平整机组延伸率对SUS430冷轧带钢力学性能的影响_张志强

§ §
〈压 力 加 工〉
-２３ -
600
600
500
500
拉伸应力 ／ＭＰａ 拉伸应力 ／ＭＰａ
400
400
300
300
200
200
100
100
２０１５ 年第 ２ 期
§ 拉伸应力 ／ＭＰａ
§
0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 6.2 11.0 17.5 26.4
SUS430 冷轧带钢随着平整机组延伸率的增 加，延伸率逐渐下降，屈服强度、硬度逐渐上升，抗 拉强度变化不大。
本单位总结实际生产经验，对于公称厚度 0.5 mm 的 SUS430 带钢的平整工艺为在线平整后，离 线平整继续平整 1~2 道次，即累计平整延伸率为 1.0%~1.6%，既能够保证消除屈服平台，又能得到 较为优良的机械性能，保证良好的加工成型性。
156
154
152
150
148
146 1.05 1.6
2.1
2.5
2.9
平整机延伸率 ／％
图 ５ 平整机延伸率对硬度的影响
太低也不利于表面粗糙度和板型质量；而平整机 组延伸率太高又会引起力学性能变差，不利于后 续的加工成型。因此，我公司总结实际生产经验， 对于厚度 0.5 mm 的 SUS430 带钢的平整工艺为在 线平整后，离线平整继续平整 1~2 道次，即累计平 整延伸率为 1.0%~1.6%，既能够保证消除屈服平 台，又能得到较为优良的机械性能，保证良好的加 工成型性。 ６ 结论
收稿日期：２０１４－１０－１８ 修回日期：２０１４－１１－１５ 作者简介：张志强（１９７３—），男，本科，工程师，主要从事生产和质量 管理工作。
定的延伸，达到消除屈服平台的目的，改善带钢的 冲压成型能力[2]。 ２ 发挥平整机组的重要作用
在不锈钢冷轧过程中,平整机组发挥着重要的 作用[3]，通过控制平整机的张力、轧制力以及辊型， 能够消除带钢的屈服平台，改善带钢的表面粗糙度 和板型。
１ 引言 SUS430 不锈钢属于铁素体不锈钢，具有良好
的耐腐蚀性能，导热性能优于奥氏体不锈钢，热膨 胀系数比奥氏体不锈钢小，耐热疲劳。铁素体不锈 钢以铁素体组织为主，不含镍或少含镍，是一类节 镍不锈钢，近年来，全球镍价高涨，为了降低成本， SUS430 不锈钢已成为很多领域替代 304 不锈钢的 选择。
７０
１．０５
３１
１．６
２０
２．１
２０
２．５
２０
２．９
力学性能
Rp０．２／ＭＰａ Rm／ＭＰａ A／％ ＨＶ
３１９
５００ ２９．４ １４９
３３１
５０５ ２８．７ １５２
３５１
５０６ ２７．５ １５０
３５７
５１３ ２７．５ １５２
３６０
５０８ ２７．５ １５５
600
550
500
Rp0.2/MPa
450
400
L１
延伸率设定 ／％
０．５０
累积延伸率近似等于 ／％ —
离线平整
第一道次 ／L２ 第二道次 L３ 第三道次 L４ 第四道次 L５ 第五道次 L６
０．５５
０．５５
０．５０
０．４０
０．４０
１．０５
１．６０
２．１０
２．５０
２．９０
强度 ／ＭＰａ 硬度 ＨＶ
表 ２ 不同平整机组延伸率的力学性能
样本数量 平整延伸率％
伸，出口、入口带钢长度符合下列公式： Lex=Len+ΔL
根据延伸率的定义，平整机延伸率: L=ΔL/Len=（Lex- Len）/Len=Lex/Len-1
忽略带钢宽度方向的延展，平整机延伸率: L=（Vex-Ven）/Ven= Vex/Ven-1
平整机延伸率的实际测定，转化为平整出入口 带钢速度差与入口带钢速度的百分比，带钢速度可 以通过安装在出入口导向辊的旋转脉冲发生器测 量出来。 ４ 屈服平台产生原理
平整机组延伸率对 ＳＵＳ４３０ 冷轧带钢力学性能的影响 doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.02.005
平整机组延伸率对 ＳＵＳ４３０ 冷轧带钢力学性能的影响
Ｔ Ｉ Ａ Ｎ Ｊ Ｉ Ｎ Ｍ ＥＴ Ａ Ｌ Ｌ Ｕ ＲＧＹ
张志强 （天津太钢天管不锈钢有限公司，天津 ３００４５７）
SUS430 冷轧带钢使用过程中，通过冲压等深 加工后，制品表面容易出现一种类似于橘皮状的缺 陷，也被称为皱折缺陷。该缺陷不仅影响制品表面 的美观，而且为后续的研磨工序增加了负担，严重 时反复研磨也难以消除，甚至在皱折处出现裂纹， 影响使用[1]。皱折的产生是由于在退火后的 SUS430 冷轧带钢的应力-应变曲线上存在屈服平台。因此， 冷轧退火后的 SUS430 带钢必须流向平整机组，通 过控制平整机的轧制力、张力等参数，使带钢有一
结合我公司设备情况，通过在线平整机和离线 平整机的配合，进行多道次平整，实现累计的延伸
延伸率设定见表 1。 对不同平整道次的钢卷在成品机组取样，测量
抗拉强度、屈服强度、硬度、延伸率等力学性能参数。 ５．２ 不同平整机组延伸率的力学性能测量结果
厚度 0.5 mm 的 SUS430 冷轧不锈钢薄板在不 同平整延伸率的力学性能测量结果见表 2。
600
500
400
300
200
100
0
0
1.4
6.3
11.8
19.1
28.3
应变 ／％
图 ２ 平整两道次的应力 － 应变曲线
厚度为 0.5 mm 的 SUS430 冷轧不锈钢薄板， 经过在线平整后，由离线平整进行不同道次平整，
因此必须要消除屈服平台。当带钢的伸长量超过下 屈服点时就可以消除屈服平台。平整机通过控制轧 制力、张力等工艺参数，使带钢的伸长量达到下屈 服点，可以消除屈服平台。 ５ 不同平整机组延伸率对 ＳＵＳ４３０ 力学性能的 影响
根据表 2 数据，得到平整机组延伸率对 SUS430 冷轧带钢力学性能的影响关系见图 3。
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〈压 力 加 工〉
Ｔ Ｉ Ａ Ｎ Ｊ Ｉ Ｎ Ｍ ＥＴ Ａ Ｌ Ｌ Ｕ ＲＧＹ
平整机组延伸率对 ＳＵＳ４３０ 冷轧带钢力学性能的影响
表 １ 厚度 ０．５ ｍｍ ＳＵＳ４３０ 各道次Fra Baidu bibliotek伸率设定
延伸率
在线平整
Rm/MPa
350
300
250
200 1.05 1.6 2.1 2.5 2.9
平整机延伸率 ／％
图 ３ 平整延伸率对抗拉强度（Rp）、屈服强度（Rm）的影响
由图 4、图 5 可见，随着平整机组延伸率的增
加，SUS430 冷轧带钢的延伸率逐渐下降，屈服强
度、硬度逐渐上升，抗拉强度变化不大。这是由于
SUS430 冷轧带钢的屈服平台消除后，随着平整机
组延伸率的增加，带钢的加工硬化进一步显著，导
致屈服强度逐渐上升，各项塑性指标缓慢下降。
30
29.5
29
28.5
28
27.5
27
26.5 1.05
1.6
2.1 2.5
2.9
平整机延伸率 ／％
图 ４ 平整机延伸率对延伸率的影响
平整机组延伸率太低不利于屈服平台的消 除，由于 SUS430 冷轧不锈钢薄板在后续成型加工 需要一定的粗糙度和板型质量，平整机组延伸率
带钢发生塑性变形时，碳原子与位错运动交互 作用形成柯氏气团，柯氏气团对位错形成钉轧与束 缚作用，阻碍位错的进行，要想发生变形就必须施 加很大的外力，当外力达到上屈服点时，克服柯氏 气团作用，位错运动开始，变形也开始。随着变形量 的增加，所需外力有所降低，此时对应的就是下屈 服点。变形过程反映在带钢表面可以观察到与拉伸 方向成一定角度的线条状痕迹，即橘皮状皱折[4]。
屈服平台的产生对带钢的冲压成型是不利的，
次平整的累计延伸率可近似等于各道次延伸率之 和。即：
L≈L1+L2+L3+······ 式中，L 为多道次平整的累计延伸率；Ln（n=1，2，3， ···）为平整各道次的延伸率。 ５．１ 不同平整道次的平整机组延伸率设定
实际生产中，为了保证消除屈服平台，我公司 对厚度 0.5 mm 的 SUS430 冷轧不锈钢薄板采用平 整两道次以上的平整工艺，平整两道次的应力-应 变曲线如图 2 所示。
随着市场对 SUS430 需求量的增加，我公司 SUS430 的产量也逐渐增加，如何能够保证消除屈 服平台，并得到优良的力学性能，满足用户的冲压 成型要求，是一项非常重要的课题。根据我公司的 实际生产经验，当平整机延伸率足够大时，屈服平 台全部消除，以厚度规格为 0.5 mm 的 SUS430 冷轧 不锈钢薄板为例，当延伸率大于 0.5%时，屈服平台 可以消除，但是当平整机组延伸率继续增大时，带 钢的屈服强度会逐渐上升，塑性降低，因此要研究 不同的平整机组延伸率对 SUS430 带钢力学性能的 影响。通过优化平整工艺，既能够消除 SUS430 带钢 的屈服平台，又能得到优良的力学性能，见图 1。 ３ 平整机延伸率计算方式
Influence of Leveler Elongation on Mechanical Properties of SUS430 Cold Rolling Strip
ZHANG Zhi-qiang (Tianjin Taigang Tianguan Stainless Steel Co., Ltd., Tianjin 300457, China) Abstract The influence of leveler elongation on the mechanical properties of SUS430 cold rolling strip is studied. Leveling process was optimized according to actual production experience, namely, a production process of additional leveling for 1 -2 passes offline after online leveling was adopted. Aggregated average elongation was 1.0%~1.6%, bringing strip elongation to 29.4%. The yield platform was eliminated and good mechanical properties and machining formability gained. Key words leveler; fold; elongation; tensile strength; yield strength; hardness
0
0 1.4 6.3 11.8 19.1
28.3
应变 ／％
应变 ／％
（ａ）平整前
（ｂ）平整后
图 １ 平整前后 ＳＵＳ４３０ 带钢机械性能情况对比
我公司有两台平整机，其中一台为冷板退火酸
率不同，比较力学性能的差异。通过公式推导，多道
洗线的在线平整机，另一台为离线平整机。 带钢经过平整机轧制后，纵向会有一定的延
［摘 要］ 研究了平整机组延伸率对 ＳＵＳ４３０ 冷轧带钢力学性能的影响。根据实际生产经验，优化平整工艺，对 ＳＵＳ４３０ 带钢采用在线平整后离线继续平整 １￣２ 道次的生产工艺，即累计平整延伸率为 １．０％￣１．６％，使带钢的延伸率 达到 ２９．４％，既消除了屈服平台，又得到了较为优良的力学性能和加工成型性。 ［关键词］ 平整机；皱折；延伸率；抗拉强度；屈服强度；硬度
参考文献 ［１］ 李晓波． 具有良好抗皱性能的 ＳＵＳ４３０ 型铁素体不锈钢冷板生
产工艺技术的开发［Ｊ］．塑性工程学报，２００６（３）：３５－３９． ［２］ 王宪玉，顾培松．ＳＵＳ４３０ 不锈钢的冷轧工艺及质量 ［Ｊ］． 轧钢，
２００２，１９（１）：３６－３８． ［３］ 袁新运，张标． 平整延伸率对 Ｔｉ－ＩＦ 冷轧带钢力学性能的影响
［Ｊ］．安徽冶金科技职业学院学报，２０１０，２０（１）：１－２． ［４］ 李纯山，李刚．平整带钢屈服平台的消除与延伸率优化［Ｊ］．本钢
技术，２００８（３）：２８－３１．
A/%
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