CN102363870B - 一种用于制造钢管的奥氏体不锈钢及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制造钢管的奥氏体不锈钢及其制造方法，其化学成分重量百分比为：C 0.05％‑0.08％，Si 0.4％‑0.8％，Mn0.7％‑1.0％，P≤0.04％，S≤0.03％，Cr 18.0％‑19.0％，Ni 7.0％‑8.0％，V 0.08％‑0.12％，N 0.15％‑0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质。所述奥氏体系不锈钢可以作为在锅炉的过热器、再热器以及化学工业用反应炉管等中使用的钢管、以及作为耐热耐压部件使用的钢板、条钢以及锻钢等原材料使用，对于促进发电用锅炉等的高温高压化具有极大的效果。

Description

一种用于制造钢管的奥氏体不锈钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及合金领域，具体地涉及不锈钢，更具体地涉及一种用于制造钢管的奥氏体不锈钢的制造方法及其制造方法。
背景技术
不锈钢以良好的耐蚀性，耐高温性，高强韧性，外观精美以及优良的加工成型性等特点，被广泛应用于食品机械、卫生设施、厨房、建筑装演、汽车、化工和电器产品等方面。在不锈钢市场中，不锈钢板材的需求量占80％以上，这其中主要的产品是不锈钢冷轧薄板。
传统的不锈钢带的生产工艺是由连铸(或模注+锻造)，热轧和冷轧工序完成。一般传统的连铸工艺中铸坯的厚度是200mm。不锈钢的热轧生产工艺有连续式热轧带钢轧机和现代炉卷轧机两种。这两种生产工艺在粗轧机以前是相同的。钢坯的断面尺寸多为(180-200mm)*(1050-2550)二。钢坯在步进梁式加热炉加热。出炉钢坯经过高压水除磷后在带有立辊的四辊可逆式粗轧机进行5-7道次往复轧制，轧制到30-50mm，送入精轧机组或炉卷轧机，轧制到成品厚度，完成带钢的热轧生产过程。不锈钢冷轧带钢的生产工艺是主要是在热轧带钢连续退火酸洗机组上进行软化和去除氧化铁皮处理。然后进行冷轧，冷轧后的带钢在冷轧带钢连续退火酸洗机组进行再结晶软化退火和酸洗；成品冷轧带钢经平整机组改善板形，经纵切(钢卷交货)或横切(单张板交货)机组，完成冷轧带钢的生产。
上述是传统的不锈钢带钢的生产工艺。在上个世纪80年代末90年代初，紧凑式带钢生产工艺(Compact Strip Production，简称CSP)在美国纽柯公司首先获得商业化，其特征为薄板坯连铸连轧，工艺流程为：电炉或转炉提供钢水一连铸-均热炉均热-热连轧-卷取。随着薄板坯连铸连轧技术的发展，不锈钢也可以用薄板坯连铸连轧工艺生产。该工艺与传统工艺相比最大的特点是连铸的铸坯厚度为50-90mm，由于原始铸坯薄，热轧机组不需要粗轧机(若坯厚50mm)，或只需要1台粗轧机(坯厚70-90mm)。而传统工艺中粗轧机要反复轧几个道次才能将铸坯减薄至精轧前需要的规格。另外传统工艺中铸坯要先经过冷却后再加热，再进粗轧机，而薄板坯连铸连轧工艺中铸坯不经冷却直接轧制，因此热轧机组前的均热炉只需要补温。因此该工艺比上述传统工艺大大缩短了流程，降低了能耗，节省了能源。
比薄板坯连铸连轧更新的连铸技术是薄带连铸技术(Strip CastingProcess)，其生产工艺的主要特点就是钢水通过一对内部具有循环冷却作用的铸轧辊，经过激冷、凝固后直接浇铸出1-5mm厚的铸带，铸带经过一道次在线热轧(或无热轧)后卷取成卷。薄带连铸连轧工艺可以更大程度地简化生产工艺、缩短生产周期、明显降低能耗和生产成本。
同时，由于薄带连铸在冶金工艺流程、材料的凝固过程特征、相变历史等方面同传统流程以及薄板坯连铸连轧流程均有所不同，生产出来的材料，其组织和性能与传统工艺和CSP工艺相比有自身独特的特点，其凝固速度快、成分均匀、偏析度小、晶粒细小的基本特点给材料研究工作者带来乐观的前景，用它来生产高合金含量、传统工艺易产生偏析的一些钢种具有独特的优势。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于制造钢管的奥氏体不锈钢的制造方法及其制造方法，从而可以弥补现有技术的缺点，简化生产工艺，缩短生产周期，降低产品中马氏体的含量，提高钢的耐腐蚀性，使延伸率可大于25％。
本发明所制备的一种用于制造钢管的奥氏体不锈钢，其特征在于其组成按重量百分比为：C 0.05％-0.08％，Si 0.4％-0.8％，Mn 0.7％-1.0％，P≤0.04％，S≤0.03％，Cr 18.0％-19.0％，Ni 7.0％-8.0％，V 0.08％-0.12％，N 0.15％-0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质。
C是一种间隙元素，通过固溶强化可显著提高钢的强度，形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区。但在一些条件下C与钢中的铬结合形成Cr23C6型碳化物，使钢的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能下降。因此要控制碳的含量。
Si是一种脱氧元素，但可显著提高钢在固溶态的晶间腐蚀敏感性。因此，Si含量被定义为0.4-0.8％。
Mn是强烈稳定奥氏体的元素，可以提高钢的强度并改善钢的热塑性。但过量的Mn降低可成形性和焊接性。因此，Mn含量被定义为0.7％-1.0％。
Cr是铁素体相的形成元素，提高钢耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能，但过量的Cr造成不锈钢的脆性。因此，Cr被定义为18.0-19.0％。
Ni是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素。随着镍含量的增加，钢的强度降低而塑性提高，有利于冷加工成形性能。但镍使钢的抗高温硫化性能降低。因此，Ni定义为7.0％-8.0％。
N作为固溶强化元素提高用于制造钢管的奥氏体不锈钢的制造方法的强度，也可以提高钢的耐腐蚀性能。但N含量超过0.25％以后降低钢的热、冷加工性及冷成形性。因此，N定义为0.15％-0.25％。
P和S均为不可避免的杂质元素，但对性能有不利的影响，应分别小于0.04％和0.03％。
如上所述的用于制造钢管的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)将原料在真空感应炉或电炉-AOD双联冶炼，
(2)然后模铸或连铸成钢坯；
(3)对浇铸好的钢坯在加热炉内热轧，温度范围为1100-1200℃，经1000-1150℃范围内的热变形后轧制成带钢或平板；
(4)退火酸洗，进行1000-1150℃温度范围内的固溶热处理，热处理时间根据1-5分钟/mm确定；
(5)冷轧，冷轧压下量不低于50％；
(6)热处理和酸洗，经600-800℃×1-5分钟的热处理后酸洗。
具体实施方式
实施例一
(1)将原料在真空感应炉冶炼，
(2)然后连铸成钢坯或钢锭；
(3)对浇铸好的钢坯在加热炉内热轧，温度范围为1150℃，经1000℃的热变形后轧制成带钢或平板；
(4)退火酸洗，进行1000℃温度范围内的固溶热处理，热处理时间根据3分钟/mm确定；
(5)冷轧，冷轧压下量不低于50％；
(6)热处理和酸洗，经600℃×2分钟的热处理后酸洗。
经检查，其抗拉伸强度为1120MPa，延伸率为26％。
所制得的钢的成分为：C 0.05％，Si 0.4％，Mn 0.7％，P≤0.02％，S≤0.013％，Cr18.0％，Ni 7.0％，V 0.08％，N 0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
采用上述成分的步骤2的钢坯，钢坯为四角钢坯，经冷定心，加热炉加热，穿孔机穿孔，切头切尾，矫直而成四角钢管。
实施例二
(1)将原料在电炉-AOD双联冶炼，
(2)然后连铸成钢坯；
(3)对浇铸好的钢坯在加热炉内热轧，温度范围为1100℃，经1150℃范围内的热变形后轧制成带钢或平板；
(4)退火酸洗，进行1150℃温度范围内的固溶热处理，热处理时间根据5分钟/mm确定；
(5)冷轧，冷轧压下量不低于50％；
(6)热处理和酸洗，经700℃×5分钟的热处理后酸洗。
经检查，其抗拉伸强度为1000MPa，延伸率为30％。
采用上述不锈钢带钢或平板，经卷曲，焊接，磨平，切管，矫直而成不锈钢钢管。
实施例三
(1)将原料在电炉-AOD双联冶炼，
(2)然后模铸成钢坯；
(3)对浇铸好的钢坯在加热炉内热轧，温度范围为1200℃，经1100℃范围内的热变形后轧制成带钢或平板；
(4)退火酸洗，进行1120℃温度范围内的固溶热处理，热处理时间根据1分钟/mm确定；
(5)冷轧，冷轧压下量不低于50％；
(6)热处理和酸洗，经800℃×1分钟的热处理后酸洗。
经检查，其抗拉伸强度为1070MPa，延伸率为28％。
钢的成分为：C 0.08％，Si 0.8％，Mn 1.0％，P 0.04％，S 0.03％，Cr 19.0％，Ni 8.0％，V 0.12％，N 0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (1)

1.一种用于制造钢管的奥氏体不锈钢，其特征在于其组成按重量百分比为：C0.05％，Si 0.4％，Mn 0.7％，P≤0.02％，S≤0.013％，Cr 18.0％，Ni 7.0％，V 0.08％，N 0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述的用于制造钢管的奥氏体不锈钢的制造方法，包含如下步骤：
(1)将原料在真空感应炉冶炼；
(2)然后连铸成钢坯或钢锭；
(3)对浇铸好的钢坯在加热炉内热轧,温度范围为1150℃，经1000℃的热变形后轧制成带钢或平板；
(4)退火酸洗，进行1000℃温度范围内的固溶热处理，热处理时间根据3分钟/mm确定；
(5)冷轧，冷轧压下量不低于50％；
(6)热处理和酸洗，经600℃×2分钟的热处理后酸洗；
所述的用于制造钢管的奥氏体不锈钢的抗拉伸强度为1120MPa，延伸率为26％。
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