CN102994916A

CN102994916A - 一种可加工的节镍型奥氏体不锈钢及其制造方法

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Publication number: CN102994916A
Application number: CN2012104827480A
Authority: CN
Inventors: 韦成贵; 李志栋; 杜俊涛
Original assignee: SICHUAN JINGUANG TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SICHUAN JINGUANG TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种可加工的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克服传统节镍型奥氏体不锈钢耐蚀性不足，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可加工的节镍型奥氏体不锈钢，其成分按重量百分比为：0.04％≤C≤0.10％、Si≤1.00％、9.0％≤Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、0.5％≤Ni≤2.5％、14.0％≤Cr≤17.0％、1.5％≤Cu≤2.5％、0.05％≤N≤0.25％、20×10^-4％≤B≤50×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％、余量为Fe。本发明提供的奥氏体不锈钢具有广阔的应用前景。

Description

一种可加工的节镍型奥氏体不锈钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及金属材料领域，具体涉及一种可加工的节镍型奥氏体不锈钢及其制造方法。

背景技术

我国不锈钢产量超过全球的三分之一，随着产量的增加对原材料的供应与需求也大幅度增加，同时我国也是一个非常缺镍少铬的国家，由于不锈钢消费发展较晚，不锈钢的返回料也很少。导致我国不锈钢原材料大部分依赖于进口，尤其是镍金属。这严重制约着我国不锈钢生产的健康发展，因此发展节镍型不锈钢是各不锈钢厂的主要方向。

国内大专院校及不锈钢生产企业在积极开发节镍型奥氏体不锈钢方面做了很多积极的努力，但大部分节镍型不锈钢由于过多的降低了原材料的成本使得材料的耐蚀性严重下降，或者在夹杂物改性方面未取得突破，造成材料的表面缺陷较多，且冷加工性能较差。

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％；Mn 8.0～10.0％；P≤0.050％；S≤0.010％；Cr15.50～17.0％；Ni 1.50～3.0％；N 0.15～0.25％；Cu 1.5～2.5％；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，但是由于镍含量和铬含量均较低，会造成材料的耐蚀性大幅度下降，使得该专利发明的不锈钢材料用途有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服传统节镍型奥氏体不锈钢耐蚀性不足，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可加工的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：0.04％≤C≤0.10％、Si≤1.00％、9.0％≤Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、0.5％≤Ni≤2.5％、14.0％≤Cr≤17.0％、1.5％≤Cu≤2.5％、0.05％≤N≤0.25％、20×10^-4％≤B≤50×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％、余量为Fe。

作为本发明进一步优选的方案，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≤10.0％、14.0％≤Cr≤15.0％、1.0％≤Ni≤1.5%、0.1％≤N≤0.15％、1.5％≤Cu≤2.0％、0.04％≤C≤0.10％、Si≤1.00％、S≤0.045％、P≤0.060％、20×10^-4％≤B≤50×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％、余量为Fe。

本发明还提供了上述可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，包括以下步骤：

a、采用含镍生铁为基料并按每吨钢150~250kg添加高碳铬铁，在电炉冶炼不锈钢母液，并通过GOR转炉冶炼；在GOR冶炼过程中，加入10~13kg/t钢锰合金和15~20kg/t钢电解铜进行合金化；

b、LF炉精炼，采用喂硅钙线的方式，并采用硼铁微合金化，使钢液中的B含量控制在20～50ppm，Ca含量控制在20～60ppm；得到按重量百分比化学成分包括：0.04％≤C≤0.10％、Si≤1.00％、9.0％≤Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、0.5％≤Ni≤2.5％、14.0％≤Cr≤17.0％、1.5％≤Cu≤2.5％、0.05％≤N≤0.25％、20×10^-4％≤B≤50×10^-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，黑皮卷再经过固溶、酸洗、冷轧。

其中，上述可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法步骤b中，所述的喂硅钙线是指加入

硅钙包芯线，实际加入量为0.2～0.7kg/t钢；所述的硼铁微合金化是指加入硼铁，实际加入量为0.115～0.55kg/t钢。

其中，上述可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，在步骤b中，LF精炼时间为45～90min。

其中，上述可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，在步骤c中，连铸中间包液面保证在900～1000mm。

其中，上述可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，在步骤d中，所述的热轧加热温度为1160~1290℃。

其中，上述可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，在步骤d中，所述黑皮卷的卷取温度为700~800℃。

其中，上述可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，在步骤d中，所述的固溶温度为1010~1120℃。

本发明的有益效果在于：在合理成分设计的基础上，通过添加铜元素改善该奥氏体不锈钢的加工性能，同时通过保证黑皮卷的卷曲温度和固溶温度，得到最优的力学性能与加工性能，进一步保证不锈钢的冷加工性能。利用硼和钙元素对夹杂物进行改性，进一步改善该钢种的纯净度，解决了传统节镍型奥氏体不锈钢表面质量较差，影响使用，缺陷较多的难题。以锰氮铜等元素代替镍元素，降低了生产成本，节约了镍资源，同时保证了良好的焊接、冲压成型性能，具有在各不锈钢厂推广的广阔应用前景。

附图说明

图1本发明提供的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：0.04％≤C≤0.10％、Si≤1.00％、9.0％≤Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、0.5％≤Ni≤2.5％、14.0％≤Cr≤17.0％、1.5％≤Cu≤2.5％、0.05％≤N≤0.25％、20×10^-4％≤B≤50×10^-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：

c、连铸；

其中，上述可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，在步骤d中，热轧加热温度为1160~1290℃。

其中，上述可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，在步骤d中，固溶温度为1010~1120℃。

制造上述节镍型不锈钢面板材料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：采用含镍生铁为基料并按每吨钢150~250kg添加高碳铬铁，在电炉冶炼不锈钢母液，并通过GOR转炉冶炼。在GOR冶炼过程中，加入锰合金和电解铜进行合金化，并得到合金化的钢水。加入锰合金的质量为10~13kg/t钢，加入电解铜的质量为15~20kg/t钢。

b、钢水再送往LF处理，LF炉精炼：LF精炼时间为45～90min，同时钢液镇静时间保证在10～30min。

LF炉精炼中，在合金添加完以后，采用喂硅钙线的方式，实际加入硅钙包芯线0.2～0.7kg/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0.15～0.55kg/t钢；使钢液中的硼含量控制在20～50ppm，钙含量控制在20～60ppm。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、连铸坯经热轧得到热轧黑皮卷，黑皮卷经过固溶酸洗、冷轧：热轧加热温度为1160~1290℃，卷取温度为700~800℃，固溶温度为1010~1120℃。

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

以含镍生铁为基料，其主要化学成分按质量百分比为：C 4.17%、S 0.16%、P 0.052%、Si 0.78%、Ni 1.68%，余量为Fe，按每吨钢242kg添加高碳铬铁。将其加入到电炉中熔炼不锈钢母液，电炉冶炼时间105min，电炉出钢温度1602℃；再将得到的不锈钢母液加入到GOR精炼炉中，加入锰合金的质量为102kg/t钢，加入电解铜的质量为16.5kg/t钢进行合金化，冶炼时间为102min，出钢温度1552℃。得合金化的钢水，其化学成分按质量百分比为：C 0.07％、Si 0.44％、Mn 9.74％、S 0.003％、P 0.035％、Ni 1.07％、Cr 14.57％、Cu 1.63％、N 0.14％，余量为Fe。

钢水再送往LF处理，将钢水通过LF炉电加热升温至1534℃。经过硼铁进行微合金化加入硼铁0.26kg/t钢，硅钙线处理加入硅钙包芯线0.38kg/t钢，使钢液中的硼含量控制在25ppm，钙含量控制在35ppm。出钢钢水化学成分按质量百分比为：C 0.07％、Si 0.44％、Mn 9.74％、S 0.003％、P 0.035％、Ni 1.07％、Cr 14.57％、Cu 1.63％、N 0.14％、Ca35×10^-4％、B25×10^-4％，余量为Fe。LF精炼时间60min，镇静时间12min。

钢水经连铸得到连铸坯后热轧，连铸中间包液面为995mm，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为：C 0.07％、Si0.44％、Mn 9.74％、S 0.003％、P 0.035％、Ni 1.07％、Cr 14.57％、Cu 1.63％、N 0.14％、Ca35×10^-4％、B25×10^-4％，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。热轧加热温度为1225℃，卷取温度为719℃，固溶温度为1025℃。

经固溶后的不锈钢带冷轧后得到厚度为0.28mm宽度为1219mm的不锈钢钢带，冷轧后的表面质量、边部质量良好。说明冷轧加工性能良好。

表1 实施例1的成分列表。

表2为上表中实施例1的性能参数，其中R_p0.2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

	R_p0.2/MPa	R_m/MPa	A/%	硬度值HB	热轧边裂情况
						实施例1	345	800	54	199	无边裂

其中，上述实施例力学性能的指标的检测，是依据GBT 228-2002所述的金属材料室温拉伸试验方法进行。

依据GB/T 17899-1999测定点蚀电位Ep(mV)，结果如下表所示，并与专利201110027216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优于专利201110027216所发明的不锈钢。

表3 实施例点蚀电位Ep(mV)测定

实施例2

以含镍生铁为基料，其主要化学成分按质量百分比为：C 4.27%、S 0.13%、P 0.051%、Si 0.85%、Ni 1.63%，余量为Fe，按每吨钢281kg添加高碳铬铁。将其加入到电炉中熔炼不锈钢母液，电炉冶炼时间119min，电炉出钢温度1610℃；再将得到的不锈钢母液加入到GOR精炼炉中，还原期加入锰合金的质量为96kg/t钢，加入电解铜的质量为17.9kg/t钢进行合金化冶炼时间为99min，出钢温度1548℃。得合金化的钢水，其化学成分按质量百分比为：C0.065％、Si 0.43％、Mn 9.46％、S 0.003％、P 0.037％、Ni 0.79％、Cr 16.78％、Cu 1.78％、N 0.15％，余量为Fe。

钢水再送往LF处理，将钢水通过LF炉电加热升温至1538℃。经过硼铁进行微合金化加入硼铁0.28kg/t钢，硅钙线处理加入

硅钙包芯线0.36kg/t钢，使钢液中的硼含量控制在27ppm，钙含量控制在32ppm。出钢钢水化学成分按质量百分比为：C 0.053％、Si 0.43％、Mn 9.27％、S 0.003％、P 0.037％、Ni 0.78％、Cr 16.70％、Cu 1.77％、N 0.15％、Ca32×10^-4％、B27×10^-4％，余量为Fe。LF精炼时间63min，镇静时间15min。

钢水经连铸得到连铸坯后热轧，连铸中间包液面为996mm，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为：C 0.053％、Si0.43％、Mn 9.27％、S 0.003％、P 0.037％、Ni 0.78％、Cr 16.70％、Cu 1.77％、N 0.15％、Ca32×10^-4％、B27×10^-4％，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。热轧加热温度为1221℃，卷取温度为718.9℃，固溶温度为1031℃。

经固溶后的不锈钢带冷轧后得到厚度为0.25mm宽度为1219mm的不锈钢钢带，冷轧后的表面质量、边部质量良好。说明冷轧加工性能良好。

表4 实施例2的成分列表。

表5为上表中实施例2的性能参数，其中R_p0.2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

	R_p0.2/MPa	R_m/MPa	A/%	硬度值HB	热轧边裂情况
						实施例2	345	795	54	194	无边裂

表6 实施例2点蚀电位Ep(mV)测定

实施例3

以含镍生铁为基料，其主要化学成分按质量百分比为：C 4.5%、S 0.15%、P 0.049%、Si0.80%、Ni 1.69%，余量为Fe，按每吨钢267kg添加高碳铬铁。将其加入到电炉中熔炼不锈钢母液，电炉冶炼时间99min，电炉出钢温度1605℃；再将得到的不锈钢母液加入到GOR精炼炉中，同时加入锰合金的质量为122kg/t钢，加入电解铜的质量为21.2kg/t钢进行合金化，冶炼时间为102min，出钢温度1550℃。得合金化的钢水，其化学成分按质量百分比为：C0.085％、Si 0.47％、Mn 11.86％、S 0.003％、P 0.034％、Ni 2.32％、Cr 15.69％、Cu 2.10％、N 0.13％，余量为Fe。

钢水再送往LF处理，将钢水通过LF炉电加热升温至1540℃。经过硼铁进行微合金化加入硼铁0.47kg/t钢，硅钙线处理加入

硅钙包芯线0.66kg/t钢，使钢液中的硼含量控制在34ppm，钙含量控制在51ppm。出钢钢水化学成分按质量百分比为：C 0.090％、Si 0.45％、Mn 11.70％、S 0.003％、P 0.034％、Ni 2.31％、Cr 15.60％、Cu 2.08％、N 0.14％、Ca51×10^-4％、B34×10^-4％，余量为Fe。LF精炼时间79min，镇静时间15min。

钢水经连铸得到连铸坯后热轧，连铸中间包液面为997mm，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为：C 0.090％、Si0.45％、Mn 11.70％、S 0.003％、P 0.034％、Ni 2.31％、Cr 15.60％、Cu 2.08％、N 0.14％、Ca51×10^-4％、B34×10^-4％，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。热轧加热温度为1228℃，卷取温度为789℃，固溶温度为1034℃。

表7 实施例3的成分列表。

表8为上表中实施例3的性能参数，其中R_p0.2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

R_p0.2/MPa

R_m/MPa

A/%

硬度值HB

热轧边裂情况

实施例2

347

782

55.3

196

无边裂

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

1.一种可加工的节镍型奥氏体不锈钢，按重量百分比其化学成分包括：0.04％≤C≤0.10％、Si≤1.00％、9.0％≤Mn≤12.0％、S≤0.045％、P≤0.060％、0.5％≤Ni≤2.5％、14.0％≤Cr≤17.0％、1.5％≤Cu≤2.5％、0.05％≤N≤0.25％、20×10^-4％≤B≤50×10^-4％、20×10^-4％≤Ca≤60×10^-4％、余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种可加工的节镍型奥氏体不锈钢，其特征在于：其中，9.0≤Mn≤10.0％、14.0％≤Cr≤15.0％、1.0％≤Ni≤1.5%、0.1％≤N≤0.15％、1.5％≤Cu≤2.0％。

3.制造可加工的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：

c、连铸；

4.根据权利要求3所述的可加工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精炼时间为45～90min。

5.根据权利要求4所述的可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：步骤d中所述的热轧加热温度为1160~1290℃。

6.根据权利要求4所述的可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：步骤d中所述黑皮卷的卷取温度为700~800℃。

7.根据权利要求4所述的可加工的节镍型奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于：步骤d中所述的固溶温度为1010~1120℃。