一种制备电气元件用不锈钢的方法

技术领域

本发明属于精密不锈钢带材特殊表面轧制技术领域，具体涉及一种制备电气元件用不锈钢的方法。

背景技术

目前不锈钢产业向着高、精端市场逐步迈进，因此对精密不锈钢的高、精、细产品要求更加多样化，更加需要对产品表面粗糙度、光泽度、色泽等产品特性要求精细、严格。尤其在高端电子产品使用中，如手机内置背板、电气元件、USB接口等加工件，客户提出了新型的、特殊的表面需求，而现有的不锈钢精密带钢生产仍处于一种常态化的生产，不锈钢特殊表面轧制生产是精密不锈钢产品工业化大生产的一大瓶颈，客户加工后经常出现表面色差、粗糙度不均、板型不良、硬度不稳定、表面一致性差等缺陷。

发明内容

为了克服现有技术的不足，解决不锈钢特殊表面轧制生产表面色差状况、板型情况、硬度波动、粗糙度不均等问题，本发明提供一种制备电气元件用不锈钢的方法，用于生产粗糙度Ra在0.2~3.0um之间、宽度在500~650mm之间的不锈钢精密带钢，本方法拓宽了不锈钢的高端产业，大力推进高端不锈钢产品，满足客户多样化需求。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种制备电气元件用不锈钢的方法，包括以下步骤：

S1、根据客户要求确定初轧厚度；对轧辊选型，确定轧辊的种类、粗糙度、直径、公差；对精磨工作辊进行相应的毛化处理（二次加工），获得粗糙度Ra为0.6~3.0的喷砂辊留待后步使用；

S2、初轧：根据成品的厚度及硬度要求，选取厚度为0.8mm的原料进行初轧，初轧过程中：首道次开坯轧制使用粗糙度为0.4~0.5um粗磨轧辊，后续道次轧制使用0.35~0.4um的粗磨轧辊；首道次坯轧制速度限定在200m/min以内，中间道次轧制速度为400~500m/min，成品道次轧制速度控制在250m/min以内；初轧过程中确保钢带没有中间浪及1/4浪，并且初轧过程中必须保证厚度波动在3um以内，冷却使用轧制油，温度控制在39~42℃，轧制张力根据轧制工艺表设定；初轧工序的板型、厚度及表面直接影响后续生产的质量，因此初轧工序必须为后续轧程打好基础；

S3、固溶处理：对步骤S2初轧后的钢卷以45~50m/min的速度通过立式连续光亮退火炉进行固溶处理，所述立式连续光亮退火炉的温度为1050℃，并且立式连续光亮退火炉的马弗炉罩内为高纯度（99.999%）全氢气保护气氛，防止钢带表面氧化；为防止钢带层间错动导致表面擦伤，在立式连续光亮退火炉出口一侧卷取张力设定为20~30N/mm

S4、成品轧程：成品轧程最后两道次的轧制使用喷砂辊，其余道次均使用粗糙度Ra为0.35~0.4um的粗磨轧辊，将步骤S3固溶处理后的冷轧钢带在轧机中进行成品轧程，仍采用轧制油作为冷却润滑剂，控制轧制油的温度为40~42℃，轧制油的流量控制在450L/min，轧制速度限定在150m/min，根据客户表面及硬度的要求编排轧制表，轧制张力根据轧制工艺表设定，厚度波动控制在3um以内，使钢带出现轻微边浪，避免1/4浪出现。

需要注意的是：

1）、轧制过程要严格控制板型，初轧板型影响成品板型，成品板型差不仅带来板型缺陷，还是造成厚度波动、硬度波动、表面色差的原因之一。

2）、步骤S4成品轧程必须控制轧制油温、轧制油量、轧制速度，润滑不足会导致色差。

进一步地，在所述步骤S2中，由于特殊表面钢卷对色差敏感，所以原料初轧时前两道次必须更换工作辊，防止破除酸洗层时的氧化物粘结在工作辊上，使钢板表面出现色差。

进一步地，在所述步骤S2中，如果初轧后退火即可满足客户对硬度的要求，则初轧轧程即为成品轧程，按照成品轧程工艺执行。

进一步地，在所述步骤S4中，计算成品轧程变形量时必须按照粗糙度核算钢带表面平均厚度，再利用平均厚度核算成品轧程变形量。

进一步地，在所述步骤S4中，PS30/40/WM40表面成品钢带的最后两道使用喷砂辊。

与现有技术相比本发明的有益效果为：

本发明采用SUNDWIG四立柱二十辊轧机及独特的轧制工艺、轧辊加工方法，轧制生产特殊表面精密不锈钢，使产品厚度公差波动小，板形平直度好，表面质量稳定，解决了后续的加工过程中板形差、厚度公差波动大、表面一致性差等生产瓶颈，产品质量显著提升，且适用于工业化大生产，满足特殊表面精密不锈钢的高端行业高品质要求。

附图说明

图1为工作辊二次加工后获得的喷砂辊表面情况示意图；

图2为实施例一制得的WM40钢带成品表面情况示意图；

图3为实施例二中304不锈钢应变量与硬度关系图；

图4为实施例二制得的PS30钢带成品表面情况示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例均按照常规实验条件。另外，对于本领域技术人员而言，在不偏离本发明的实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

实施例一

目标成品表面为WM40，粗糙度0.3~0.35um，目标厚度为0.3mm，钢种要求304不锈钢，硬度要求180~200Hv。原料选用厚度为0.8mm、宽度610mm的304冷轧不锈钢卷。轧制方案为：原料0.8mm的304不锈钢轧制0.3mm，退火处理后满足硬度170~184Hv的要求。

（一）、成品轧程：对厚度0.8mm的不锈钢冷轧卷原料采用SUNDWIG四立柱二十辊轧机进行冷轧，轧制时采用英国BP轧制油进行润滑冷却，轧制油的温度为39~42℃，采用6道次轧制至0.3mm；

成品轧制程中：

1）、第1道次变形量控制在23%以内，并且使用高粗糙度粗磨轧辊是为了完全破除钝化膜，避免原料色差；轧制速度控制在200m/min以内是为了防止来料缺陷导致断带；

2）、第2、3、4道次使用半精磨工作辊，确保钢带表面粗糙度的同时能够避免表面螺旋纹及色差的产生；

3）、第5、6道次使用粗糙度0.6~0.8um的喷砂辊，轧制过程中，开启4组轧制油冷却口，确保冷却流量为450L/min，避免高粗糙度轧辊轧制中出现润滑不足导致表面色差；同时将板型曲线，减小1/4浪，改善板型，也能避免1/4浪处产生色差。第4、5道次轧制前必需检查表面情况，并且轧制完毕第4道次必须更换新的喷砂辊才可轧制第5道次，这样做可以避免喷砂辊轧制过程中粗糙度衰减产生的头尾表面粗糙度不一致的问题，如果厚度有偏差，需要手动微调出口厚度。轧制前必须检查表面质量情况，确保板面色泽均匀无缺陷。

（二）、固溶处理

初轧完成后的钢卷以50m/min的速度通过一个温度为1050℃的立式连续光亮退火炉内进行固溶处理，并且立式连续光亮退火炉的马弗炉罩内为高纯度（99.999%）全氢气保护气氛，使钢带表面不被氧化；卷取时防止层间错动，在立式连续光亮退火炉出口一侧卷取张力设定为20N/mm

采用上述工艺生产的产品如图3所示，其主要技术指标可达到：

1）厚度偏差：0.3±0.003mm；

2)维氏硬度：(170~184)HV；

3）平直度：0.06mm/m；

4）表面粗糙度Ra：0.3~0.35um；

5）表面质量：表面均匀一致，无色差、螺旋纹、落砂印等缺陷，表面抗划伤能力强，电镀后光泽度均匀。

实施例二

目标成品表面为PS30，目标厚度为0.3mm，钢种要求304不锈钢，硬度要求270~300Hv，表面粗糙度Ra1.0~1.2um。

根据硬度要求并查询应变量与硬度关系图（图4）可知，成品轧程变形量应控制在7~11%，防止厚度波动出现硬度波动的情况，于是将成品轧程变形量定为9%左右。由于PS30表面粗糙度较高，表面凹凸不平，平均厚度与实际厚度存在偏差，而客户要求的厚度是实际测量厚度（即千分尺测量的表面最厚点的厚度）。测厚仪测出的厚度即为平均厚度，因此将样片用测厚仪测量后得出平均厚度为0.29mm。

由于应变量是指钢带表面平均厚度的变化，从而计算出初轧轧程成品厚度为0.32mm，成品道次变形量为9.32%。并且成品轧程使用粗糙度Ra3.0um的喷砂辊轧制。

原料选用厚度为0.8mm、宽度610mm的304冷轧不锈钢卷。轧制方案为：初轧轧程选取原料厚度为0.8mm的304不锈钢轧制成厚度为0.32mm，退火处理后满足硬度170~180Hv的要求，再次轧制成品轧程。

（一）、初轧：对厚度为0.8mm的不锈钢冷轧卷原料采用SUNDWIG四立柱二十辊轧机进行冷轧，初轧时采用轧制油进行润滑冷却，轧制油的温度为39~41℃，采用6道次轧制至0.32mm；

初轧过程中：

1）、第1道次变形量控制在23%以内，并且使用高粗糙度粗磨轧辊是为了完全破除钝化膜，避免原料色差；轧制速度控制在200m/min以内是为了防止来料缺陷导致断带；

2）、第2~5道次使用半精磨工作辊，确保钢带表面粗糙度的同时能够避免表面螺旋纹及色差的产生；

3）、第6道次轧制时必须用千分尺测量厚度，如果厚度有偏差，需要手动微调出口厚度。轧制前必须检查表面质量情况，确保板面色泽均匀无缺陷。轧制过程中需要将板型调整以便消除1/4浪，确保板型良好。

（二）、固溶处理：

初轧完成后的钢卷以50m/min的速度通过一个温度为1050℃的立式连续光亮退火炉内进行固溶处理，并且立式连续光亮退火炉的马弗炉罩内为高纯度（99.999%）全氢气保护气氛，使钢带表面不被氧化；卷取时防止层间错动，在立式连续光亮退火炉出口一侧卷取张力设定为20N/mm

（三）、成品轧程：

经固溶处理后的冷轧钢带在SUNDWIG四立柱二十辊轧机进行第二次冷轧即成品轧程轧制，轧制时仍采用轧制油为冷却润滑剂，控制温度在40~42℃，经2道次轧制将0.32mm的钢带轧制到0.3mm的成品厚度。工作辊为粗糙度Ra3.0um的喷砂辊；

成品轧程采用两道次轧制：第一道次结束后更换工作辊，确保表面粗糙度均匀。成品道次板型曲线调整确保没有1/4浪及中间浪。轧制成品道次时必须用千分尺测量厚度，并根据实际测量厚度对轧制厚度进行微调。每道次起步时必须检查表面，确保表面没有肋条纹、螺旋纹等表面缺陷。

采用上述工艺生产的产品，其主要技术指标可达到：

1）厚度偏差：0.3±0.003mm；

2））维氏硬度：(270~300)HV；

3）平直度：0.06mm/m；

4）表面粗糙度Ra：1.0~1.2um；

5）表面质量：表面均匀一致，无色差、螺旋纹、落砂印等缺陷，表面抗划伤能力强，电镀后光泽度均匀。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。