冷轧是指在常温状态下对钢带进行轧制，使钢带的厚度逐渐减薄的材料加工方法。冷轧的原料一般为热轧退火后的钢卷。304 不锈钢在冷轧过程中， 亚稳态的奥氏体组织会发生应变诱导马氏体相变， 使得钢的强度和硬度升高、塑性下降，产生了明显的加工硬化。
随着轧制道次增多，轧制总变形率增大，加工硬化效应越来越明显，材料变得越来越硬。常规退火状态下的 304 热轧卷强度和硬度较低，塑性较好，利于轧制。若对热轧卷不退火直接进行冷轧，可大幅降低材料生产成本。
本文通过对退火态和热轧态的热轧卷强度进行分析，确定试轧工艺参数， 并对试轧成品力学性能进行对比。
热轧卷不退火直接冷轧的可行性分析
1.1 力学性能分析
在生产现场对热轧态和热轧退火态的 304 不锈钢卷取样品，进行力学性能检验，结果对比如表 1 所示。对比热轧态和热轧退火态 304 的力学性能可见， 热轧态与热轧退火态相比，平均屈服强度高 80.9 MPa， 平均抗拉强度高 40.7 MPa，延伸率低 5.7%。
从力学性能来看，退火前后热轧 304 板的强度差异不大，热轧未退火态钢板的硬化过程比退火状态快一点，但并不明显，对冷轧设备的负荷改变不大。
1.2 金相组织分析
对热轧态和热轧退火态的 304 进行取样，抛光并使用HCl-FeCl3 溶液侵蚀，金相组织如图所示。由图可见，退火后的热轧卷晶粒已完全回复再结晶。不退火的热轧卷也发生了部分回复。
304 不锈钢在热轧过程中，发生动态的晶粒回复和动态再结晶，使得热轧变形过程中产生的加工硬化被不断释放。
在热轧完成后，由于钢卷依旧带有较高的温度并在高温状态下持续一定时间，这个状态下钢带发生晶粒回复和再结晶，拉长的晶粒形核变成等轴晶，消除晶粒拉长形成的显微组织和残余应力，可以消除一部分的加工硬化。带钢在热轧空冷后，出现与退火处理后类似的特性。
综合力学性能、加工硬化情况和金相组织，认为目前现场的 304 不锈钢热轧卷，可以尝试不经退火直接冷轧。
冷轧试验
对未退火的 304 热轧卷进行冷轧，冷轧机采用辊系多、刚性大的二十辊森基米尔轧机，轧制过程中通过调整支撑辊的凸度以及一中间辊的轴向控制板形， 投用 ACG 系统控制钢带厚度，同时适当增加轧制润滑油的流量，以提高钢带在轧制过程中的冷却效果。
轧制第一道次时，投用 6 500 kN 压力，比普通退火料的压力高 300 kN，但变形率比普通退火料低 2%，后续的道次，轧制压力均比普通退火料高，但变形率偏低，同样的轧制总变形率，在轧制力不大幅提高的条件下，不退火直接轧制的卷比退火卷多一个轧制道次，详见表 2。说明热轧未退火料的变形抗力较大。
后续对冷轧后的两种材料进行固溶退火，退火温度在 1 050~1 150 ℃之间进行。固溶退火的目的是将析出的碳化物重新溶入奥氏体中，同时将冷轧后的条带组织回复再结晶。
对冷轧+固溶热处理的材料进行力学性能检测， 结果见表 3，原料为热轧态和热轧退火态的冷轧成品延伸率、屈服强度、抗拉强度均达到标准，但热轧态的延伸率略低，强度略高。
对冷轧+固溶热处理后材料的金相如图 2 所示，热轧态与热轧退火态的材料经过冷轧固溶处理后，冷轧时被拉长的纤维组织重新形核，发生再结晶，晶粒均已完全恢复，但热轧未退火材料的晶粒更细。
两种工艺中析出物的固溶、析出过程相同，但热轧不退火状态下直接冷轧时，热轧态的等轴晶变为长方形纤维组织，同时一部分的变形功以残余应力和点阵畸变的形式被保留下来，形成再结晶驱动力， 所以热轧未退火的钢卷经冷轧后更容易进行固溶退火；而热轧退火的钢卷，晶粒会在固溶退火时进一步长大。所以热轧未退火的材料在冷轧后固溶退火更容易发生，二是退火后晶粒更细化。
结论
1）304 热轧未退火钢卷可以直接进行冷轧，但轧制抗力比退火态材料要大。
2）304 热轧未退火钢卷冷轧后进行固溶退火，晶粒可完全恢复，且晶粒较细。
钢与使用铬废钢炉次在入炉条件相当时，硅耗和石灰消耗基本相当，可达到替代作用。
3） 红泥球。AOD 炉使用红泥球与在电炉使用本质上是一样的，都是利用生铁、铬铁中的 Si 元素还原其中的 Fe、Cr、Ni 有价值的金属。目前 AOD 小批量试验测算的效益为 1 000 元/t，若能优化入炉条件，在冶炼过程温度富余的情况下增加使用量，效益将进一步扩大。
4） 镍渣钢。AOD 炉使用镍渣钢试验结果和理论计算对硅耗和石灰消耗都有一定的影响，每炉使用 3 t 镍渣钢时，影响硅耗升高 0.2 kg/t，石灰消耗升高1.0 kg/t，合计影响成本 377 元/炉，折算废钢和渣钢的差价，效益较好。
5） 铬渣钢。可完全替代铬废钢使用，对指标影响不明显，效益显著。
(文章来源：山西冶金 崔汝飞；编辑：苗运平）
参考文献
[1] 宋彦洪.炼钢红泥在球团生产中的应用[C]// 全国球团技术协调
组.张家界：2006 年全国球团技术研讨会，2006.
[2] 闫忠峰，孙贵平，王剑峰，等.优化渣钢入炉工艺降低钢铁料消 耗[C]//2014 年冶金渣处理工艺及综合利用技术交流会汇编.武汉：河北省冶金学会、湖北省金属学会、山东金属学会、山西省 金属学会、江苏省金属学会、陕西省金属学会、辽宁省金属学会，2015：17-23.
[3] 渠约军，付衍国，孙芳.渣钢在转炉炼钢中的应用分析[J].炼钢， 2007（4）：8.
[4] 史永林，赵海泉，陈双兵.1～15 mm 不锈渣钢电炉利用工艺研究
[J].山西冶金，2009（4）：14.
[5] 黄希祜.钢铁冶金原理[M].北京：冶金工业出版社，2002.
