CN103924163B - 一种奥氏体不锈钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种奥氏体不锈钢及其生产方法,属于不锈钢加工技术领域;该不锈钢成品的主其化学成分重量百分比为:C≤0.03%,Si:0.4~0.6%,Mn:1.0~1.5%,Cr:16.5%~18.0%,Ni:10.0~11.0%,N:0.010%~0.050%,Mo:2.00~2.50%,P≤0.040%,S≤0.003%,B:20~40ppm,其余为Fe和不可避免的杂质元素;DG值在6~9之间,Md30值在-30℃~-60℃;其生产工艺包括强化脱氧、脱硫,添加Fe-B细化铸态钢坯晶粒度,LF添加Ca-Si线并增加软吹、镇静时间,控制过热度20~40℃和恒拉速1.1~1.15m/min;二冷水调弱,热轧,冷轧,热处理和酸洗八个步骤;采用该方法可降低不锈钢加工过程中出现的表面缺陷问题,并提高其冷轧成品率。

Description

一种奥氏体不锈钢的生产方法
技术领域
本发明涉及一种奥氏体不锈钢及其生产方法,特别涉及一种能够提高冷轧成品率的奥氏体不锈钢及其生产方法,属于不锈钢加工技术领域。
背景技术
大多数不锈钢的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。在确定要选用的不锈钢类型时,主要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性以及要采用的清理制度。在污染严重的工业区和沿海地区,表面会非常脏,甚至产生锈蚀,但要获得户外环境中的审美效果,就需采用含镍不锈钢,奥氏体不锈钢是一类应用广泛的不锈钢钢种,其产量约占不锈钢总量的70%以上。奥氏体不锈钢主要代表钢种是06Cr19Ni10(304钢)、
06Cr17Ni12Mo2(316L钢)等。所以,304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用途,但在侵蚀性严重的工业或海洋大气中,最好采用316L不锈钢。
316L不锈钢因其加入Mo,且冶炼工艺要求较高,冷轧产品附加值也随之升高。采用连铸的工艺方式生产以上钢种的铸坯时,连铸坯表面易生成凹陷缺陷和坯壳生长不均匀现象,同时,此类钢种在结晶器内也容易形成“渣条”,使初生坯壳粘渣,板坯在二冷段运行后,形成渣坑、压坑等缺陷,当保护渣性能选择不合理,连铸冷却等工艺参数控制不适当时,部分奥氏体钢种连铸板坯表面也出现纵裂等缺陷。所以之前厂内生产316L冷轧产品一级品率偏低,表面缺陷对产品最终使用性能影响很大。经综合分析应为成分及工艺设计缺陷引起,其冶炼过程控制及最终成分对冷轧成品合格率影响极大。
发明内容
本发明的目的是提供一种奥氏体不锈钢及其生产工艺,通过对炼钢、连铸、热轧、冷轧工艺设计,降低其加工过程中出现的表面缺陷问题,并提高其冷轧成品率。
为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案是:
一种奥氏体不锈钢,化学成分重量百分比为:C≤0.03%,Si:0.4~0.6%,Mn:1.0~1.5%,Cr:16.5%~18.0%,Ni:10.0~11.0%,N:0.010%~0.050%,Mo:2.00~2.50%,P≤0.040%,S≤0.003%,B:20~40ppm,其余为Fe和不可避免的杂质元素;DG=6~9,Md30=-30~-60。
所述的DG是指奥氏体凝固后其δ铁素体相的残留量(%)DG=3.49*(Cr+Mo+1.5*Si)-2.5*(Ni+30*C+30*N+0.5*Mn+0.3*Cu)-30.65;Md30表示在30%拉伸变形时有50%组织转变为马氏体时的温度。Md30=551-462*(C+N)-9.2*Si-8.1*Mn-29*(Ni+Cu)-13.7*Cr-18.5*Mo。
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,但在一定条件下C与钢中的Cr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C应被控制在0.03%或者更少。
Mn是强烈稳定奥氏体的元素,适宜的Mn/S比可大幅降低钢种S生成的粗大链状
氧化物的可能性,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被定义为1.0~1.5%之间。
Cr是铁素体相的形成元素,提高钢耐氧化性介质和酸洗氯化物介质的性能,为提
高钢种DG值适当增加Cr含量,因此,Cr被定义为16.5~18%。
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,因此,Ni定义为10.0~11.0%。
Mo加入2~3%的Mo,其具有优秀的耐点蚀性、抗蠕变性能及良好的焊接性能,可在更苛刻的腐蚀条件下使用,因此,Mo定义为2.0~2.5%。
N作为固溶强化元素提高奥氏体不锈钢的强度,也可以提高钢的耐腐蚀性能,但N含量偏高以后降低钢的热、冷加工性及冷成形性,兼顾DG值6~9的目标,因此,N定义为0.01~0.05%。
B少量的硼可起到细化铸态钢坯晶粒度,改善热加工性能的作用,但过量的B反而会增加钢加工热裂纹敏感性,因此,B定义为20~40ppm。
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0.003%。
一种奥氏体不锈钢的生产方法,包括如下步骤(生产流程图见图2):
(1)制备出满足上述成分要求的板坯,主要是满足DG值在6~9之间;
(2)AOD站脱碳保铬,使钢液合金化,降低钢液中的氧、硫含量;
(3)LF站最终调解成分满足该钢种国际标准要求;
(4)为保证钢液中的细微夹杂物上浮,LF出钢确保软吹和镇静时间各10~20min;
(5)出钢温度控制过热度20~40℃,连铸恒拉速1.1~1.15m/min;
(6)连铸二冷水在304钢种常规冷却的基础上调弱10~20%;
(7)热轧加热炉内加热温度为1200~1300℃,出炉温度1210±20℃;
(8)热轧退火酸洗,进行1100~1150℃温度的固溶处理,时间2~6min/mm;
(9)冷轧,冷轧压下量为50%~70%;
(10)冷轧热处理和酸洗,经1100~1160℃温度2~6分钟/mm的热处理后酸洗。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)连铸恒拉速配合二冷水弱冷,避免了因速度波动大、二冷水过大,在弯曲矫直过程中,钢胚内部易因柱状晶粗大、钢坯回温、凝固偏析等内外应力下产生微裂纹,提高热加工后钢卷成品率;
(2)DG值的合理控制,配合热轧加热温度,减少板坯内部及表层裂纹的产生,大幅降低了钢卷热加工表面及边部裂纹的出现,改善了产品质量,提高了成品率。
实施效果说明:
经过工厂按照图2的工艺流程批量生产后,DG值控制在6~9之间测试多种成分,区分S含量区间,对比冷轧产品缺陷率:发现DG值>7.5时,冷轧成品缺陷率明显降低;且S含量越低,冷轧成品缺陷率也明显降低,见图1。
附图说明
图1316L钢种DG&S含量对冷轧成品缺陷率影响图;
图2奥氏体不锈钢生产工艺流程。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明,这些实施例仅用来说明本发明,并不限制本发明的范围。
实施例1
一种奥氏体不锈钢,其化学成分重量百分配比为::0.018%,Si:0.55%,Mn:1.35%,Cr:16.7%,Ni:10.05%,Mo:2.05%,N:0.020%,P:0.035%,S:0.002%,[S1]B:30ppm,其余为Fe和不可避免的杂质元素;其DG=3.49*(Cr+Mo+1.5*Si)-2.5*(Ni+30*C+30*N+0.5*Mn+0.3*Cu)-30.65的数值为7.90,Md30数值为-45.6。
一种奥氏体不锈钢的生产方法,包括如下步骤:
(1)制备出满足上述成分要求的板坯,DG值为7.9;
(2)AOD、LF强化脱氧脱S,总O:40ppm,S:20ppm;
(3)LF出钢前加入一定量Fe-B,B含量30ppm;
(3)LF确保钢液良好清净度,软吹、镇静时间12min;
(4)连铸过热度30℃,恒拉速1.10m/min,二冷水在304基础上降低15%;
(5)热轧,加热炉内加热温度为1200℃,出炉温度1190℃;经900℃的热变形后
轧制成带钢或平板;热轧退火热处理温度1140℃;
(6)冷轧轧下率50%;
(7)退火酸洗,进行1100℃温度的固溶热处理,热处理时间根据2分钟/mm确定,使塑性大幅度提高的同时强度没有明显降低。
实施例2
一种奥氏体不锈钢,化学成分重量百分比为:C=0.016%,Si:0.4%,Mn:1.0%,Cr:16.5%%,Ni:10.0%,N:0.050%,Mo:2.50%,P=0.0350%,S=0.0025%,B:20ppm,其余为Fe和不可避免的杂质元素;DG=6.02,Md30=-35.7。
一种奥氏体不锈钢的生产方法,包括如下步骤:
(1)制备出满足上述成分要求的板坯,DG值在6.02之间;
(2)AOD、LF强化脱氧脱S,总O:45ppm,S:15ppm;
(3)LF出钢前加入一定量Fe-B;
(3)LF确保钢液良好清净度,软吹、镇静时间15min;
(4)连铸过热度20℃,恒拉1.15m/min,二冷水弱冷;
(5)热轧,加热炉内加热温度为1300℃,出炉温度1230℃;经1200℃热变形后
轧制成带钢或平板;热轧退火热处理温度1150℃;
(6)冷轧轧下率70%;
(7)退火酸洗,进行1150℃温度的固溶热处理,热处理时间根据6分钟/mm确定,使塑性大幅度提高的同时强度没有明显降低。
实施例3
一种奥氏体不锈钢,化学成分重量百分比为:C=0.015%,Si:0.6%,Mn:1.5%,Cr:18.0%,Ni:11.0%,N:0.010%,Mo:2.00%,P=0.030%,S≤0.002%,B:40ppm,其余为Fe和不可避免的杂质元素;DG=8.30,Md30=-50。
一种奥氏体不锈钢的生产方法,包括如下步骤:
(1)制备出满足上述成分要求的板坯,DG值为8.30;
(2)AOD、LF强化脱氧脱S,总O:40ppm,S:20ppm;
(3)LF出钢前加入一定量Fe-B;
(3)LF确保钢液良好清净度,软吹、镇静时间11min;
(4)连铸过热度40℃,恒拉速1.1m/min,二冷水弱冷;
(5)热轧,加热炉内加热温度为1250℃,出炉温度1210℃。经1000℃的热变形
后轧制成带钢或平板;热轧退火热处理温度1140℃;
(6)冷轧轧下率60%;
(7)退火酸洗,进行1120℃温度的固溶热处理,热处理时间根据4分钟/mm确定,使塑性大幅度提高的同时强度没有明显降低。
实施例4
一种奥氏体不锈钢,化学成分重量百分比为:C=0.014%,Si:0.5%,Mn:1.2%,Cr:16.5%,Ni:11.0%,N:0.030%,Mo:2.20%,P=0.030%,S=0.0026%,B:35ppm,其余为Fe和不可避免的杂质元素;DG=6.64,Md30=-40.5。
一种奥氏体不锈钢的生产方法,包括如下步骤:
(1)制备出满足上述成分要求的板坯,DG值为6.64;
(2)AOD、LF强化脱氧脱S,总O:32ppm,S:26ppm;
(3)LF出钢前加入一定量Fe-B;
(3)LF确保钢液良好清净度,软吹、镇静时间13min;
(4)连铸过热度25℃,恒拉速1.1m/min,二冷水弱冷;
(5)热轧,加热炉内加热温度为1250℃,出炉温度1210℃。经1100℃的热变形
后轧制成带钢或平板;热轧退火热处理温度1135℃;
(6)冷轧轧下率65%;
(7)退火酸洗,进行1130℃温度的固溶热处理,热处理时间根据5分钟/mm确定,使塑性大幅度提高的同时强度没有明显降低。
实施例5
一种奥氏体不锈钢,化学成分重量百分比为:C=0.012%,Si:0.53%,Mn:1.5%,Cr:17.0%,Ni:10.5%,N:0.040%,Mo:2.50%,P=0.037%,S=0.0024%,B:33ppm,其余为Fe和不可避免的杂质元素;DG=7.24,Md30=-38。
一种奥氏体不锈钢的生产方法,包括如下步骤:
(1)制备出满足上述成分要求的板坯,DG值为7.24;
(2)AOD、LF强化脱氧脱S,总O:28ppm,S:22ppm;
(3)LF出钢前加入一定量Fe-B;
(3)LF确保钢液良好清净度,软吹、镇静时间15min;
(4)连铸过热度40℃,恒拉速1.1m/min,二冷水弱冷;
(5)热轧,加热炉内加热温度为1200℃,出炉温度1220℃。经1200℃热变形后
轧制成带钢或平板,热轧退火热处理温度1145℃;
(6)冷轧轧下率65%;
(7)退火酸洗,进行1140℃的固溶热处理,热处理时间根据3分钟/mm确定,使塑性大幅度提高的同时强度没有明显降低。

Claims (5)

1.一种奥氏体不锈钢的生产方法,其特征在于:包含如下步骤:
(1)制备出满足下述成分要求的板坯:化学成分重量百分比为:C≤0.03%,Si:0.4~0.6%,Mn:1.0~1.5%,Cr:16.5%~18.0%,Ni:10.0~11.0%,N:0.010%~0.050%,Mo:2.00~2.50%,P≤0.040%,S≤0.003%,B:20~40ppm,其余为Fe和不可避免的杂质元素;DG=6~9,Md30=-30~60;
(2)AOD站脱碳保铬,使钢液合金化,降低钢液中的氧、硫含量;
(3)LF站最终调解成分满足该钢种国际标准要求;
(4)为保证钢液中的细微夹杂物上浮,LF出钢确保软吹和镇静时间各10~20min;
(5)出钢温度控制过热度20~40℃,连铸恒拉速1.1~1.15m/min;
(6)连铸二冷水在304钢种常规冷却的基础上调弱10~20%;
(7)热轧加热炉内加热温度为1200~1300℃,出炉温度1210±20℃;
(8)热轧退火酸洗,进行1100~1150℃温度的固溶处理,时间2~6min/mm;
(9)冷轧,冷轧压下量为50%~70%;
(10)冷轧热处理和酸洗,经1100~1160℃温度2~6分钟/mm的热处理后酸洗。
2.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的生产方法,其特征在于:所述步骤(2)、(3)中,AOD、LF站强化脱氧脱硫,总氧<50ppm,硫<30ppm。
3.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的生产方法,其特征在于:所述步骤(4)中,LF确保钢液良好清净度,软吹、镇静时间各10~20min。
4.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的生产方法,其特征在于:所述步骤(5)、(6)中,连铸过热度20~40℃,恒拉速1.1~1.15m/min,二冷水在304钢种常规冷却的基础上调弱10~20%,出坯温度800~950℃。
5.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢的生产方法,其特征在于:所述步骤(9)、(10)中,冷轧轧下率50%~70%,热处理温度1100~1150℃。
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