CN102766816B

CN102766816B - 80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢及其制备方法

Info

Publication number: CN102766816B
Application number: CN 201210232838
Authority: CN
Inventors: 金振华; 王雪根
Original assignee: Changshu Changjiang Stainless Steel Material Co Ltd
Current assignee: Changshu Changjiang Stainless Steel Material Co Ltd
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: CN102766816A

Abstract

一种 80Cr14MoV 高碳高铬马氏体不锈钢带钢及其制备方法，属于不锈钢材料技术领域。化学元素组成及其质量 % 为： 0.72-0.83% 的碳、 0.25-0.45% 的硅、 0.32-0.45% 的锰、 0.021-0.023% 的磷、 0.002-0.004% 的硫、 11.20-13.30% 的铬、 0.16-0.45% 的钼和 0.10-0.20% 的钒，余为铁，钢中的气体含量为： 23-30ppm 的氢、 25-35PPm 的氧和 21-28ppm 的氮。优点：由于化学元素及其质量百分含量选择合理并且氢、氧和氮有害气体的量控制得当，硬度可达 62.5-63.5 ；非金属夹杂物达到 B 类 0.5 级、 C 类 0.5 级、 D 类 1 级和 DS 类 1 级；防锈性达到 1 级；具有硬度高、耐磨性能优异、耐腐蚀性好以及理想的韧性；具有成材料高而得以节约能源、工艺流程短而可节约能源，确保质量。

Description

80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢及其制备方法

技术领域

本发明属于不锈钢材料技术领域，具体涉及一种80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢，并且还涉及其制备方法。

背景技术

随着高端电子产品、机械装备、医疗器械和军用装备等的开发，对高碳高铬马氏体不锈钢的需求日益增长。然而，由于我国目前所用的高碳高铬马氏体不锈钢几乎都是由国外进口的，因此暴露出以下欠缺：一是价格昂贵；二是受国外出口牵制，因为在强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、易加工性和防静电性等方面同时具有拔萃表现的高碳高铬马氏体不锈钢难以购取，即国外限制甚至禁止向我国出口，而具有这种物理化学特性的高碳高铬马氏体不锈钢却却适合于制作各类不锈钢刀具和医疗器械，特别适合于制造特种部队和伞兵所用的匕首。

在已公开的中外专利和非专利文献中关于高碳高铬马氏体不锈钢的技术信息寥若星晨，仅，CN101423913A推荐有“高碳高铬马氏体不锈钢材料的冶炼方法”，然而，该专利申请方案是针对5Cr15MoV而言的，并且未披露该材料的组成；CN1571859A提供的“马氏体不锈钢及其制备方法”将碳作限制元素（C：0.01-0.1%）；CN101691638B公告的“6Cr14不锈钢带钢及其制造方法”（由本申请人提出的专利申请）获得的不锈钢带钢经热处理后硬度（HRC）可达60-62，能够使制造出的刀片具有理想的耐磨性，但是不具有刀具生产厂商所要求的前述的物理化学的综合特性。

已有技术中制备高碳高铬马氏体不锈钢的方法是：先将由电炉冶炼的钢水浇铸成电极棒，再由电渣炉进行电渣重熔，该方法存在以下缺憾：由于钢水未通过AOD炉+LF钢包炉外精炼，因而无法有效去除钢中的有害化学元素以及无法控制钢中的H、O₂、N气体含量，钢中的有害元素和H、O₂、N含量的高低直接决定钢带的力学性能和耐腐蚀性能。由于电渣重熔对材料的损耗较大，因此产能低。

鉴于上述已有技术，我国的不锈钢刀具生产厂商都在关注和寻求具有优异的硬度、耐磨性、防腐蚀性和韧性的高碳高铬马氏体不锈钢，以期望摆脱受进口因素制约的被动局面。对此，本申请人从产业自主的角度出发，进行了长期而积极的探索与尝试，并且获得了成功，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种配方合理而有助于体现优异的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和韧性而藉以摆脱依赖进口并且可显著降低使用者的使用成本的80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢。

本发明的任务还在于提供一种80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢的制备方法，该方法具有成材料高而藉以节约资源、工艺流程简短并且无需频繁使用电能加热而藉以节约能源以及可将有害元素有效去除和得以使钢中的气体含量显著降低而藉以保障质量。

本发明的任务是这样来完成的，一种80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢，其化学元素组成及其质量%为：0.72-0.83%的碳、0.25-0.45%的硅、0.32-0.45%的锰、0.021-0.023%的磷、0.002-0.004%的硫、11.20-13.30%的铬、0.16-0.45%的钼和0.10-0.20%的钒，余为铁，其中：钢中的气体含量为：23-30ppm的氢、25-35PPm的氧和21-28ppm的氮。

本发明的还有一个任务是这样来完成的，一种80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢的制备方法，包括以下步骤：

A）熔炼，将不锈钢废钢、碳素钢废钢和铁合金投入中频炉内初炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量%含量，而后将初炼钢水兑入AOD精炼炉精炼，同时吹氧气和氩气，并且控制精炼温度和精炼时间以及控制吹氧量和吹氩量，得到AOD炉外精炼钢水，对AOD炉外精炼钢水取样分析并且调整AOD炉外精炼钢水的化学元素的质量%含量以及对钢中的氢、氧和氮的气体含量控制，再将AOD炉外精炼钢水转入LF炉钢包精炼，并且控制LF炉钢包精炼温度和时间，得到待浇铸钢水，对待浇铸钢水取样分析并且进而调整待浇铸钢水的化学元素质量%含量；

B）浇铸，将待浇铸钢水浇入钢锭模内，得到钢锭；

C）钢带轧制，将钢锭装入加热炉加热，并且控制加热温度，出加热炉后送入热轧机热轧，得到热轧钢带坯；

D）退火，将热轧钢带坯装入退火炉中加热，控制加热温度和控制保温时间，出炉后自然冷却，得到80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢。

在本发明的一个具体的实施例中，步骤A）中所述的调整初炼钢水的化学元素的质量%含量是将化学元素的质量百分含量调整为：0.72-0.83%的碳、0.25-0.45%的硅、0.32-0.45%的锰、0.021-0.023%的磷、0.002-0.004%的硫、11.2-13.3%的铬、0.16-0.45%的钼和0.10-0.20%的钒，余为铁。

在本发明的另一个具体的实施例中，步骤A）中所述的控制精炼温度和精炼时间是将精炼温度和时间分别控制为1650-1670℃和45-50min；所述的控制吹氧量和控制吹氩量是将吹氧量控制为245-255m³/h，将吹氩量控制为145-155m³/h。

在本发明的又一个具体的实施例中，步骤A）中所述的调整AOD炉外精炼钢水的化学元素的质量%含量和调整待浇铸钢水的化学元素的质量%含量是将化学元素的质量%含量均调整为：0.72-0.83%的碳、0.25-0.45%的硅、0.32-0.45%的锰、0.021-0.023%的磷、0.002-0.004%的硫、11.2-13.3%的铬、0.16-0.45%的钼和0.10-0.20%的钒，余为铁，所述的对钢中的氢、氧和氮的气体含量控制是将钢中的氢、氧和氮的气体含量分别控制为23-30ppm、25-35ppm和21-28ppm。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的对钢中的氢、氧和氮的气体含量控制的控制方式是通过将氧气和氩气的体积比依次调节为Ⅰ期3∶0、Ⅱ期3∶1、Ⅲ期1∶3、和Ⅳ期0∶1来控制精炼钢水中的氢、氧和氮的气体含量。

在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤A）中所述的控制LF炉钢包精炼温度和时间是将温度和时间分别控制为1552-1558℃和40-45min。

在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤C）中所述的控制加热温度是将加热温度控制为1125-1150℃。

在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤D）中所述的控制加热温度和控制保温时间是将加热温度和保温时间分别控制为780-820℃和9-10h。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤C）和D）中所述的热轧钢带坯的规格为宽度为240-260㎜，厚度为4-6㎜。

本发明提供的技术方案由于化学元素及其质量百分含量选择合理并且氢、氧和氮有害气体的量控制得当，硬度（HRC）可达62.5-63.5；非金属夹杂物达到B类0.5级、C类0.5级、D类1级和DS类1级；防锈性（盐雾试验）达到1级；具有硬度高、耐磨性能优异、耐腐蚀性好以及理想的韧性。提供的制备方法具有成材料高而得以节约能源、（因为电渣重熔的产能低耗电量大）工艺流程短而可节约能源，通过对氢、氧和氮有害气体含量控制和有效去除有害元素及夹杂物而可确保质量。

具体实施方式

实施例1：

以制备宽度为240mm和厚度为5mm的80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢为例。

A）熔炼，将不锈钢废钢、碳素钢废钢和铁合金投入中频炉内初炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量%含量为：0.72%的碳、0.25%的硅、0.32%的锰、0.023%的磷、0.004%的硫、13.15%的铬、0.25%的钼和0.13%的钒，余量为铁，将上述经取样分析并且经调整化学元素的质量%含量后的初炼钢水兑入AOD精炼炉（氩氧精炼炉）炉外精炼，同时吹氧和氩，Ⅰ期吹纯O₂3:0体积比（氧气与氩气的体积比为3:0，即氩气不吹）进行脱碳和化学加热，（O₂与钢水中的碳生成一氧化碳可燃气体燃烧后产生热量，Ⅱ期吹O₂和Ar₂、3:1体积比脱碳保温，Ⅲ期吹O₂、Ar₂的体积比为1∶3还原，IV期吹纯Ar、0∶1体积比（氧气与氩气的体积比为0∶1）对H、O₂和N的控制调整分别为：24PPm的氢、27PPm的氧和22PPm的氮，吹氧、氩的时间为45mim，其中：I期吹纯O₂时间为20min，II期吹O₂和Ar₂时间为16min，III期吹O₂和Ar₂时间为6min,IV期吹纯Ar时间为3min，在AOD炉炉外精炼过程中的吹氧量控制为250m³/h，而吹氩量控制为150m³/h，氧气和氩气的压力均为1.2MPa,流量为O₂ 450m³/h，Ar₂ 300m³/h，得到AOD炉外精炼钢水，并且对AOD炉外精炼钢水进行取样分析和调整AOD炉外精炼钢水化学元素的质量%含量和H、O₂、N气体含量，具体是：AOD炉外精炬钢水的化学元素的质量%含量为：0.72%的碳、0.25%的硅、0.32%的锰、0.023%的磷、0.004%的硫、13.15%的铬、0.25%的钼和0.13%的钒，余量为铁，钢水中的氢、氧和氮气的气体含量分别为24ppm、27ppm和22ppm，将经过取样分析并调整化学元素的质量%含量和H、O₂、N气体含量后的炉外精炼钢水转入LF炉（LF精炼炉）钢包精炼，精炼温度为1558℃，时间为40min，在钢包精炼过程中为了使钢水的合金元素和钢水温度更加均匀，对钢包底部连续吹Ar₂，Ar₂压力为0.35MPa、流量为2.5m³/h，得到待浇铸钢水，并且对待浇铸钢水取样分析以及调整化学元素的质量%含量，其中：所述的调整精炼钢水的化学元素的质量%含量和所述的调整待浇铸钢水的质量%含量是将化学元素的质量%含量调整为：0.73%的碳、0.26%的硅、0.35%的锰、0.023%的磷、0.003%的硫、13.15%的铬0.28%的钼和0.14%的钒，余量为铁；

B）浇铸，将由步骤A）得到的待浇铸钢水浇入经预先预热至100-120℃的钢锭模内，得到钢锭；

C）钢带轧制，得到的钢锭装入加热炉内加热至1130℃，而后出加热炉送入热轧机热轧，得到宽度为240mm，厚度为5mm的热轧钢带坯；

D）退火，将由步骤C）得到的热轧钢带坯装入退火炉中加热，加热温度为815℃，保温时间时间为9.5h，退火结束后即在保温9.5h后随炉冷却至460℃以下，出炉，自然冷却至常温，得到宽度为240mm，厚度为5mm的80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢。

实施例2：

A）熔炼，将不锈钢废钢、碳素钢废钢和铁合金投入中频炉内初炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量%含量为：0.83%的碳、0.40%的硅、0.42%的锰、0.021%的磷、0.002%的硫、11.25%的铬、0.40%的钼和0.19%的钒，余量为铁，将上述经取样分析并且经调整化学元素的质量%含量后的初炼钢水兑入AOD精炼炉（氩氧精炼炉）炉外精炼，同时吹氧和氩，Ⅰ期吹纯O₂ 3:0体积比进行脱碳和化学加热，（O₂与钢水中的碳生成一氧化碳可燃气体燃烧后产生热量，Ⅱ期吹O₂和Ar₂ 3：1体积比脱碳保温，Ⅲ期吹O₂和Ar₂的体积比为1∶3还原，Ⅳ期吹纯Ar₂0∶1体积比对H、O₂和N的控制调整分别为：23PPm的氢、26PPm的氧和22PPm的氮，吹氧、氩的时间45min，其中：I期吹纯O₂时间为21min。II期吹O₂和Ar₂时间为15min，III期吹O₂和Ar₂时间为7min,IV期吹纯Ar时间为2min30s（2.5min），在AOD炉炉外精炼过程中的吹氧量控制为252m³/h，而吹氩量控制为148m³/h，氧气和氩气的压力均为1.15MPa，流量为O₂ 449m³/hAr298m³/h，得到AOD炉外精炼钢水，并且对AOD炉外精炼钢水进行取样分析和调整AOD炉外精炼钢水的化学元素的质量%含量和H、O₂和N气体含量，具体是：AOD炉外精炬钢水的化学元素的质量%含量为：0.83%的碳、0.40%的硅、0.42%的锰、0.021%的磷、0.002%的硫、11.25%的铬、0.40%的钼和0.19%的钒，余量为铁，钢水中的氢、氧和氮气的气体含量分别为23ppm、26ppm和22ppm，将经过取样分析并调整化学元素的质量%含量后的炉外精炼钢水转入LF炉（LF精炼炉）钢包精炼，精炼温度为1552℃，时间为45min，在钢包精炼过程中为了使钢水的合金元素和钢水温度更加均匀，对钢包底部连续吹Ar₂，Ar₂压力为0.34MPa流量为2.4m³/h，得到待浇铸钢水，并且对待浇铸钢水取样分析以及调整化学元素的质量%含量，其中：所述的调整精炼钢水的化学元素的质量%含量和所述的调整待浇铸钢水的质量%含量是将化学元素的质量%含量调整为：0.73%的碳、0.25%的硅、0.36%的锰、0.022%的磷、0.002%的硫、13.13%的铬和0.27%的钼和0.12%的钒，余量为铁；

C）钢带轧制（先将由步骤B）得到的钢锭装入加热炉内加热至1150℃，而后出加热炉送入热轧机热轧，得到宽度为260㎜，厚度为6㎜的热轧钢带坯；

D）退火，将由步骤C）得到的热轧钢带坯装入退火炉中加热，加热温度为785℃，保温时间时间为10h，退火结束后即在保温10h后随炉冷却至455℃以下，出炉，自然冷却至常温，得到宽度为260㎜并且厚度为6㎜的80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢。

由上述实施案例得到的本发明80Cr14MoV不锈钢带与已有技术相比具有下表所示的技术效果。

Claims

1.一种80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

B）浇铸，将待浇铸钢水浇入钢锭模内，得到钢锭；

C）钢带轧制，将钢锭装入加热炉加热，并且控制加热温度，出加热炉后送入热轧机热轧，得到热轧钢带坯；

D）退火，将热轧钢带坯装入退火炉中加热，控制加热温度和控制保温时间，出炉后自然冷却，得到80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢，步骤A）中所述的控制精炼温度和精炼时间是将精炼温度和时间分别控制为1650-1670℃和45-50min；所述的控制吹氧量和控制吹氩量是将吹氧量控制为245-255m ³ /h，将吹氩量控制为145-155m ³ /h，所述的控制LF炉钢包精炼温度和时间是将温度和时间分别控制为1552-1558℃和40-45min，步骤D）中所述的控制加热温度和控制保温时间是将加热温度和保温时间分别控制为780-820℃和9-10h，所述80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢的化学元素组成及其质量%为：0.72-0.83%的碳、0.25-0.45%的硅、0.32-0.45%的锰、0.021-0.023%的磷、0.002-0.004%的硫、11.20-13.30%的铬、0.16-0.45%的钼和0.10-0.20%的钒，余为铁，其中：钢中的气体含量为：23-30 ppm的氢、25-35ppm的氧和21-28 ppm的氮。

2.根据权利要求1所述的80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢的制备方法，其特征在于步骤A）中所述的调整初炼钢水的化学元素的质量%含量是将化学元素的质量百分含量调整为：0.72-0.83%的碳、0.25-0.45%的硅、0.32-0.45%的锰、0.021-0.023%的磷、0.002-0.004%的硫、11.2-13.3%的铬、0.16-0.45%的钼和0.10-0.20%的钒，余为铁。

3.根据权利要求1所述的80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢的制备方法，其特征在于步骤A）中所述的调整AOD炉外精炼钢水的化学元素的质量%含量和调整待浇铸钢水的化学元素的质量%含量是将化学元素的质量%含量均调整为：0.72-0.83%的碳、0.25-0.45%的硅、0.32-0.45%的锰、0.021-0.023%的磷、0.002-0.004%的硫、11.2-13.3%的铬、0.16-0.45%的钼和0.10-0.20%的钒，余为铁，所述的对钢中的氢、氧和氮的气体含量控制是将钢中的氢、氧和氮的气体含量分别控制为23-30 ppm、25-35 ppm和21-28 ppm。

4.根据权利要求1或3所述的80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢的制备方法，其特征在于所述的对钢中的氢、氧和氮的气体含量控制的控制方式是通过将氧气和氩气的体积比依次调节为Ⅰ期3∶0、Ⅱ期3∶1、Ⅲ期1∶3、和Ⅳ期0∶1来控制精炼钢水中的氢、氧和氮的气体含量。

5.根据权利要求1所述的80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢的制备方法，其特征在于步骤C）中所述的控制加热温度是将加热温度控制为1125-1150℃。

6.根据权利要求1所述的80Cr14MoV高碳高铬马氏体不锈钢带钢的制备方法，其特征在于步骤C）和D）中所述的热轧钢带坯的规格为宽度为240-260㎜，厚度为4-6㎜。