CN101435058B - 一种经济型奥氏体不锈钢及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不锈钢及其生产工艺，是一种经济型奥氏体不锈钢，按重量百分比包括以下成份：C≤0.10％，Cr：12.50～15.0％，Mn：12.00～15.00％，Ni：0.50～1.50％，Cu：0.40～0.80％，N：0.08～0.16％，Si：0.40～0.80％，P：≤0.035％，S≤0.020％，RE：0.08～0.18％，余量是Fe和不可避免的杂质。本发明在成份设计上考虑到耐一般大气腐蚀条件，又考虑到最低成本原则，另外还考虑到利于改善锻、轧热加工性能和冷加工性能，经济实惠而又无磁性。

Description

一种经济型奥氏体不锈钢及其生产工艺

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种不锈钢及其生产工艺，具体的说是一种奥氏体不锈钢及其生产工艺。

背景技术

地球可供制造铬镍奥氏体型不锈钢的资源实在有限，镍、铬、铜都属战略物资，碳、氮虽属强奥氏体形成元素，但不可用量太多。人们对不锈钢的需求量与日剧增，由于历史的原因，人们对奥氏体不锈钢更是偏爱，因此，需要生产更多的经济型奥氏体不锈钢，以满足通常大气腐蚀条件下：装璜用板、管、家庭厨房用品的需要。现在有一些奥氏体不锈钢中镍、铬和铜的成份控制不当，造成了不必要的浪费，增加了成本，且性能不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种少加镍，少加铬，少加铜，加工成型性好，且性能优良的奥氏体不锈钢及其生产工艺。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种奥氏体不锈钢，按重量百分比包括以下成份：

C≤0.10％，Cr：12.50～15.0％，Mn：12.00～15.00％，Ni：0.50～1.50％，Cu：0.40～0.80％，N：0.08～0.16％，Si：0.40～0.80％，P：≤0.035％，S≤0.020％，RE：0.08～0.18％，余量是Fe和不可避免的杂质。

一种奥氏体不锈钢的生产工艺，包括冶炼和铸造工序，铸锭、开坯、锻轧制或连铸连轧工序和固溶处理工序，

冶炼和铸造工序中，保证钢液充分脱氧，在钢液中加入氮化铬铁，并将氮化铬铁压入钢中，用硅钙粉或稀土硅铁粉扩散脱氧，在出钢流或在钢包中加入稀土硅铁；

铸锭、开坯、锻轧制或连铸连轧工序中，加热温度为1100～1250℃，开锻开轧温度为1100～1230℃，终锻、轧温度控制在900℃～950℃；

固溶处理工序中，固溶处理温度1100℃～1150℃，升温速度200℃～300℃/min，保温时间1.5～3分钟。

本发明的奥氏体不锈钢，按重量百分比优选以下成份：

C：0.04～0.08％，Cr：12.50～13.50％，Mn：13.00～13.50％，Ni：0.50～0.80％，Cu：0.40～0.60％，N：0.14～0.15％，Si：0.40～0.60％，P：≤0.03％，S≤0.015％，RE：0.10～0.16％，余量是Fe和不可避免的杂质。

本发明的一种奥氏体不锈钢的生产工艺，冶炼和铸造工序中，稀土硅铁中R含量21.00～24.00％，Si含量≤44.0％，Ca≤5.0％，Ti≤3.0％，Fe余量，稀土硅铁粒度为￠10mm～￠20mm。

冶炼工序前，对废钢、原材料要去除水份、油污，对耐材、铁合金要烘烤。冶炼在中频感应炉或电弧炉中进行，并随炉装入造渣材料，造渣材料为炉料总量2～3％，粒度为￠10mm～￠25mm的炼钢用白云石(其成份为MgO 18％、Cao34％～36％)或炉料总量2％的石灰石与炉料总量0.3％的MgO的混合物。冶炼工序中，稀土硅铁在在出钢流或在钢包中静置7～8min后浇注，浇注温度1550～1580℃。

本发明的优点是：本发明在成份设计上考虑到耐一般大气腐蚀条件，又考虑到最低成本原则，另外还考虑到利于改善锻、轧热加工性能和冷加工性能，经济实惠而又无磁性。本发明提供一种价格低廉且抗一般大气腐蚀的奥氏体不锈钢，可用于板、带、管、棒、线产品，且加工成型性良好，同时少加镍，少加铬，少加铜，节约了资源，经济实用。本发明除了以锰代镍，以氮代镍外，更在钢中加入稀土元素，利用稀土元素来改善钢的多方面性能，从而也达到以稀土代镍、代铬、代铜的部分作用，从而使本发明的不锈钢成为奥氏体不锈钢中经济实用的不锈钢种之一。

具体实施方式

本发明中稀土按0.08％～0.18％控制，优选为0.10％～0.16％，稀土元素的氧化物能对基体金属有“钉扎作用”，稀土元素与氧亲合力强，同时又是很好的脱硫剂，并有消除如：砷、锑、铅、铋等钢中杂质元素的有害作用，可以改善钢中夹杂物的形状和分布状态，能净化钢液，细化钢的组织结构，改善钢液的流动性。提高了钢的抗氧化性、耐大气腐蚀性能，改善了钢的热加工和冷加工性能，使钢在锻、轧、拉拔过程中废品量减少，使铸锭及铸坯的表面质量得以改善。

铬是奥氏体不锈钢中起不锈和耐蚀的最主要的合金元素，铬的氧化膜起钝化作用，C、N、Ni、Cu、Mn对钢起奥氏体化作用，但C在不锈钢中形成Cr7C3、Cr23C6等高铬碳化物，从而使钢产生晶间腐蚀，因此，本发明的含C量控制在0.1％以下，考虑到成本和实际操作，C一般控制在0.04％～0.08％为优。

氮的作用除替代镍起奥氏化作用，且可提高钢的耐晶间腐蚀性能、耐点腐蚀性能和耐缝隙腐蚀性能，氮还可以抑制碳化物的析出，氮耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀的能力相当于铬的30倍。但氮对奥氏体的扩大作用是不稳定的，限于对带材的碎边及对钢的时效而不可多加，当钢中氮超过0.15％以上时，由于氮化物和碳氮化物的析出而使钢的冷加工性能和冷成型性的变坏，故综合考虑钢中氮优选控制在0.10％～0.15％之间。

锰是形成奥氏体的元素，并有稳定奥氏体的作用，同时为了提高氮在钢中的溶解度，为了形成奥氏体不锈钢，为了无磁性，为了节约宝贵的N i和宝贵的Cu，并使钢保持较好的冷、热加工性能，本发明钢中的锰不像某些CrMnN不锈钢那样过份节约Mn，以12％～15％为宜，优选13％～13.5％。

镍的作用是多方面的，在钢中多加使用自然是好处多多，但它更多的应用在军工和最重要的钢材和高温合金上，对厨房、水箱、装璜等用料使用过多的镍无疑是对这种稀缺战略资源的浪费。本发明钢已考虑利用一般不锈钢废料中已存在的0.2％以上的残余Ni，控制钢中Ni在0.5％～0.8％，对改善本发明钢的冷加工所需韧性、延展性是必不可少的。

铜对形成奥氏体的作用仅次于镍和铬，且可以提高钢的冷加工性能，尤其它对冷作成型性的供献是十分突出的，在本发明钢中保持0.5％左右的铜还可以提高钢的防大气腐蚀性能。但铜也是十分宝贵的战略资源，价格也不低，且不锈钢中加入过多的铜对今后的废钢管理会带来较多的麻烦。但一般不锈钢废料中已含有0.2％以上的铜，也是为了利用这部分残余铜，所以本发明钢中铜按0.4％～0.6％为优选。

硫的控制也是本发明的一个突出之处，这样做有利于钢材，特别是板、带、管材的表面质量，同时低S含量的不锈钢的防锈效果尤为显著，且由于本发明钢中引入稀土元素，能保证钢中的硫含量在较低的水平，一般在0.015％以下。

硅可以提高钢的抗氧化性能和耐腐蚀性能，但硅含量过高，钢中铁素体含量会增加，钢的硬度增加较快，使钢难于冷加工，本发明控制钢中硅在0.4％～0.8％，优选0.4％～0.6％。

实施例

本发明实施例一、实施例二和实施例三的成份如下表(wt％)：

表1

项目	C	Mn	Si	p	S	Cr	Ni	Cu	RE	N	Fe
												实施例1	0.07	13.00	0.40	0.026	0.014	12.51	0.59	0..58	0.10	0.12	余量
实施例2	0.08	13.50	0.50	0.030	0.015	13.05	0.60	0.60	0.12	0.14	余量
												实施例3	0.07	13.40	0.53	0.025	0.010	13.00	0.62	0.62	0.16	0.15	余量

实施例一、实施例二和实施例三的生产工艺分别如下：

实施例一

一种奥氏体不锈钢的生产工艺，包括冶炼和铸造工序，铸锭、开坯、锻轧制或连铸连轧工序和固溶处理工序，

冶炼工序前，对废钢、原材料要去除水份、油污，对耐材、铁合金要烘烤。

冶炼和铸造工序中，保证钢液充分脱氧，在钢液中加入氮化铬铁，并将氮化铬铁压入钢中，用硅钙粉或稀土硅铁粉扩散脱氧，在出钢流或在钢包中加入稀土硅铁，稀土硅铁中R含量21.00％，Si含量44.0％，Ca5.0％，Ti3.0％，Fe余量，稀土硅铁粒度为￠10mm，冶炼在中频感应炉或电弧炉中进行，并随炉装入造渣材料，造渣材料为炉料总量2％，粒度为￠10mm的炼钢用白云石或炉料总量2％的石灰石与炉料总量0.3％的MgO的混合物。使用炼钢用白云石，主要考虑中频感应炉自身脱气能力不足，又因炉壳薄不宜吹氧脱气的特点，白云石成份为CaMg(Co3)2，受热分解生成CaO、MgO、CO2，有利于造碱渣，MgO有利减少炉壳的熔炼损耗，石灰石的成份为CaCo3，受热分解成CaO和Co2，氧化钙有利于造碱性渣，二者共同的特点是都能分解出CO2，解决了中频炉自身沸腾去气不足的缺点。冶炼中，稀土硅铁在在出钢流或在钢包中静置7min后浇注，浇注温度1550℃。

铸锭、开坯、锻轧制或连铸连轧工序中，加热温度为1100℃，开锻开轧温度为1200℃，终锻、轧温度控制在900℃℃。

固溶处理工序中，固溶处理温度1100℃℃，升温速度200℃/min，保温时间1.5分钟。

实施例二

一种奥氏体不锈钢的生产工艺，包括冶炼和铸造工序，铸锭、开坯、锻轧制或连铸连轧工序和固溶处理工序，

冶炼工序前，对废钢、原材料要去除水份、油污，对耐材、铁合金要烘烤。

冶炼和铸造工序中，保证钢液充分脱氧，在钢液中加入氮化铬铁，并将氮化铬铁压入钢中，用硅钙粉或稀土硅铁粉扩散脱氧，在出钢流或在钢包中加入稀土硅铁，稀土硅铁中R含量22.00％，Si含量40.0％，Ca含量4.0％，Ti含量2.0％，Fe余量，稀土硅铁粒度为￠15mm，冶炼在中频感应炉或电弧炉中进行，并随炉装入造渣材料，造渣材料为炉料总量2.5％，粒度为￠20mm的炼钢用白云石或炉料总量2％的石灰石与炉料总量0.3％的MgO的混合物，冶炼工序中，稀土硅铁在在出钢流或在钢包中静置7min后浇注，浇注温度1560℃。

铸锭、开坯、锻轧制或连铸连轧工序中，加热温度为1200℃，开锻开轧温度为1150℃，终锻、轧温度控制在920℃。

固溶处理工序中，固溶处理温度1120℃℃，升温速度250℃/min，保温时间2分钟。

实施例三

一种奥氏体不锈钢的生产工艺，包括冶炼和铸造工序，铸锭、开坯、锻轧制或连铸连轧工序和固溶处理工序，

冶炼工序前，对废钢、原材料要去除水份、油污，对耐材、铁合金要烘烤。

冶炼和铸造工序中，保证钢液充分脱氧，在钢液中加入氮化铬铁，并将氮化铬铁压入钢中，用硅钙粉或稀土硅铁粉扩散脱氧，在出钢流或在钢包中加入稀土硅铁，稀土硅铁中R含量24.00％，Si含量35.0％，Ca含量2.0％，Ti含量1.0％，Fe余量，稀土硅铁粒度为￠20mm，冶炼在中频感应炉或电弧炉中进行，并随炉装入造渣材料，造渣材料为炉料总量、3％，粒度为、￠25mm的炼钢用白云石或炉料总量2％的石灰石与炉料总量0.3％的MgO的混合物，稀土硅铁在在出钢流或在钢包中静置8min后浇注，浇注温度1580℃。

铸锭、开坯、锻轧制或连铸连轧工序中，加热温度为1250℃，开锻开轧温度为1230℃，终锻、轧温度控制在950℃。

固溶处理工序中，固溶处理温度1150℃，升温速度300℃/min，保温时间3分钟。

本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种奥氏体不锈钢，其特征在于：按重量百分比包括以下成份：

C：0.04～0.08％，Cr：12.50～13.50％，Mn：13.00～13.50％，Ni：0.50～0.80％，Cu：0.40～0.60％，N：0.14～0.15％，Si：0.40～0.60％，P：≤0.03％，S≤0.015％，RE：0.10～0.16％，余量是Fe和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的奥氏体不锈钢的生产工艺，包括冶炼和铸造工序，铸锭、开坯、锻轧制或连铸连轧工序和固溶处理工序，其特征在于：

所述冶炼和铸造工序中，保证钢液充分脱氧，在钢液中加入氮化铬铁，并将氮化铬铁压入钢中，用硅钙粉或稀土硅铁粉扩散脱氧，在出钢流或在钢包中加入稀土硅铁；

所述铸锭、开坯、锻轧制或连铸连轧工序中，加热温度为1100～1250℃，开锻开轧温度为1100～1230℃，终锻、轧温度控制在900℃～950℃；

所述固溶处理工序中，固溶处理温度1100℃～1150℃，升温速度200℃～300℃/min，保温时间1.5～3分钟。

3.如权利要求2所述的奥氏体不锈钢的生产工艺，其特征在于：所述稀土硅铁粒度为￠10mm～￠20mm。

4.如权利要求2所述的奥氏体不锈钢的生产工艺，其特征在于：所述冶炼在中频感应炉或电弧炉中进行，并随炉装入造渣材料，造渣材料为炉料总量2～3％，粒度为￠10mm～￠25mm的炼钢用白云石或炉料总量2％的石灰石与炉料总量0.3％的MgO的混合物。

5.如权利要求2所述的奥氏体不锈钢的生产工艺，其特征在于：所述冶炼工序中，稀土硅铁在出钢流或在钢包中静置7～8min后浇注，浇注温度1550～1580℃。