CN101649418A - 一种铁素体不锈钢冷轧钢带及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种铁素体不锈钢冷轧钢带及其制造方法，钢带的化学分成分为：C0.02～0.04％、Si 0.10％～0.50％、Mn 0.10％～1.00％、Cr 14.0％～19.0％、P≤0.030％、S≤0.010％、0％＜N≤0.030％、0％＜Ni≤0.60％其余为Fe与不可避免的杂质。制造方法为：(一)冶炼 按照钢带的要求冶炼钢水；(二)连铸 铸成连铸坯；(三)铸坯热轧 轧成热轧卷板；四)热卷退火 保温温度800℃－880℃，保温时间10－13小时，保温完毕后自由降温至600℃；(五)冷轧 冷轧成品之间可采用一次冷轧或两次冷轧法；(六)冷卷退火 退火温度860±20℃，退火时间按照2～5分钟/mm控制。本发明制造的铁素体不锈钢冷轧钢带冷加工成形性能好，抗皱折性优异。

Description

一种铁素体不锈钢冷轧钢带及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种铁素体不锈钢冷轧钢带及其制造方法。

背景技术

与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢不含贵重金属镍，价格便宜。由于铁素体不锈钢热膨胀系数低、导热性好、耐应力腐蚀性能优异，在家电、厨房设备、电梯面板、电子工业、汽车排气系统等领域具有广阔的应用前景，可在诸多应用领域取代奥氏体不锈钢。

但是铁素体不锈钢加工性能较差，一方面是其冷成形性能差，在冲压过程中容易开裂造成废品；同时在其加工表面经常会出现一种被称之为皱折的波纹状缺陷。皱折的存在不仅使制品的美观受到损害，而且增加研磨负担，严重时难以根除甚至出现破裂现象。

因此，为了使铁素体不锈钢的用途更加扩大，要求提高其成型性能和抗皱折性能。

目前已提出了很多方法以改善铁素体不锈钢的加工性能。CN00800983公布了在铁素体不锈钢添加适量V，同时使N/C达到1以上，控制钢中的碳化物和氮化物等析出，由此能够实现优良成形性的同时，还可拟制脊状凸凹，得到成形后的优良表面质量。CN01136913提供一种加工性能得到改善的铁素体不锈钢板，利用了含Nb的析出物对结晶取向的控制作用，在材料最终退火之前进行了中低温的析出处理。此两项专利对生产工艺要求偏高，难以在生产中推广。

CN98801478公布了控制Ti/N≥1.2，添加Nb和V，使材料的深冲成型性的指标r值提高到1.9左右，同时，各向异性的指标Δr减少到0.15左右，表明材料成形性显著提高。CN200410046247公布了添加Nb、Ti元素，通过在冷轧进行两次退火控制分散在钢基质中沉淀物的颗粒尺寸和分布而改善其尺寸精度和在压制成形状态的二次成形性能。此两项专利由于在材料中要添加Ti、Nb元素，不可避免要影响到冷板的表面质量。

发明内容

为了克服现有铁素体不锈钢冷轧钢带的上述不足，本发明提供一种冷加工成形性能良好，抗皱折性优异的铁素体不锈钢冷轧钢带，同时提供一种铁素体不锈钢冷轧钢带的制造方法。

本铁素体不锈钢冷轧钢带的化学成分的质量百分比为：

C 0.02～0.04％  Si 0.10％～0.50％Mn  0.10％～1.00％Cr 14.0％～19.0％  P≤0.030％  S≤0.010％  0％＜N≤0.030％0％＜Ni≤0.60％其余为Fe与不可避免的杂质。

本铁素体不锈钢冷轧钢带宽600毫米-2000毫米，厚度为0.3毫米-2.0毫米。它是经过铸坯热轧、热卷退火、保温、冷却、冷轧酸洗与冷卷退火，晶粒度为10级，产品r值≥1.2，Δr≤0.4的钢带。

下面说明本铁素体不锈钢冷轧钢带的成分机理。

碳、氮通常作为改善材料高温强度的元素，由于碳、氮在铁素体不锈钢中的溶解度低，在高温加热后的随后冷却过程中会有碳、氮化物析出，导致铁素体不锈钢韧性降低、脆性转变温度增高并使铁素体不锈钢的晶间腐蚀敏感性增大，因此本不锈钢材料中碳成分控制为0.02～0.04％，氮成分0％＜N≤0.030％。

对铁素体不锈钢而言，皱折的产生与其铸坯结晶组织的位向有很大关系。降低铸坯柱状晶比例、增加铸坯等轴晶比例可显著减轻冷板皱折倾向。

当板坯加热温度控制在1000～1100℃之间时，可使热轧退火薄板的起皱特性得到改善。原因在于：降低加热温度且在该温度下保持一段时间，不但会发生γ→α相变而使γ相数量减少，而且会使两相间的成分差别变小，从而可减轻皱折程度；其次控制合适加热温度，有利于热轧退火后的α相再结晶，有效减少了材料沿轧向分布的带状组织，同时在温度相对较低的单相区加热，轧后无相变，从而使再结晶形核点增多，细化成为等轴晶；再者在较低的温度下轧制，使变形抗力增加，增大了再结晶驱动力。

随终轧温度降低，所存储的变形潜能增加，在热轧后退火时越易发生再结晶，使材料的深冲性和抗皱性得到改善。

在本方法中采取控制板坯加热温度在1050℃-1150℃，一般为1100℃，降低终轧温度至800℃，可有效提高材料的加工性能。

材料的塑性应变比率r随冷轧变形率的增加而提高，凸耳参数Δr与冷轧变形率呈下抛物线关系，在某一点最大。为了得到加工性能良好的材料，可以设计安排一个冷轧轧程，轧制变形率≥80％；也可以设计安排两个轧程，两个轧程变形率分别控制为≥70％和50～60％。

用于评定产品皱折行为的试样为12.5mm宽的钢带拉伸试样，沿轴向变形20％，用表面分析仪测量带材的皱折高度(波峰和波谷之和)，高度越小，越美观，以此作为评定材料抗皱折性能的判据。

本铁素体不锈钢冷轧钢带的制造方法包括以下依次的步骤：

(一)冶炼

采用钢水和废钢以及铬合金通过AOD炉或K-OBM-S转炉初炼后，再经过LF炉或VOD炉精炼处理，钢水的化学成分的质量百分比达下述要求：

C 0.02～0.04％       Si 0.10％～0.50％  Mn 0.10％～1.00％

Cr 14.0％～19.0％    P≤0.030％         S≤0.010％

0％＜N≤0.030％      0％＜Ni≤0.60％

其余为Fe与不可避免的杂质。

(二)连铸

采用带有电磁搅拌的连铸机在1520℃～1550℃铸成连铸坯，过热度≤30℃，使连铸坯凝固组织中等轴晶比例≥50％，连铸坯的外形长8700毫米～11500毫米，宽1240毫米～2150毫米，厚200毫米～240毫米。

(三)铸坯热轧

将铸坯在封闭加热炉中加热，铸坯加热温度为1100℃±20℃，加热时间≥200分钟。

采用控制粗轧温度和终轧温度工艺，热连轧粗轧温度控制在950℃～1000℃，精轧终轧温度控制在800℃～840℃，轧成热轧卷板，采用相对AGC，确保厚度和精度，卷取温度控制在640℃～680℃。

(四)热卷退火

将热轧卷在罩式炉进行退火，保温温度800℃～880℃，一般850℃，保温时间10～13小时，一般12小时，保温完毕后自由降温至600℃或600℃以下，吊外罩换冷却罩冷却到室温，8小时后出炉。

(五)冷轧

不锈钢热轧卷在罩式炉退火后冷却至室温进行酸洗，从热轧卷板至获得冷轧成品之间可采用一次冷轧或两次冷轧法，一次冷轧压下率≥80％；两次冷轧压下率分配比为≥70％和50％～60％。

(六)冷卷退火

冷轧钢带过连续线进行退火，退火温度860℃±20℃，退火时间按照2～5分钟/mm控制。

经过以上步骤生产的铁素体不锈钢冷轧钢带，金相组织为铁素体组织，晶粒度为10级，产品r值≥1.2，Δr≤0.4，冷轧产品具有良好的加工性能，而普通方法生产的产品r值为0.8-1.0，Δr≤0.8，其产品加工性能远远低于本方法生产的产品；同时产品沿轴向拉伸变形20％后，皱折高度≤15μm，可以满足冷冲压成形后表面质量状态的要求，产品具有良好的抗皱折性，而普通方法生产的产品沿轴向拉伸变形20％后，皱折高度≥30μm，产品加工后经常会出现一种被称之为皱折的波纹状缺陷，皱折的存在不仅使制品的美观受到损害，而且增加研磨负担，严重时难以根除甚至出现破裂现象。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本铁素体不锈钢冷轧钢带及其制造方法的具体实施方式，但本铁素体不锈钢冷轧钢带及其制造方法的具体实施方式，不局限于下述的实施例。

钢板实施例一

本实施例的钢板成品厚度为0.60mm，一个冷轧轧程生产，冷轧变形率80％。

本实施例的化学成分的质量百分配比为：

C 0.02％      Si 0.29％    Mn 0.47％

Cr 16.36％    P 0.017％    S 0.002％

N 0.020％     Ni 0.16％

其余为Fe与不可避免的杂质。

经过冶炼、连铸、热轧、罩式炉退火、冷轧、连续线退火后的冷轧铁素体不锈钢板，其产品r值为1.25，Δr为0.35，钢带经拉伸变形后产品表面上皱折高度为10.9μm。

钢板实施例二

本实施例的钢板成品厚度为0.50mm，一个冷轧轧程生产，冷轧变形率83％。

本实施例的化学成分的质量百分比为：

C 0.03％     Si 0.28％    Mn 0.45％

Cr 17.15％   P 0.019％    S 0.001％

N 0.024％    Ni 0.12％

其余为Fe与不可避免的杂质。

经过冶炼、连铸、热轧、罩式炉退火、冷轧、连续线退火后的冷轧铁素体不锈钢板，其产品r值为1.28，Δr为0.33，钢带经拉伸变形后皱折高度为12.8μm。

钢板实施例三

本实施例的钢板成品厚度为0.60mm，一个冷轧轧程生产，冷轧变形率80％。

本实施例的化学成分的质量百分配比为：

C 0.03％       Si 0.29％    Mn 0.48％

Cr 15.26％     P 0.018％    S 0.001％

N 0.016％      Ni 0.10％

其余为Fe与不可避免的杂质。

经过冶炼、连铸、热轧、罩式炉退火、冷轧、连续线退火后的冷轧铁素体不锈钢板，其产品r值为1.31，Δr为0.32，钢带经拉伸变形后皱折高度为11.3μm。

钢板实施例四

本实施例的钢板成品厚度为0.40mm，二个冷轧轧程生产，两次冷轧变形率分别为73％和50％。

本实施例的化学成分的质量百分配比为：

C 0.03％     Si 0.30％    Mn 0.47％

Cr 16.35％   P 0.016％    S 0.001％

N 0.022％    Ni 0.11％

其余为Fe与不可避免的杂质。

经过冶炼、连铸、热轧、罩式炉退火、冷轧、连续线退火后的冷轧铁素体不锈钢板，其产品r值为1.35，Δr为0.31，钢带经拉伸变形后皱折高度为8.7μm。

钢板实施例五

本实施例的钢板成品厚度为0.30mm，二个冷轧轧程生产，两次冷轧变形率分别为80％和50％。

本实施例的化学成分的质量百分配比为：

C 0.04％     Si 0.29％    Mn 0.45％

Cr 16.32％   P 0.017％    S 0.001％

N 0.023％    Ni 0.12％

其余为Fe与不可避免的杂质。

经过冶炼、连铸、热轧、罩式炉退火、冷轧、连续线退火后的冷轧铁素体不锈钢板，其产品r值为1.31，Δr为0.28，钢带经拉伸变形后皱折高度为10.2μm。

制备方法实施例一

本方法实施例制备的是钢板实施例一的钢板，制备方法依次如下：

(一)冶炼

采用钢水和废钢以及铬合金通过K-OBM-S转炉初炼后，再经过VOD炉精炼处理，钢水的化学成分的质量百分配比为：

C 0.02％     Si 0.29％    Mn 0.47％

Cr 16.36％   P 0.017％    S 0.002％

N 0.020％    Ni 0.16％

其余为Fe与不可避免的杂质。

(二)连铸

采用带有电磁搅拌的连铸机在1535℃铸成连铸坯，过热度30℃，连铸坯凝固组织中等轴晶比例42％。连铸坯的外形长10500毫米，宽1240毫米，厚200毫米。

(三)铸坯热轧

将铸坯在封闭加热炉中加热，铸坯加热温度为1080℃，加热时间210分钟。

采用控制终轧温度工艺，热连轧精轧温度控制在825℃，轧成厚度为3.0mm的热轧卷板。

(四)热卷退火

将热卷放置在罩式炉进行退火，保温温度850℃，保温时间12小时，保温完毕后自由降温至600℃，吊外罩换冷却罩冷却到室温，8小时后出炉。

(五)、冷轧

退火后的钢卷经过破鳞机、喷丸机、酸洗机组处理，进行一个轧程的冷轧，冷轧压下率为80％，冷轧成0.6mm的冷轧钢带。

(六)冷卷退火

冷轧后的卷板在连续线进行退火，退火温度870℃，退火时间2.1分钟。

制备方法实施例二

本方法实施例制备的是钢板实施例二的钢板，制备方法依次如下：

(一)、冶炼

采用钢水和废钢以及铬合金通过AOD炉初炼后，再经过LF炉精炼处理，钢水的化学成分的质量百分配比为：

C 0.03％     Si 0.28％    Mn 0.45％

Cr 17.15％   P 0.019％    S 0.001％

N 0.024％    Ni 0.12％

其余为Fe与不可避免的杂质。

(二)连铸、(三)铸坯热轧、(四)热卷退火、(五)冷轧、(六)冷卷退火与制备方法实施例一相同，生产出0.50mm的钢带。

制备方法实施例三

本方法实施例制备的是钢板实施例三的钢板，制备方法依次如下：

(一)、冶炼

采用钢水和废钢以及铬合金通过AOD炉初炼后，再经过LF炉精炼处理，钢水的化学成分的质量百分配比为：

C 0.03％     Si 0.29％    Mn 0.48％

Cr 15.26％   P 0.018％    S 0.001％

N 0.016％    Ni 0.10％

其余为Fe与不可避免的杂质。

(二)连铸、(三)铸坯热轧、(四)热卷退火、(五)冷轧、(六)冷卷退火与制备方法实施例一相同，生产出0.60mm的钢带。

制备方法实施例四

本方法实施例制备的是钢板实施例四的钢板，制备方法依次如下：

(一)冶炼

采用钢水和废钢以及铬合金通过K-OBM-S转炉初炼后，再经过VOD炉精炼处理，钢水的化学成分的质量百分配比为：

C 0.03％     Si 0.30％    Mn 0.47％

Cr 16.35％   P 0.016％    S 0.001％

N 0.022％    Ni 0.11％

其余为Fe与不可避免的杂质。

(二)连铸、(三)铸坯热轧、(四)热卷退火、(六)冷卷退火与制备方法实施例一相同，步骤(五)冷轧采用两个轧程，冷轧压下率分配比为73％和50％，最终生产出0.40mm的钢带。

制备方法实施例五

本方法实施例制备的是钢板实施例五的钢板，制备方法依次如下：

(一)冶炼

采用钢水和废钢以及铬合金通过K-OBM-S转炉初炼后，再经过VOD炉精炼处理，钢水的化学成分的质量百分配比为：

C 0.04％     Si 0.29％    Mn 0.45％

Cr 16.32％   P 0.017％    S 0.001％

N 0.023％    Ni 0.12％

其余为Fe与不可避免的杂质。

(二)连铸、(三)铸坯热轧、(四)热卷退火、(六)冷卷退火与制备方法实施例一相同，步骤(五)冷轧采用两个轧程，冷轧压下率分配比为80％和50％，最终生产出0.30mm的钢带。

Claims (2)

1、一种铁素体不锈钢冷轧钢带，它的化学成分的质量百分配比为：

C 0.02～0.04％      Si  0.10％～0.50％  Mn  0.10％～1.00％

Cr 14.0％～19.0％   P≤0.030％          S≤0.010％

0％＜N≤0.030％     0％＜Ni≤0.60％

其余为Fe与不可避免的杂质。

2一种铁素体不锈钢冷轧钢带的制造方法，它包括以下依次的步骤：

(一)冶炼

采用钢水和废钢以及铬合金通过AOD炉或K-OBM-S转炉初炼后，再经过LF炉或VOD炉精炼处理，钢水的化学成分的质量百分比达下述要求：

C 0.02～0.04％     Si  0.10％～0.50％    Mn  0.10％～1.00％

Cr 14.0％～19.0％  P≤0.030％            S≤0.010％

0％＜N≤0.030％    0％＜Ni≤0.60％

其余为Fe与不可避免的杂质；

(二)连铸

采用带有电磁搅拌的连铸机在1520℃-1550℃铸成连铸坯，过热度≤30℃，使连铸坯凝固组织中等轴晶比例≥50％，连铸坯的外形长8700毫米～11500毫米，宽1240毫米～2150毫米，厚200毫米～240毫米；

(三)铸坯热轧

将铸坯在封闭加热炉中加热，铸坯加热温度为1100℃±20℃，加热时间≥200分钟；

采用控制粗轧温度和终轧温度工艺，热连轧粗轧温度控制在950℃～1000℃，精轧终轧温度控制在800℃～840℃，轧成热轧卷板，采用相对AGC，确保厚度和精度，卷取温度控制在640℃～680℃；

(四)热卷退火

将热轧卷在罩式炉进行退火，保温温度800℃-880℃，保温时间10-13小时，保温完毕后自由降温至600℃或600℃以下，吊外罩换冷却罩冷却到室温，8小时后出炉；

(五)冷轧

不锈钢热轧卷在罩式炉退火后冷却至室温进行酸洗，从热轧卷板至获得冷轧成品之间可采用一次冷轧或两次冷轧法，一次冷轧压下率≥80％；两次冷轧压下率分配比为≥70％和50％～60％；

(六)冷卷退火

冷轧钢带过连续线进行退火，退火温度860±20℃，退火时间按照2～5分钟/mm控制。