CN101191182A - 一种节镍型高强度不锈热轧带钢及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节镍型高强度不锈热轧带钢及其制造方法，其包括如下步骤：1)冶炼、铸造成坯，其成分重量百分比为：C≤0.03、Si≤1.00、Mn 1.6～3.0、P≤0.040、S≤0.015、Cr 10.5～12.5、Ni 0.1～0.29、N≤0.030、余Fe；2)热轧，板坯加热至1100～1150℃，粗轧机多道次轧制，总变形率达到75％～85％；粗轧未道次采用高速轧制，应变速度达到20l/s以上，精轧机轧成带钢，卷取，终轧温度850±20℃，轧后空冷至室温；3)退火处理，罩式退火炉内退火；钢卷加热到700～750℃并保温20～30小时，冷却至550℃以下。本发明所制造的带钢成品带钢屈服强度达到380MPa以上，延伸率达到20％以上；而且，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及不锈热轧带钢制造领域，特别涉及一种节镍型高强度不锈热轧带钢及其制造方法。
背景技术
目前国内外生产马氏体带钢大都在Cr13型铁素体钢中添加镍来改变钢的组织，使其成分马氏体不锈钢，并添加少量微量合金元素钛、铌或钒改进钢的耐蚀性能和提高强度。表1为国际同类型马氏体不锈钢的标准成分，从表1中可以看出，镍的最高添加量为1.5％。镍是奥氏体形成元素，钢中加入镍元素可以获得马氏体组织，提高钢的韧性。但是，提高镍元素的加入量将使钢的原料成本。
南非牌号为3CR12、美国牌号为S41003，其镍含量上限为≤1.5Wt％；中国牌号为TCS345，其镍含量上限为≤1.0Wt％，钢中的其它成本相关国家均致，基本相同。钢中添加了≤1.5Wt％左右的镍，使得高温状态时，钢中奥氏体组织比例较高，在空冷至室温条件下，获得铁素体+马氏体双相组织，但是，此时钢的强度较高而延伸率偏低，不能满足生产使用要求。经过充分退火，钢的强度降低，获得足够的塑性，达到使用的要求。
表1：钢的牌号及化学成分(wt％)：
| 国别 | 牌号 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | N |
| 美国 | S41003 | ≤0.03 | ≤1.00 | ≤1.50 | ≤0.040 | ≤0.030 | 10.5～12.5 | ≤1.50 | ≤0.030 |
| 南非 | 3CR12 | ≤0.03 | ≤1.00 | ≤1.50 | ≤0.040 | ≤0.030 | 10.5～12.5 | ≤1.50 | |
| 中国 | TCS330 | ≤0.03 | ≤1.0 | ≤1.50 | ≤0.040 | ≤0.015 | 10.5～12.5 | 0.3～1.0 | ≤0.030 |
| 德国 | 1.4003 | ≤0.03 | ≤1.0 | ≤1.50 | ≤0.040 | ≤0.015 | 10.5～12.5 | 0.3～1.0 | ≤0.025 |
表2：3CR12、S41003、TCS330和4003钢的机械性能
发明内容
本发明的目的在于提供一种节镍型高强度不锈热轧带钢及其制造方法，所制造的带钢性能满足高强度的要求，成品带钢屈服强度达到380MPa以上，延伸率达到20％以上；而且，成本低。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，
一种节镍型高强度不锈热轧带钢，其成分重量百分比为：
C ≤0.03
Si ≤1.00
Mn 1.6～3.0
P ≤0.040
S ≤0.015
Cr 10.5～12.5
Ni 0.1～0.29
N ≤0.030
其余为Fe和不可避免的杂质。
其中，
C≤0.30，为碳化物形成元素和奥氏体形成元素，可以提高钢的强度，但高于标准要求，钢的冲击性能下降，大大降低钢的韧性。
Si：≤1.00，Si为铁素体形成元素，可增加铁素体组织比例；对提高钢的屈服强度有利。
Mn：1.6～3.0，Mn锰与镍同为奥氏体形成元素，在Cr13型钢中，添加一定量的锰同样可以获得马氏体组织，使钢通过热处理调整、改善性能成为可能。由于钢中奥氏体(高温)存在，钢的晶粒不易长大，成品组织中的晶粒得到细化，有利于钢的强度提高和稳定。锰的添加使钢的强度得到足够的提升，屈服强度和抗拉强度达到使用要求。由于锰资源广阔，价格远低于镍，可以使钢的原料成本大大降低。可以使经济型不锈钢使用范围的扩大，摆脱镍资源匮乏对不锈钢生产的影响。
P：≤0.040，P为钢中不可避免的杂质元素，高的磷含量对焊接和冲击韧性不利。
S：≤0.015，S为钢中不可避免的杂质元素，高的硫含量对钢的韧性不利。
Cr：10.5～12.5，Cr为抗氧化(锈蚀)元素和铁素体形成元素，可以提高钢的耐蚀性和增加和稳定钢的铁素体组织比例。
Ni：0.10～0.29，Ni为奥氏体形成元素，可以提高钢的高温奥氏体组织比例，增加钢的韧性。但含量达到一定量时，其效果增加便不明显了。镍的资源有限，价格昂贵。降低钢中镍可以降低钢的生产成本，降低不锈钢的应用门槛。本发明成分中将镍的含量由最高1.5％降低到0.6％以下。
N：≤0.030，N为奥氏体形成元素，在钢中以间隙原子或化合物的形式存在。由于N在钢中不可避免的存在，N含量高对钢的韧性不利。因此N在钢中含量尽可能控制低。
本发明的节镍型高强度不锈热轧带钢的制造方法，其包括如下步骤：
1)冶炼、铸造成坯，其成分重量百分比为：C≤0.03、Si≤1.00、Mn 1.6～3.0、P≤0.040、S≤0.015、Cr 10.5～12.5、Ni 0.1～0.29、N≤0.030、其余为Fe和不可避免的杂质；
2)热轧，板坯经加热炉加热至1100～1150℃，在粗轧机多道次轧制，总变形率达到75％～85％，使连铸坯粗大晶粒充分破碎，为再结晶和细化晶粒创造条件；粗轧未道次采用高速轧制，应变速度达到20l/s以上，精轧机轧成带钢；并卷取成钢卷，终轧温度850±20℃，保证再晶粒温度和晶粒细化；带钢轧制完成后空冷至室温；带钢轧制过程中形成的细化晶粒对提高带钢的韧性和强度有利；
3)退火处理，将钢卷竖直放置于罩式退火炉内进行退火处理；钢卷经整体加热到700～750℃并保温20～30小时；钢卷随炉冷却至550℃以下，获得良好的塑性和足够的屈服强度(≥380MPa)的带钢。
本发明成分的钢采用铁水、合金及铁合金原料(或碳素废钢、相同及类似成分废钢)，通过电炉、氩气脱炉(也可再经过真空脱碳炉)冶炼达到目标成分；符合成分要求的钢水在连铸机浇注成板坯，切割成所需长度后，板坯冷却至室温，用砂轮清除板坯表面缺陷，送到加热炉加热；
板坯经加热炉加热至1100～1150℃，经高压水去除高温氧化铁皮，在轧机多道次轧制成带钢，并进行卷曲形成钢卷，终轧温度850±20℃，带钢轧后空冷至室温；
然后将所述钢卷竖直放置于罩式退火炉内进行退火处理。罩式退火炉分为内罩和外罩，钢卷竖直放置于内罩中，内罩和外罩之间用燃气加热。钢卷可层垛，一个退火炉可垛放宽度在1000～1250mm的钢卷3～4个。退火炉内部有强制对流风机，便于均匀炉内的温度以及提高钢卷的加热速度。所放置的钢卷的板厚度在3～12mm之间，宽度不限(层垛后钢卷总高度于罩式炉内罩的高度)，钢卷重量小于30吨。钢卷经整体加热到700℃～750℃，开始保温，在此温度下，要使钢中的马氏体组织充分转变为铁素体，使带钢的硬度、强度降低，延伸率得到最大程度的提高；在改善机械性能的同时，使带钢的组织均匀化，保证带钢钢卷内圈、外圈和钢卷中部等各外性能和组织均匀化。保温时间视钢卷大小而定，一般为20～30小时。然后钢卷随炉冷却至550℃以下，去除外罩，继续冷却至400℃以下后，再去除内罩。
本发明加入足够量的Mn元素，增加钢中马氏体数量，细化晶粒，提高钢的屈服强度；降低Ni含量从1.5％至0.1％～0.3％，以廉价的锰元素替代昂贵的镍元素。同时，钢卷通过热处理可以提高钢的塑性，降低了热轧后的超高强度，使不锈钢成品具有较好的的加工性能，满足变形加工的需要。由于Mn元素的添加和Ni元素的减少，钢的生产成本大为降低，但强度性能保持较高水平。
本发明与已有技术的区别和改进
在表1所列的钢种中，均以较高的镍成分来平衡高温条件下的金属组织，其不锈钢在高温下产生较多数量的奥氏体组织，以便在快速冷却时有相当数量的奥氏体组织向马氏体转变，从而使晶粒细化。本发明加入足够量的Mn元素代替镍元素，Ni含量从1.5％降低至0.1％～0.29％，以廉价的锰元素替代昂贵的镍元素。增加冷却后的钢中马氏体数量，细化晶粒。在促进马氏体组织产生的同时，并且提高钢的屈服强度；为了保证钢的低温冲击性能，钢中仍含有0.1％～0.29％的镍元素。由于Mn元素的添加和Ni元素的减少，钢的生产成本大为降低，但强度性能保持较高水平。该钢种比较同类型钢种，成本低，钢的性能达到相同水平。
本发明的有益效果
本发明通过热处理，使钢的成分得到有效利用，在获得相同高强度的条件下，降低了高强度不锈带钢的生产成本，节约了合金原料资源，使低成本铁素体-马氏体不锈钢在热处理后得到较高的屈服强度和抗拉强度性能，并且有较好的的塑性，满足变形加工的需要。
具体实施方式
实施例参见表3，表4所示为性能参数。
表3单位：(wt％)
| 实施例 | C | S | Mn | P | S | Cr | N1 | N | Fe |
| 1 | 0.010 | 1.00 | 3.00 | 0.040 | 0.015 | 12.5 | 0.10 | 0.012 | 余量 |
| 2 | 0.015 | 0.81 | 2.50 | 0.021 | 0.004 | 12.20 | 0.15 | 0.010 | 余量 |
| 3 | 0.020 | 0.52 | 2.01 | 0.018 | 0.004 | 12.03 | 0.23 | 0.030 | 余量 |
| 4 | 0.025 | 0.36 | 1.82 | 0.015 | 0.003 | 11.91 | 0.25 | 0.009 | 余量 |
| 5 | 0.030 | 0.10 | 1.60 | 0.010 | 0.001 | 10.50 | 0.29 | 0.030 | 余量 |
表4
| 实施例 | 板坯加热温度(℃) | 带钢终轧温度(℃) | 热处理温度(℃) | 保温时间(h) | 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 延伸率(％) |
| 1 | 1100 | 830 | 700 | 20 | 425.10 | 550.29 | 23.50 |
| 2 | 1120 | 845 | 710 | 21 | 420.60 | 560.30 | 24.00 |
| 3 | 1130 | 850 | 720 | 25 | 430.38 | 558.35 | 23.53 |
| 4 | 1140 | 855 | 730 | 28 | 425.47 | 556.30 | 24.70 |
| 5 | 1150 | 870 | 750 | 30 | 421.93 | 554.52 | 25.80 |
综上所述，本发明通过确定合适的钢种成分配比，增加钢中锰含量，降低镍含量，提高铁素体不锈带钢的强度指标，并保证带钢塑性指标延伸率达到20％以上。降低了钢的生产成本，稳定钢的强度性能和塑性指标。热处理所得到的强度性能和延伸率指标均达到标准要求，适合用于需高强度和不锈性的场合。如：工程机械、货车车箱、运输带刮板等。
Claims (2)
1.一种节镍型高强度不锈热轧带钢，其成分重量百分比为：
C ≤0.03
Si ≤1.00
Mn 1.6～3.0
P ≤0.040
S ≤0.015
Cr 10.5～12.5
Ni 0.1～0.29
N ≤0.030
其余为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的节镍型高强度不锈热轧带钢的制造方法，其包括如下步骤：
1)冶炼、铸造成坯，其成分重量百分比为：C≤0.03、Si≤1.00、Mn1.6～3.0、P≤0.040、S≤0.015、Cr 10.5～12.5、Ni 0.1～0.29、N≤0.030、其余为Fe和不可避免的杂质；
2)热轧，板坯经加热炉加热至1100～1150℃，在粗轧机多道次轧制，总变形率达到75％～85％；粗轧未道次采用高速轧制，应变速度达到20l/s以上，精轧机轧成带钢，卷取成钢卷，终轧温度850±20℃；带钢轧制完成后空冷至室温；
3)退火处理，将钢卷放置于罩式退火炉内进行退火处理；钢卷整体加热到700～750℃并保温20～30小时；钢卷随炉冷却至550℃以下。
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| CN111872150A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-03 | 辽宁新华阳伟业装备制造有限公司 | 一种镍-不锈钢复合板的制作方法 |
-
2006
- 2006-11-22 CN CN200610118627A patent/CN100593580C/zh active Active
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