CN104109819A

CN104109819A - 一种具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢及其制造方法

Info

Publication number: CN104109819A
Application number: CN201410279838.9A
Authority: CN
Inventors: 王如萌; 邵世杰; 黄俊霞; 江来珠
Original assignee: Baosteel Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Baosteel Desheng Stainless Steel Co., Ltd.
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2034-06-20
Also published as: CN104109819B

Abstract

一种具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C0.03～0.1％，Si0.3～1.0％，Mn0.8～2％，P0～0.045％，S0.003～0.008％，Cr16～20％，Ni7～12％，Cu0.4～2.0％，N0～0.08％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明通过控制适量的S并添加少量的Cu，提高了基体的塑性和切削性能，有利于抛光性能的提高；控制原料中Al的摄入，并使用无Al脱氧剂，有效降低了硬质类夹杂的生成概率；另外，冶炼过程中通过控制合适的碱度将不可避免的硬质类夹杂物改性成塑性夹杂，再通过镇静、Ar气搅拌等措施将较大的夹杂物去除，从而有效净化了钢液，提升了钢的内在质量；不除磷轧制、无腐蚀沟槽的酸洗表面和适当的平整工艺则有效提升了最终的表面质量。

Description

一种具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及奥氏体不锈钢及其制造方法，尤其涉及一种具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢及其制造方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，越来越多的建筑/装饰/食品卫生/电子等行业已采用不锈钢的光亮板和镜面板，并且对材料的表面质量提出了更高的要求。18-8型不锈钢即304奥氏体不锈钢，因具有优良的耐腐蚀性/耐热性/可加工性等综合性能，用途广泛，在不锈钢抛光产品中所占的市场份额很高。一般应用到上述领域的钢，通常是2B或BA冷轧板，或在此基础上抛光制成的镜面板，或研磨而成的研磨板。2B板是指奥氏体不锈钢连铸坯经热轧-退火酸洗-冷轧-退火酸洗后精整得到的不锈钢板。BA是冷轧后经过强还原性气氛炉中退火制得的不锈钢板。由于钢板作为装饰用，对表面亮度和抛光性要求很高。

为了改善抛光性能，目前主要的技术是通过控制热轧、退火、酸洗等工艺来提高不锈钢的表面质量，从而提高不锈钢的可抛光性，如：

日本发明JP3-60920提出了一种通过用给定硝酸和氢氟酸的混酸去除热轧带钢氧化皮来降低晶间腐蚀，从而改善抛光性能。但使用该技术，将使钢板表面严重溶解，以致使表面不均匀性加大，就抛光性而言并未明显改善。

日本发明JP6-280064公开了一种改善抛光性能的方法，该法省略了热轧退火，而是在冷轧之后在规定范围内退火和酸洗，并且保证酸洗所产生的微观凹槽深度不大于1um。使用此法，抛光性多少有所改善，但带钢酸洗后表面亮度变差。

日本发明JP6017271A公开了一种具有优良可研磨性能的奥氏体不锈钢的生产方法。其制造过程特征是，退火后酸洗冷轧不锈带钢，酸洗采用含HNO₃+HF的酸，HNO₃和HF的含量满足如下关系式：X＝20-200，(Y-0.727Z)＝2-6(不含6)，Z≤60，其中X是HNO₃的含量g/l，Y是HF的含量g/l，Z是溶解的Fe离子的含量。该法通过限定硝酸和氢氟酸的浓度来尽可能地抑制晶间腐蚀凹槽的深度，从而使凹槽的深度不大于1um，但此法的问题是酸洗后氧化皮残留严重，耐蚀性也严重变差。

日本发明JP6299239A提供了一种具有优异抛光性能奥氏体不锈钢板的生产方法，通过一种近终形连铸技术，所获得的铸坯1-10mm，不用经过热轧，直接冷轧至所需成品。熔融金属的成分满足δ铁素体不小于6％，其中δ％＝3(Cr+1.5Si+Mo+Nb)-2.8(Ni+0.5Cu+0.5Mn+30C+30N)-19.8。将制得的连铸坯用表面粗糙度Rt不大于0.2um的轧辊冷轧，每道次的冷轧压下量不小于5％，累计压下量不小于15％。接下来，再退火酸洗，或光亮退火。随后，采用1-2.5％延伸率的平整，该钢抛光后，具有优良的抛光性能。

日本发明JP62253732A公开一种具有优异抛光性能奥氏体不锈钢的生产方法。这种奥氏体不锈钢含有不高于0.07wt％的C，代表钢种18Cr-8Ni的热轧的精轧温度不低于950℃，快速水冷，然后在650℃卷取。在热轧不锈钢表面采用含铁砂的高压水机械除鳞，然后进行酸洗。酸洗水溶液含80-300g/lHNO3，10-200g/l HF，酸洗温度不低于50℃。钢板表面被溶解的深度为2-3um。酸洗在短时间内完成，主要是使表面光滑。将上述酸洗板采用辊径不小于200mm的大轧辊冷轧。最后退火酸洗或退火光亮酸洗。根据需要，再平整延伸，制得具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢板带。

日本发明JP8309405A公开了一种具有优异镜面抛光性能奥氏体不锈钢的制造方法。该产品是光亮退火奥氏体不锈钢带，含0.01-0.10wt％AL，0.01wt％以下的O，晶粒度等级7.3-10(JIS G0551)，表面粗糙度Ra低于0.15um.退火温度优选在1050-1170℃，同时给与0.5-2.5％延伸。主要应用在镜板/塑料膜具和建筑外装饰板。

但是，表面质量只是影响不锈钢抛光性的外在因素，不锈钢的内在质量则在本质上决定了不锈钢的可抛光性能。目前影响抛光质量的主要问题是抛光后表面易产生“疵点”缺陷，该类型缺陷就是和钢中的硬质类夹杂有关。

发明内容

针对目前不锈钢抛光存在的主要问题，本发明的目的在于提供一种具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢及其制造方法，使得不锈钢抛光后表面没有疵点缺陷，装饰性效果更好。该钢特别适用于对抛光性要求比较苛刻的建筑装饰/塑料模具/食品卫生/手机等行业，但也不限制该钢应用于其它对材料亮度和抛光性有较高要求的领域。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢，其成分重量百分比为：C0.03～0.1％，Si0.3～1.0％，Mn0.8～2％，P0～0.045％，S0.003～0.008％，Cr16～20％，Ni7～12％，Cu0.4～2.0％，N0～0.08％，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明在微量元素控制上，主要是控制S、Cu的含量。常规不锈钢主要视S为杂质元素，含量一般控制在0.003％以下，本发明则将S含量控制在0.003-0.008％，适当的S含量可以提高不锈钢的易切削性能，从而提高不锈钢的可抛光性能；Cu一般为余量元素，不进行特别控制，本发明则添加适量的Cu，提高不锈钢基体的塑性，改善基体的抛光性能。

本发明一种具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢的制造方法，其包括如下步骤：

1)冶炼

配料后用电炉进行熔炼，AOD转炉内进行降碳、脱氧、脱S，精炼炉内进行保温、合金成份的微调，最后连铸成板坯；其中，严格限定原料中的Al含量，尽量使用无Al或Al含量小于1％的原料；AOD转炉脱氧时不得使用Al脱氧，采用Si、Mn等无Al脱氧剂；精炼炉内重新造渣，并将炉渣碱度控制在1.0～2.0，按照合金成分设计，调整S含量，并进行充分的搅拌使钢液成份均匀；精炼结束后，必须将钢水进行镇静30min以上，镇静的同时底吹Ar气进行软搅拌，保证夹杂物上浮彻底；整个冶炼生产过程保证低氧位，氧位控制在50ppm以下，并要防止浇铸过程中增氧；冶炼用耐火材料使用镁含量小于30％系耐火材料，并防止冶炼过程中发生耐火材料脱落污染钢水；

通过上述控制措施首先保证了钢水中较低的Al摄入量，其次对于不可避免的Al类夹杂物，通过后续冶炼过程中控制适当的碱度条件使其变性、复合、聚集，再通过搅拌、镇静等措施将其去除，从而达到夹杂物改性和净化钢液的作用；S、Cu的添加则进一步提高了钢的塑性和切削性能，更有利于抛光性能的改善；

2)热轧、退火

热轧粗轧采用不除鳞轧制，保护带钢表面质量，并起到轧制润滑的作用；

3)酸洗、冷轧、光亮退火或者常规退火后再酸洗；

酸洗按常规工艺，但必须要避免过酸洗的发生，酸洗后的表面无晶间腐蚀沟槽(酸洗措施是常规手段，达到无腐蚀沟槽的效果即可)；

4)成品最后工艺必须经平整，平整延伸率控制在1～3％，优选控制在2％。

优选的，整个冶炼生产过程保证低氧位，氧位控制在30ppm以下。

另外，本发明热轧时优选使用新辊。

在冶炼制造方法上，常规304不锈钢冶炼流程为：配料后用电炉进行熔炼，AOD转炉内进行降碳、脱氧、脱S，精炼炉内进行保温、合金成份的微调，最后连铸成板坯。

本发明钢的冶炼方法不特别限定，可优选奥氏体不锈钢的一般冶炼方法，但对各个环节有特别的控制：①从配料入手，严格限定原料中的Al含量，尽量使用无Al或低Al(Al含量小于1％)的原料；②AOD转炉脱氧时不得使用Al脱氧，可以采用Si、Mn等无Al脱氧剂；③精炼炉内采用石灰石进行重新造渣，并将炉渣碱度控制在1.0-2.0，按照合金成分设计，调整S含量，并进行充分的搅拌使钢液成份均匀；④精炼结束不能立即进行浇铸，必须将钢水进行镇静30min以上，镇静的同时底吹Ar气进行软搅拌，保证夹杂物上浮彻底。⑤整个冶炼生产过程保证低氧位，氧位控制在50ppm以下(优选控制在30ppm以下)，并要防止浇铸过程中增氧；⑥冶炼用耐火材料使用低镁(镁含量小于30％)系耐火材料，并防止冶炼过程中发生耐火材料脱落污染钢水。

在其它制造方法上：常规304板坯的后续加工流程为：热轧—退火、酸洗—冷轧—光亮退火或者常规退火后再酸洗。

上述流程同样适用于本发明钢，但各工序有特别的控制：①热轧时优选使用新辊，粗轧采用不除鳞轧制，保护带钢表面质量，并起到轧制润滑的作用；②酸洗可按常规工艺，但必须要避免过酸洗的发生，酸洗后的表面无晶间腐蚀沟槽(酸洗措施是常规手段，达到无腐蚀沟槽的效果即可)；③成品最后工艺必须经平整，平整延伸率控制在1-3％，优选控制在2％。

本发明的有益效果是：

本发明通过控制适量的S并添加少量的Cu，提高了基体的塑性和切削性能，有利于抛光性能的提高；控制原料中Al的摄入，并使用无Al脱氧剂，有效降低了硬质类夹杂的生成概率；另外，冶炼过程中通过控制合适的碱度将不可避免的硬质类夹杂物改性成塑性夹杂，再通过镇静、Ar气搅拌等措施将较大的夹杂物去除，从而有效净化了钢液，提升了钢的内在质量；不除磷轧制、无腐蚀沟槽的酸洗表面和适当的平整工艺则有效提升了最终的表面质量；因此，采用本发明的技术不但可以提高不锈钢的表面质量，更从内在质量上保证了不锈钢的抛光性能，使奥氏体不锈钢特别适用于对抛光性要求比较苛刻的建筑装饰/塑料模具/食品卫生/电子等行业。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

表1为本发明实施例的化学成份，表2为本发明实施例工艺控制要点，对比例为常规304不锈钢。

用低铝铁水和不锈钢废钢为主原料，经电炉－AOD冶炼成常规304不锈钢成份，其中Cu的成份控制为0.8％，并且AOD内的脱氧剂采用硅铁；进入精炼炉后，采用石灰石重新造渣，将碱度控制在1.8；精炼后期，加入S铁调整钢水的S的含量为0.003％，并吹氩气强搅拌；精炼完毕，将钢水镇静35min，同时低吹氩气软搅拌；浇铸过程保护好钢水，防止二次氧化，氧位控制在25ppm；板坯加热后使用新辊轧制，轧制过程不除磷；酸洗采用低浓度酸洗工艺，防止过酸洗发生；成品最后经平整，平整延伸率为2％。

经上述工艺生产的不锈钢，抛光后表面可达到镜面程度，无疵点缺陷。

表1 单位：重量百分比

序号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	N
										实施例1	0.065	0.7	1.1	0.032	0.003	17.5	7.5	0.8	0.069
实施例2	0.073	0.9	0.8	0.038	0.007	18.0	8.0	0.4	0.070
										实施例3	0.052	0.4	1.6	0.043	0.004	16.2	7.8	2.0	0.040
实施例4	0.039	0.6	1.2	0.037	0.008	19.8	10.8	1.7	0.080
										实施例5	0.048	0.5	2.0	0.032	0.006	17.2	8.1	1.2	0.043
实施例6	0.051	0.7	1.8	0.029	0.005	18.5	8.7	0.6	0.057
										实施例7	0.067	0.3	0.9	0.033	0.003	16.8	7.6	1.8	0.039
实施例8	0.049	1.0	1.3	0.041	0.006	18.2	8.3	0.9	0.062
										实施例9	0.032	0.8	0.8	0.037	0.005	17.5	7.0	0.8	0.080
实施例10	0.093	0.4	0.9	0.036	0.002	19.7	8.1	0.6	0.037
										实施例11	0.064	0.5	1.3	0.028	0.004	19.2	11.2	0.3	0.042
对比例	0.047	0.6	1.0	0.037	0.001	17.4	8.5	0.07	0.057

表2

不锈钢因具有良好的耐腐蚀性能，而逐渐普遍应用，但由于合金含量高，成本较高，也限制了不锈钢像碳钢那样大规模使用；因此，目前人们主要是利用其优良的耐腐蚀性和光洁的表面，在一些重视外观的领域使用不锈钢，如装饰板、面板、日常生活用品、饰品配件等。

本发明所提供的提高抛光性的方法不同于现有的只控制不锈钢后续加工过程，而是内外兼修，主攻不锈钢的内在质量，通过控制微量元素含量、夹杂物类型和冶炼过程来消除影响抛光性能的硬质夹杂来提高不锈钢的内在品质，从而提高其可抛光性能；因此，在重视表面的不锈钢行业，本发明具有实在的应用价值和良好的市场前景。

Claims

1.一种具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢，其成分重量百分比为：C0.03～0.1％，Si0.3～1.0％，Mn0.8～2％，P0～0.045％，S0.003～0.008％，Cr16～20％，Ni7～12％，Cu0.4～2.0％，N0～0.08％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.一种具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢的制造方法，其包括如下步骤：

1)冶炼

2)热轧、退火

3)酸洗、冷轧、光亮退火或者常规退火后再酸洗；

酸洗按常规工艺，但必须要避免过酸洗的发生，酸洗后的表面无晶间腐蚀沟槽；

4)成品最后工艺必须经平整，平整延伸率控制在1～3％。

3.如权利要求2所述的具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征是，整个冶炼生产过程保证低氧位，氧位控制在30ppm以下。

4.如权利要求2所述的具有优良抛光性能的奥氏体不锈钢的制造方法，其特征是，热轧时优选使用新辊。