫度富余的情況下增加使用量，效益將進一步擴大。
4） 鎳渣鋼。AOD 爐使用鎳渣鋼試驗結果和理論計算對硅耗和石灰消耗都有一定的影響，每爐使用 3 t 鎳渣鋼時，影響硅耗升高 0.2 kg/t，石灰消耗升高1.0 kg/t，合計影響成本 377 元/爐，折算廢鋼和渣鋼的差價，效益較好。
5） 鉻渣鋼。可完全替代鉻廢鋼使用，對指標影響不明顯，效益顯著。
(文章來源：山西冶金 崔汝飛；編輯：苗運平）
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