CN102943220A - 一种节镍型奥氏体不锈钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种节镍型奥氏体不锈钢及其制造方法。本发明要解决的技术问题是传统节镍型奥氏体不锈钢热加工性能较差，表面缺陷较多的难题。本发明解决技术问题的技术方案是提供一种节镍型奥氏体不锈钢，其成分按重量百分比为：C＜0.10％、Si≤1.00％、9.0≤％Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、1.0％≤Ni≤3.0％、13.0％≤Cr≤16.0％、0.1％≤Cu≤1.0％、N≤0.2％、B≤30×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％，余量为Fe。本发明降低了生产成本，提高了产品在装饰面板等用途的使用性能和良好的机械性能，为装饰面板材料提供了新选择。

Description

一种节镍型奥氏体不锈钢及其制造方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种节镍型奥氏体不锈钢及其制造方法。

背景技术

随着经济发展与不锈钢等耗镍产品消费的增加,我国对镍资源的消费量在显著扩张。但是受资源及其开发条件的限制,多年来我国镍合金的产量增长缓慢,大部分依赖于进口。为此导致我国镍资源的供需矛盾逐步扩大,供应的对外依存度在不断升级,近期由于主要的镍资源输出国对出口的镍资源及产品增加了大量的限制性政策，使得我国镍资源的安全供应已经受到严峻的挑战。

国内大专院校及不锈钢生产企业也在积极开发节镍型奥氏体不锈钢，但大部分节镍型不锈钢在节镍的同时添加了较高含量的铜元素，造成的热加工性能恶化，以出现边裂等缺陷，影响成材率，且由于钢水纯净度不够及夹杂物较多，在装饰等使用过程中表面缺陷较多，影响客户使用。

专利CN200810060212.3公开了一种节镍含锰氮奥氏体不锈钢，其特征是化学成份：C≤0.10％；Mn8.0～10.0％；P≤0.050％；S≤0.010％；Cr15.50～17.0％；Ni1.50～3.0％；N0.15～0.25％；Cu1.5～2.5％；其余为铁。其中C优选为0.04～0.06％；Mn优选为9.0～10.0％；Cr优选为15.5～16.0％；Ni优选为1.8～2.0％；N优选为0.18～0.20％；Cu优选为1.8～2.0％，在节镍方面取得了一定的成效。但是其铜含量较高，热加工性能较差，材料的表面缺陷较多。

专利201110027216公开了一种具有优良抛光性能的低镍奥氏体不锈钢，其化学成分(wt％)：C：0.05-0.12％、0.3％＜Si＜1％、Mn：9.2-11.0％、Cr：14.0-16.0％、Ni≤0.4％、N：0.12-0.25％、P＜0.08％、S＜0.01％、Cu：1.5～3.5％、10×10-4％≤B≤30×10-4％、30×10-4％≤Ca≤60×10-4％，余量为Fe和不可避免杂质。该钢种虽然通过了B和Ca对夹杂物进行了改性，但是同样面临着由于铜元素较高而造成热加工性能较差的难题，且铬、氮等含量均较高，冶炼难度大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服传统节镍型奥氏体不锈钢铜含量较高造成热加工性能较差，表面缺陷较多的难题。

本发明解决技术问题的技术方案是提供一种节镍型奥氏体不锈钢。该节镍型奥氏体不锈钢，按重量百分比其化学成分包括：C＜0.10％、Si≤1.00％、9.0≤％Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、1.0％≤Ni≤3.0％、13.0％≤Cr≤16.0％、0.1％≤Cu≤1.0％、N≤0.2％、B≤30×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％、余量为Fe。

作为本发明的优选方案，该节镍型奥氏体不锈钢，按重量百分比其化学成分包括：9.0≤％Mn≤11.0％、13.5％≤Cr≤14.0％、1.0％≤Ni≤2.0％、0.1％≤N≤0.15％、0.5％≤Cu≤1.0％、C＜0.10％、Si≤1.00％、S≤0.045％、P≤0.060％、B≤30×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％、余量为Fe。

本发明还提供了上述节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，包括以下步骤：

a、将基料以含镍生铁：高碳铬铁为2.5~4.5:1的比例添加到电炉中冶炼不锈钢母液，并通过GOR转炉冶炼；在GOR转炉冶炼过程中加入8~12kg钢锰合金和5~10kg/t电解铜板；

b、LF炉精炼，终点采用喂硅钙线的方式，并采用硼铁微合金化，使钢水中Ca的含量控制在20~60ppm，B含量控制在10~50ppm以下；得到按重量百分比其化学成分包括：C＜0.10％、Si≤1.00％、9.0≤％Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、1.0％≤Ni≤3.0％、13.0％≤Cr≤16.0％、0.1％≤Cu≤1.0％、N≤0.2％、B≤30×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％、余量为Fe的不锈钢钢水；

c、连铸；

d、连铸坯先经加热，再热轧得到热轧黑皮卷。

其中，上述节镍型奥氏体不锈钢制造方法所述的步骤b中，LF精炼炉冶炼时间为30～90min。

其中，上述节镍型奥氏体不锈钢制造方法所述的步骤d中，热轧温度为1160~1270℃。

本发明所制备的节镍型奥氏体不锈钢主应用于水装饰面板等应用领域。

本发明由于铜元素的加入降低了不锈钢带的冷加工硬化趋势，保证了冷加工性能，但是在含镍较低的不锈钢中，随着铜元素的增加会严重恶化钢的热加工性能，因此在合理成分设计的基础上，通过添加合理的铜含量，同时严格保证热轧温度为1160~1270℃的基础上，解决了传统节镍型奥氏体不锈钢铜含量较高造成热加工性能较差的难题，采用喂硅钙线的方式和采用硼铁微合金化，提高钢水了纯净度，同时提高产品的质量，尤其是表面质量，因此本发明在进一步降低原材料的成本，满足了装饰面板等应用领域的使用要求。

附图说明

图1本发明节镍型奥氏体不锈钢的金相组织。

具体实施方式

本发明提供的节镍型奥氏体不锈钢，其成分按重量百分比为：C＜0.10％、Si≤1.00％、9.0≤％Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、1.0％≤Ni≤3.0％、13.0％≤Cr≤16.0％、0.1％≤Cu≤1.0％、N≤0.2％、B≤30×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％、余量为Fe。

制造上述节镍型奥氏体不锈钢包括以下步骤：

本发明还提供了上述节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，包括以下步骤：

a、将基料以含镍生铁：高碳铬铁为2.5~4.5:1的比例添加到电炉中冶炼不锈钢母液，并通过GOR转炉冶炼；在GOR转炉冶炼过程中加入8~12kgt钢锰合金和5~10kg/t电解铜板；

b、LF炉精炼，终点采用喂硅钙线的方式，并采用硼铁微合金化，使钢水中Ca的含量控制在20~60ppm，B含量控制在10~50ppm以下；得到按重量百分比其化学成分包括：C＜0.10％、Si≤1.00％、9.0≤％Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、1.0％≤Ni≤3.0％、13.0％≤Cr≤16.0％、0.1％≤Cu≤1.0％、N≤0.2％、B≤30×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％、余量为Fe的不锈钢钢水；

c、连铸；

d、连铸坯先经加热，再热轧得到热轧黑皮卷。

其中，上述节镍型奥氏体不锈钢制造方法所述的步骤b中，LF精炼炉冶炼时间为30～90min。

其中，上述节镍型奥氏体不锈钢制造方法所述的步骤d中，热轧温度为1160~1270℃。

制造上述节镍型奥氏体不锈钢的方法具体包括以下步骤：

a、经电炉、GOR转炉冶炼不锈钢钢水：将基料以含镍生铁：高碳铬铁=2.5~4.5:1的比例添加到电炉中冶炼不锈钢母液，并通过GOR转炉冶炼。同时在GOR中加入锰合金和电解铜板，得到合金化的钢水。其中，加入锰合金的质量为8~12kgt钢。同时，严格按5~10kgt钢加入电解铜，保证铜含量为0.5~1.0%，避免热加工性能的恶化。

b、钢水再送往LF处理，LF炉精炼：LF精炼炉冶炼时间为30~90min。

LF炉精炼中，在合金添加完以后，采用喂硅钙线的方式，实际加入

13硅钙包芯线0.4～0.7kg/t钢，以改善夹杂物的性质；采用硼铁微合金化改善热加工性，实际加入量为0.15～0.35kg/t钢；使钢液中的B含量控制在10～30ppm，Ca含量控制在30～60ppm。出钢温度要求在1515～1535℃。

c、连铸：为保证钢液的纯净度，连铸中间包采用中间包液面保证在900～1000mm，确保连铸过程无卷渣等二次污染钢液的现象发生。

d、连铸坯先经加热，再热轧得到热轧黑皮卷，确保热轧温度为1160~1270℃。

以下用实施例对本发明做更详细的阐述，这些实施例仅是对本发明最佳实施方式的描述，最佳实施方式并不对本发明的范围有任何限制。

实施例1

以含镍生铁51t（其主要化学成分按质量百分比分为：C4.4%、S0.15%、P0.052%、Si0.80%、Ni1.72%，余量为Fe）和高碳铬铁12t（其主要化学成分按质量百分比分为：Cr62.7%、C4.4%、Si0.03%、P0.04%、S0.05%，余量为Fe）为基料，加入到70t电弧炉熔炼不锈钢母液，电炉冶炼时间120min，电炉出钢温度1595℃。全部熔化后转入GOR转炉进行脱碳，采用硅铁还原，采用锰合金、电解铜合金化，加入锰合金的质量为99kg/t钢，电解铜为8.2kg/t钢，出钢温度1592℃，冶炼时间为92min。得到合金化的钢水后，其化学成按质量百分比分为：C0.06％、Si0.44％、Mn9.70％、S0.003％、P0.034％、Ni1.31％、Cr13.65％、Cu0.81％、N0.14％、余量为Fe。钢水再送往LF处理，将钢水通过LF炉电加热升温。

在LF炉中采用喂硅钙线的方式，实际加入量为0.45kg/t钢，以改善夹杂物的性质；采用硼铁微合金化改善热加工性，实际加入量为0.17kg/t钢；。在LF炉中的冶炼时间为87min，出钢温度为1527℃。

LF精炼后的钢水经连铸机连铸，得到180×1250×12000mm的连铸板坯，其化学成分按质量百分比分为：C0.06％、Si0.44％、Mn9.70％、S0.003％、P0.034％、Ni1.31％、Cr13.65％、Cu0.81％、N0.14％、B16.8ppm、Ca44.7ppm，余量为Fe。

然后连铸板坯经热轧，得到厚度为3.0mm宽度为1250mm的不锈钢黑皮卷。热轧温度为1220℃。热轧过程中未出现边裂的质量缺陷，热加工性能良好。

表1实施例1化学成分成分列表

表2为上表中实施例1的性能参数，其中R_p02表示规定非比例延伸强度，R_m表示抗拉强度，A表示断后伸长率，HB为硬度值。

表2实施例1的性能参数

	Rp02/MPa	Rm/MPa	A/%	硬度值HB	热轧边裂情况
						实施例1	370	935	52	199	无边裂

实施例力学性能的指标的检测依据GBT228-2002所述的金属材料室温拉伸试验方法进行。

依据GB/T17899-1999测定点蚀电位Ep(mV)，结果如下表所示，并与专利CN200810060212.3所发明的不锈钢点蚀电位做对比，可以得出通过本发明的耐蚀性能与专利CN200810060212.3所发明的不锈钢相当。

表3实施例点蚀电位Ep(mV)测定

实施例2

以含镍生铁51.2t（其主要化学成分按质量百分比分为：C4.5%、S0.15%、P0.049%、Si0.80%、Ni1.69%，余量为Fe）和高碳铬铁12.5t（其主要化学成分按质量百分比分为：Cr62%、C4.3%、Si0.03%、P0.03%、S0.06%，余量为Fe）为基料，加入到70t电弧炉熔炼不锈钢母液，电炉冶炼时间115min，电炉出钢温度1603℃全部熔化后转入GOR转炉进行脱碳，采用硅铁还原，采用锰合金、电解铜合金化，加入锰合金的质量为98kg钢，电解铜为6.2kg钢，出钢温度1586℃，冶炼时间为98min。得到合金化的钢水后，其化学成分按质量百分比分为：C0.068％、Si0.38％、Mn9.75％、S0.003％、P0.036％、Ni1.33％、Cr13.75％、Cu0.65％、N0.15％、余量为Fe。钢水再送往LF处理，将钢水通过LF炉电加热升温。

在LF炉中采用喂硅钙线的方式，实际加入量为0.47kg/t钢，以改善夹杂物的性质；采用硼铁微合金化改善热加工性，实际加入量为0.21kg/t钢；。在LF炉中的冶炼时间为84min，出钢温度为1524℃。

LF精炼后的钢水经连铸机连铸，得到180×1250×12000mm的连铸板坯，其化学成分按质量百分比分为：C0.068％、Si0.38％、Mn9.75％、S0.003％、P0.036％、Ni1.33％、Cr13.75％、Cu0.65％、N0.15％、B19.1ppm、Ca46.5ppm、余量为Fe。

然后连铸板坯经热轧，得到厚度为2.5mm宽度为1250mm的不锈钢黑皮卷。热轧温度为1225℃。热轧过程中未出现边裂的质量缺陷，热加工性能良好。

表4实施例2的化学成分列表

表5为上表中实施例2的性能参数，其中R_p02表示规定非比例延伸强度，R_m表示抗拉强度，A表示断后伸长率，HB为硬度值。

表5实施例2的性能参数

	Rp02/MPa	Rm/MPa	A/%	硬度值HB	热轧边裂情况
						实施例2	368	934	53.2	198	无边裂

实施例力学性能的指标的检测依据GBT228-2002所述的金属材料室温拉伸试验方法进行。

依据GB/T17899-1999测定点蚀电位Ep(mV)，结果如下表所示，并与专利CN200810060212.3所发明的不锈钢点蚀电位做对比，可以得出通过本发明的耐蚀性能与专利CN200810060212.3所发明的不锈钢相当。

表6实施例2点蚀电位Ep(mV)测定

实施例3

以含镍生铁49.3t（其主要化学成分按质量百分比分为：C4.3%、S0.14%、P0.034%、Si0.78%、Ni1.71%，余量为Fe）和高碳铬铁16t（其主要化学成分按质量百分比分为：Cr61.7%、C4.5%、Si0.03%、P0.03%、S0.05%，余量为Fe）为基料，加入到70t电弧炉熔炼不锈钢母液，电炉冶炼时间105min，电炉出钢温度1608℃。全部熔化后转入GOR转炉进行脱碳，采用硅铁还原，采用锰合金、电解铜合金化，加入锰合金的质量为115kg/t钢，电解铜为41kg/t钢，出钢温度1584℃，冶炼时间为102min。得到合金化的钢水后，其化学成分按质量百分比分为：C0.088％、Si0.39％、Mn11.35％、S0.003％、P0.034％、Ni2.73％、Cr15.95％、Cu0.40％、N0.16％、余量为Fe。钢水再送往LF处理，将钢水通过LF炉电加热升温。

在LF炉中采用喂硅钙线的方式，实际加入量为0.58kg/t钢，以改善夹杂物的性质；采用硼铁微合金化改善热加工性，实际加入量为0.22kg/t钢；。在LF炉中的冶炼时间为86min，出钢温度为1529℃。

LF精炼后的钢水经连铸机连铸，得到180×1250×12000mm的连铸板坯，其化学成分按质量百分比分为：C0.090％、Si0.37％、Mn11.1％、S0.003％、P0.034％、Ni2.71％、Cr15.8％、Cu0.37％、N0.17％、B20.2ppm、Ca57.1ppm、余量为Fe。

然后连铸板坯经热轧，得到厚度为2.5mm宽度为1250mm的不锈钢黑皮卷。热轧温度为1230℃。热轧过程中未出现边裂的质量缺陷，热加工性能良好。

表7实施例3的化学成分列表

表8为上表中实施例3的性能参数，其中R_p02表示规定非比例延伸强度，R_m表示抗拉强度，A表示断后伸长率，HB为硬度值。

表8实施例3的性能参数

Rp02/MPa

Rm/MPa

A/%

硬度值HB

热轧边裂情况

实施例3

371

937

53.4

196

无边裂

实施例力学性能的指标的检测依据GBT228-2002所述的金属材料室温拉伸试验方法进行。

依据GB/T17899-1999测定点蚀电位Ep(mV)，结果如下表所示，并与专利CN200810060212.3所发明的不锈钢点蚀电位做对比，可以得出通过本发明的耐蚀性能与专利CN200810060212.3所发明的不锈钢相当。

表9实施例点蚀电位Ep(mV)测定

由以上说明和实施例的实验结果可知：本发明在大大降低原材料成本的前提下，热轧过程未出现边裂，提高了产品的表面质量，且具有良好的耐蚀性能。因此，本发明具有广阔的市场应用前景。

Claims (5)

1.一种节镍型奥氏体不锈钢，按重量百分比其化学成分包括：C＜0.10％、Si≤1.00％、9.0≤％Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、1.0％≤Ni≤3.0％、13.0％≤Cr≤16.0％、0.1％≤Cu≤1.0％、N≤0.2％、B≤30×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4^％、余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的节镍型奥氏体不锈钢，其特征在于：其中，9.0≤％Mn≤11.0％、13.5％≤Cr≤14.0％、1.0％≤Ni≤2.0％、0.1％≤N≤0.15％、0.5％≤Cu≤1.0％。

3.制造节镍型奥氏体不锈钢的方法，其特征在于：该制造方法包括以下步骤：

a、将基料以含镍生铁：高碳铬铁为2.5~4.5:1的比例添加到电炉中冶炼不锈钢母液，并通过GOR转炉冶炼；在GOR转炉冶炼过程中加入8~12kg钢锰合金和5~10kg/t电解铜板；

b、LF炉精炼，终点采用喂硅钙线的方式，并采用硼铁微合金化，使钢水中Ca的含量控制在20~60ppm，B含量控制在10~50ppm以下；得到按重量百分比其化学成分包括：C＜0.10％、Si≤1.00％、9.0≤％Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、1.0％≤Ni≤3.0％、13.0％≤Cr≤16.0％、0.1％≤Cu≤1.0％、N≤0.2％、B≤30×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％、余量为Fe的不锈钢钢水；

c、连铸；

d、连铸坯先经加热，再热轧得到热轧黑皮卷。

4.根据权利要求3所述的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：在步骤b中，LF精炼炉冶炼时间为30～90min。

5.根据权利要求3所述的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：在步骤d中，热轧温度为1160~1270℃。