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CN105734455A - 适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢及其制造方法与应用 - Google Patents

适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢及其制造方法与应用 Download PDF

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CN105734455A CN201610178541.2A CN201610178541A CN105734455A CN 105734455 A CN105734455 A CN 105734455A CN 201610178541 A CN201610178541 A CN 201610178541A CN 105734455 A CN105734455 A CN 105734455A
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Abstract

本发明提供了一种适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢及其制造方法与应用。以该奥氏体不锈钢的总重量为基准，其原料组成包括：碳0.08％以下、硅1.0％以下、锰2％以下、磷0.045％以下、硫0.030％以下、铬18?20％、镍8.0?10.5％、铜0.4％?1.0％以及铁余量。该不锈钢的制造方法通过使用表面品质优良且夹杂物含量较低的中间部坯作为原料坯，能够增加产品的拉伸性能；同时在冷轧步骤的卷取过程中通过采用厚度较厚的45g/m2垫纸，能够增加酸洗钝化的表面效果；此外，冷轧退火通过将退火温度降低20℃，能够消除色差、增加酸洗钝化效果；最终使得制造得到的奥氏体不锈钢(板带)尤其适用于生产啤酒桶。

Description

适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢及其制造方法与应用
技术领域
本发明涉及一种304奥氏体不锈钢，特别是一种适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢及其制造方法与应用，属于不锈钢冶炼技术领域。
背景技术
以SUS304为代表的奥氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性、耐热性、可加工性等综合性能，该产品用途广泛，在不锈钢产品中所占的市场比例很高。随着人们生活水平的提高，客户对不锈钢的需求不再局限于建筑、装饰、食品卫生、电子等行业采用的304奥氏体普通2B表面(即不锈钢冷轧后经过热处理、酸洗、再经过平整轧制所具有的表面，呈光泽较佳的银白色，表面状态呈油面)、2D表面(即不锈钢冷轧后经过热处理、酸洗所具有的表面，颜色为银白色，稍具有光泽，表面状态呈雾面)以及BA表面(即不锈钢冷轧后、光亮热处理、酸洗、再经过平整轧制所具有的表面，表面没有发生氧化，保持热处理前的状态)，或在此基础上抛光成的镜面板或研磨成的研磨板。市场上需要大量的适合表面酸洗、钝化且拉伸性能优异的产品。
以前国际市场需求的啤酒桶为塑料、玻璃等一些材质，由于塑料、玻璃的啤酒桶在食品安全、使用寿命、运输安全方面存在很多弊端，越来越不能满足客户的需要，很多客户开始使用普通不锈钢生产啤酒桶。普通不锈钢生产啤酒桶时，由于拉伸性能不好，开裂发生较多；而且由于表面需要酸洗、钝化特殊处理(也就是在拉伸、焊接之后进行酸洗、钝化，但不进行抛光、拉丝、打磨等处理)，处理不好表面会存在色差；因而不能满足酸洗、钝化处理要求。
因此，研发出一种适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢及其制造方法，仍是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢及其制造方法与应用。该奥氏体不锈钢的冷轧板带拉伸性能优秀、适合酸洗、钝化工艺，而且酸洗、钝化后的材料表面品质优异，适用于生产啤酒桶。
为达到上述目的，本发明提供了一种适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢，以所述奥氏体不锈钢的总重量为基准，其原料组成包括：碳0.08％以下、硅1.0％以下、锰2％以下、磷0.045％以下、硫0.030％以下、铬18-20％、镍8.0-10.5％、铜0.4％-1.0％以及铁余量。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述奥氏体不锈钢的原料组成中铜的含量为0.5％(以所述奥氏体不锈钢的总重量为基准)。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述奥氏体不锈钢是通过至少以下步骤制造得到的：将所述奥氏体不锈钢的各原料进行制钢，然后将得到的原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧，冷轧退火酸洗、以及精整，得到所述的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢；
其中，在制钢之后，去除制钢头坯、尾坯及混合坯，采用中间部坯作为原料坯进行热轧；
冷轧步骤的卷取过程中使用45g/m2的垫纸；
冷轧退火是以RZ4用途不锈钢的冷轧退火温度下降20℃，即950℃-1250℃，进行连续退火。
在本发明一优选实施方式中，所述热轧退火是在950-1200℃进行连续退火，热轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺。
在本发明一优选实施方式中，在热轧退火后采用空冷。空冷能够减少由于水冷残留的水纹痕导致的色差，避免色差缺陷。
在本发明一优选实施方式中，所述冷轧是采用二十辊冷轧机组，其中，冷轧的总压下率为40-60％，所述冷轧机组的末2道次前的道次使用120目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.1-0.3μm；所述冷轧机组的末2道次使用240目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.05-0.10μm。
在本发明一优选实施方式中，所述冷轧退火分为7-10个区间进行，具体可以分为2-3个预热区间，3-4个加热区间，以及2-3个保温区间，其中所述预热区间的温度可以为950-1150℃，所述加热区间的温度可以为990-1250℃，所述保温区间的温度可以为950-1230℃。并且，每个区间的温度差可以为20-65℃。
在本发明一优选实施方式中，所述冷轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺。
在本发明一优选实施方式中，在冷轧退火酸洗之后以及精整之前还包括平整的步骤，并且平整的延伸率为0.2-0.6％。
本发明还提供了上述适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢的制造方法，其至少包括以下步骤：将所述奥氏体不锈钢的各原料进行制钢，然后将得到的原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧，冷轧退火酸洗、以及精整，得到所述的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢；
其中，在制钢之后，去除制钢头坯、尾坯及混合坯，采用中间部坯作为原料坯进行热轧；
冷轧步骤的卷取过程中使用45g/m2的垫纸；
冷轧退火是以RZ4用途不锈钢的冷轧退火温度下降20℃，即950℃-1250℃，进行连续退火。
在上述方法中，优选地，热轧退火是在950-1200℃进行连续退火，热轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺。
在上述方法中，优选地，在热轧退火后采用空冷。空冷能够减少由于水冷残留的水纹痕导致的色差，避免色差缺陷。
在上述方法中，优选地，所述冷轧是采用二十辊冷轧机组，其中，冷轧的总压下率为40-60％，所述冷轧机组的末2道次前的道次使用120目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.1-0.3μm；所述冷轧机组的末2道次使用240目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.05-0.10μm。
在上述方法中，优选地，所述冷轧退火分为7-10个区间进行，具体可以分为2-3个预热区间，3-4个加热区间，以及2-3个保温区间，其中所述预热区间的温度可以为950-1150℃，所述加热区间的温度可以为990-1250℃，所述保温区间的温度可以为950-1230℃。并且，每个区间的温度差可以为20-65℃。
在上述方法中，优选地，冷轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺。
根据本发明的具体实施方式，优选地，上述制造方法在冷轧退火酸洗之后以及精整之前还包括平整的步骤，并且平整的延伸率为0.2-0.6％。
采用本发明提供的上述制造方法得到的奥氏体不锈钢板带，具有表面光泽度好、表面无色差、无污染且拉伸性能优异等优点，并且即使在经过酸洗或钝化后，仍能够保持上述优异性能，该奥氏体不锈钢板带适用于生产啤酒桶。
在本发明中，通过调整制钢原料组分中Cu的含量以及其他各微量元素的含量，能够使制造得到的奥氏体不锈钢板带具有拉伸性能优异的特点，也就是说提升了产品的力学性能、胀出成形性能(Erichsen Test杯突试验)、深冲性能(Deep DrawabilityTest)、平面异方性能(Earing ratio test)、复合成形性能(conical cup test)、时效开裂特性(时效开裂极限Drawing比)、扩孔性能(Hole expanding test)、弯曲性能(Bending test)、成形极限(Forming limit diagams)等综合评价指标，并且降低了产品的MD30(衡量产品机械性能的指标，MD30越小，加工性能越好)，进而提高了产品的延伸性能El(产品的延伸性能El为55-62％，而常规RZ4用途不锈钢的延伸性能El为50-55％)，抗拉强度Ts(产品的抗拉强度Ts为620N/mm2左右，而常规RZ4用途不锈钢的抗拉强度Ts在650N/mm2以上)、屈服强度Ys(产品的屈服强度Ys为280N/mm2左右，而常规RZ4用途不锈钢的屈服强度Ys为300-350N/mm2)、硬度Hv(产品的硬度Hv在175N/mm2以下，而常规RZ4用途不锈钢的硬度Hv为180N/mm2左右)等材质的力学性能及产品的加工性能指标。
同时，通过采用去除制钢头坯、尾坯及混合坯的中间部坯作为原料坯，其表面品质优良且夹杂物含量较低，能够减少制钢性夹杂物的存在，避免了产品在深冲过程中由于金属流动和变形的不均匀性，当基体中存在有较硬夹杂物时，该夹杂物的形变不能与基体金属的形变相一致，基体的连续性被破坏，导致应力在夹杂点集中，逐渐沿夹杂面与机体分离，形成开裂现象。
此外，通过在冷轧步骤的卷取过程中通过采用厚度较厚的45g/m2垫纸(常规采用的垫纸一般为28g/m2、30g/m2、32g/m2或35g/m2的厚度)，并且将冷轧退火温度降低20℃，能够减少酸洗、钝化产生的表面缺陷，提高表面质量，因此得到的产品适合表面酸洗、钝化。本发明在冷轧压延后卷取时使用吸油性较好的45g/m2垫纸，减少了由于轧制油没有吸干净，导致产品表面的油斑产生；并且在热轧退火后，通过空冷来减少由于水冷残留的水纹痕导致的色差，避免了色差缺陷；此外，在冷轧退火过程中，通过降低退火温度，以提高产品的表面质量，所述的降低退火温度是指在退火时退火温度在RZ4用途不锈钢(RZ4用途不锈钢是指市场上流通用途的不锈钢)的基础上再下降20℃进行连续退火，并且根据所需产品的厚度(0.25mm-5.0mm)，将冷轧退火温度控制在950-1250℃的范围(产品厚度越厚退火时温度越高)进行连续退火。
另一方面，本发明还提供了上述的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢在生产啤酒桶中的应用。
本发明通过控制制钢原料组分中的Cu含量为0.4％-1.0％，优选控制为0.5％；并且使用去除制钢头坯、尾坯及混合坯的中间部坯作为原料坯，其表面品质优良且夹杂物含量较低，能够增加产品的拉伸性能；同时在冷轧步骤的卷取过程中通过采用厚度较厚的45g/m2垫纸，能够减少冷轧钢板带表面的油斑、油污染等轧机缺陷，进而能够增加酸洗钝化的表面效果；此外，冷轧退火通过将退火温度降低20℃，能够消除色差、增加酸洗钝化效果；最终使得制造得到的奥氏体不锈钢(板带)尤其适用于生产啤酒桶。
附图说明
图1为对比较例1提供的常规304奥氏体2B表面进行酸洗、钝化后的表面情况图；
图2a、图2b和图2c为对实施例1提供的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢产品进行酸洗、钝化后的表面情况图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢，以所述奥氏体不锈钢的总重量为基准，其原料组成包括：碳0.04％、硅0.6％、锰1.11％、磷0.045％以下、硫0.030％以下、铬18.0％、镍8.01％、铜0.5％以及铁余量。
该奥氏体不锈钢是通过以下方法制造得到的：将所述奥氏体不锈钢的各原料进行制钢，然后将得到的原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧，冷轧退火酸洗、平整以及精整，得到所述的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢；
其中，在制钢之后，去除制钢头坯、尾坯及混合坯，采用中间部坯作为原料坯进行热轧；
热轧退火是在950-1200℃进行连续退火，热轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺；
在热轧退火后采用空冷，空冷能够减少由于水冷残留的水纹痕导致的色差，避免色差缺陷；
所述冷轧是采用二十辊冷轧机组，其中，冷轧的总压下率为40％，所述冷轧机组的末2道次前的道次使用120目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.1μm；所述冷轧机组的末2道次使用240目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.05μm；
冷轧步骤的卷取过程中使用45g/m2的垫纸；
冷轧退火是以RZ4用途不锈钢的冷轧退火温度下降20℃进行连续退火，本实施例制备的是1.2mm厚度的板带，常规RZ4用途1.2mm厚度不锈钢板带的冷轧退火温度是1150℃，本实施例将其降为1130℃，并分为7个区间进行连续退火：
第一预热区间的温度为970℃，第二预热区间的温度为1020℃，第一加热区间的温度为1070℃，第二加热区间的温度为1100℃，第三加热区间的温度为1130℃，第一保温区间的温度为1080℃，第二保温区间的温度为1030℃；
所述冷轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺；
所述平整的延伸率为0.5％。
本实施例通过控制制钢原料组分中的Cu含量为0.5％；并且使用去除制钢头坯、尾坯及混合坯的中间部坯作为原料坯，其表面品质优良且夹杂物含量较低，能够增加产品的拉伸性能；而且在热轧退火后，通过空冷来减少由于水冷残留的水纹痕导致的色差，能够增加酸洗钝化效果、避免色差缺陷；同时在冷轧步骤的卷取过程中通过采用厚度较厚的45g/m2垫纸，能够减少冷轧钢板带表面的油斑、油污染等轧机缺陷，进而能够增加酸洗钝化的表面效果；此外，冷轧退火通过将退火温度降低20℃，能够消除色差(即达到无色差的效果)、增加酸洗钝化效果；最终使得制造得到的奥氏体不锈钢板带即使在经过拉伸、酸洗、钝化后，仍然具有优异性能，尤其适用于生产啤酒桶。
实施例2
本实施例提供了一种适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢，以所述奥氏体不锈钢的总重量为基准，其原料组成包括：碳0.045％、硅0.65％、锰1.18％、磷0.045％以下、硫0.030％以下、铬18.5％、镍8.1％、铜0.5％以及铁余量。
该奥氏体不锈钢的制造方法与实施例1基本相同，不同之处在于冷轧退火的步骤，本实施例制备的是1.5mm厚度的板带，常规RZ4用途1.5mm厚度不锈钢板带的冷轧退火温度是1180℃，本实施例将其降为1160℃，并分为10个区间进行连续退火：
第一预热区间的温度为950℃，第二预热区间的温度为990℃，第三预热区间的温度为1030℃，第一加热区间的温度为1070℃，第二加热区间的温度为1100℃，第三加热区间的温度为1130℃，第四加热区间的温度为1160℃，第一保温区间的温度为1120℃，第二保温区间的温度为1080℃，第三保温区间的温度为1040℃。
比较例1
本比较例提供了一种奥氏体不锈钢，以所述奥氏体不锈钢的总重量为基准，其原料组成包括：碳0.08％、硅0.65％、锰2.2％、磷0.045％以下、硫0.030％以下、铬17.5％、镍8.1％、铜0.35％以及铁余量。
该奥氏体不锈钢是通过以下方法制造得到的：将所述奥氏体不锈钢的各原料进行制钢，然后将得到的原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧，冷轧退火酸洗、平整以及精整，得到所述的奥氏体不锈钢；
其中，在制钢之后，去除制钢头坯、尾坯及混合坯，采用中间部坯作为原料坯进行热轧；
热轧退火是在950-1200℃进行连续退火，热轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺；
在热轧退火后采用水冷；
所述冷轧是采用二十辊冷轧机组，其中，冷轧的总压下率为40％，所述冷轧机组的末2道次前的道次使用120目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.1μm；所述冷轧机组的末2道次使用240目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.05μm；
冷轧步骤的卷取过程中使用35g/m2的垫纸；
本比较例是制造1.2mm厚度的板带，冷轧退火分为3个区间进行连续退火，预热区间的温度为1100℃，加热区间的温度为1150℃，保温区间的温度为1100℃；
所述冷轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺；
所述平整的延伸率为0.5％。
比较例2
本比较例提供了一种奥氏体不锈钢，以所述奥氏体不锈钢的总重量为基准，其原料组成包括：碳0.04％、硅0.65％、锰2.2％、磷0.045％以下、硫0.030％以下、铬17.5％、镍7.5％、铜0.3％以及铁余量。
该奥氏体不锈钢是通过以下方法制造得到的：将所述奥氏体不锈钢的各原料进行制钢，然后将得到的原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧，冷轧退火酸洗、平整以及精整，得到所述的奥氏体不锈钢；
其中，在制钢之后，去除制钢头坯、尾坯及混合坯，采用中间部坯作为原料坯进行热轧；
热轧退火是在950-1200℃进行连续退火，热轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺；
在热轧退火后采用空冷；
所述冷轧是采用二十辊冷轧机组，其中，冷轧的总压下率为40％，所述冷轧机组的末2道次前的道次使用120目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.1μm；所述冷轧机组的末2道次使用240目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.05μm；
冷轧步骤的卷取过程中使用45g/m2的垫纸；
本比较例是制造1.5mm厚度的板带，冷轧退火分为3个区间进行连续退火，预热区间的温度为1130℃，加热区间的温度为1180℃，保温区间的温度为1130℃；
所述冷轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺；
所述平整的延伸率为0.5％。
测试例
以下对实施例1、2及比较例1、2提供的不锈钢产品进行力学性能对比和表面性能对比。
1.实施例1、2和比较例1、2的力学性能的评价过程：
(1)随机对精整作业的冷轧产品卷各取“500mm×全宽”样品，分别对每卷上的试验样片进行胀出成形性能试验(Erichsen Test杯突试验)、深冲性能试验(DeepDrawability Test)以及复合成形性能试验(conical cup test)，每卷试验结果取平均值；再取多个试验卷的平均值结果作为总的试验结果。
试验结果如表1所示，由表1可以看出，本发明实施例1、2提供的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢产品的胀形成形性能试验、深冲性能试验以及复合成形性能试验结果均优于比较例1、2提供的不锈钢产品。
表1
项目 胀出成形性能 深冲性能试验 复合成形性能
实施例1 13.51 2.04 27.08
实施例2 13.50 2.04 27.07
比较例1 13.39 2.04 27.23
比较例2 13.40 2.04 27.22
对比结果 ↑0.10-0.12 - ↓0.14-0.16
(2)随机对精整作业的冷轧产品卷各取“500mm×全宽“样品，分别对每卷上的试验样片进行延伸性能El、抗拉强度Ts、屈服强度Ys以及硬度Hv测试，每卷试验结果取平均值；再取多个试验卷的平均值结果作为总的试验结果。
试验结果如表2所示，由表2可以看出，本发明实施例1、2提供的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢产品的延伸性能El、抗拉强度Ts、屈服强度Ys以及硬度Hv均优于比较例1、2提供的不锈钢产品。
表2
(3)分别使用实施例1和比较例1提供的不锈钢产品作为啤酒桶，发现实施例的不锈钢产品的开裂率为0.1％，而比较例却高达5～7％。其中，开裂率＝开裂的产品数量÷总共使用的产品数量。
2.实施例1和比较例1的表面性能对比评价过程：
分别对实施例1和比较例1提供的不锈钢产品进行酸洗、钝化，其中的酸洗是在硝酸+氢氟酸混酸槽中放置2小时，钝化是采用硝酸钝化2小时，之后观察表面情况。
由图1、图2a、图2b和图2c可以看出，从光泽及表面缺陷上看，将比较例1提供的常规304奥氏体2B表面进行酸洗、钝化后，产品表面色差明显，而本发明实施例1提供的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢产品在进行酸洗、钝化后，产品表面色泽柔润、无色差。

Claims (10)

1.一种适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢，以所述奥氏体不锈钢的总重量为基准，其原料组成包括：碳0.08％以下、硅1.0％以下、锰2％以下、磷0.045％以下、硫0.030％以下、铬18-20％、镍8.0-10.5％、铜0.4％-1.0％以及铁余量。
2.根据权利要求1所述的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢，以所述奥氏体不锈钢的总重量为基准，其原料组成中铜的含量为0.5％。
3.权利要求1或2所述的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢的制造方法，其包括以下步骤：将所述奥氏体不锈钢的各原料进行制钢，然后将得到的原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧，冷轧退火酸洗、以及精整，得到所述的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢；
其中，在制钢之后，去除制钢头坯、尾坯及混合坯，采用中间部坯作为原料坯进行热轧；
冷轧步骤的卷取过程中使用45g/m2的垫纸；
冷轧退火是以RZ4用途不锈钢的冷轧退火温度下降20℃，即950℃-1250℃，进行连续退火。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述热轧退火是在950-1200℃进行连续退火，热轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺。
5.根据权利要求3所述的制造方法，其中，在所述热轧退火后采用空冷。
6.根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述冷轧是采用所述冷轧是采用二十辊冷轧机组，其中，冷轧的总压下率为40-60％，所述冷轧机组的末2道次前的道次使用120目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.1-0.3μm；所述冷轧机组的末2道次使用240目研磨工作辊，其粗糙度Ra为0.05-0.10μm。
7.根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述冷轧退火分为7-10个区间进行，包括2-3个预热区间，3-4个加热区间，以及2-3个保温区间，其中所述预热区间的温度为950-1150℃，所述加热区间的温度为990-1250℃，所述保温区间的温度为950-1230℃；并且，每个区间的温度差为20-65℃。
8.根据权利要求3所述的制造方法，其中，所述冷轧退火后的酸洗是采用硝酸+氢氟酸混酸酸洗工艺。
9.根据权利要求3所述的制造方法，其在冷轧退火酸洗之后以及精整之前还包括平整的步骤，并且平整的延伸率为0.2-0.6％。
10.权利要求1或2所述的适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢在生产啤酒桶中的应用。
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