CN104630432B - 使用双辊带坯铸造机制造马氏体不锈钢板的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种使用双辊带坯铸造机通过允许铸锭钢穿过在相反的方向上旋转的两个铸造辊来制造马氏体不锈钢板的方法。该方法包括：用第一辊在1000℃到1200℃的温度下以25％到50％的牵伸百分比轧制在所述铸造辊之间铸造的钢板，以及用第二辊在800℃到1000℃的温度下以5％到15％的牵伸百分比轧制所述钢板。

Description

使用双辊带坯铸造机制造马氏体不锈钢板的方法

技术领域

本申请要求享有于2013年11月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2013-0138180的优先权和权益，该韩国专利申请的公开内容以引用的方式纳入本文。

背景技术

本公开内容涉及马氏体不锈钢板，且更具体地，涉及使用双辊带坯铸造机(twinrol l s trip cas ter)制造马氏体不锈钢板的方法。

马氏体不锈钢板具有优异程度的耐腐蚀性、刚性、耐磨性，且因此可被用于制造多种类型的金属仪器和工业仪器，且尤其用于剃刀刀片、医学用途的解剖刀、一般刀具以及剪刀等。

一般而言，通过使用经过连续铸造工艺的铸锭钢或使用铸锭钢生产板坯，同时再加热和热轧所述板坯以便生产热轧的带坯，执行分批退火工艺以使热轧的带坯退火，然后执行酸洗工艺以去除在热轧制工艺期间在其上形成的氧化皮来制造坯马氏体不锈钢。另外，在酸洗工艺后，可以应用材料的冷轧工艺或生产产品的处理工艺。

在所述制造工艺中，在热轧之后形成的钢结构中，马氏体相、回火马氏体相、铁素体相、残余奥氏体相等被混合，且在热轧退火之后，该钢结构被转变成待被氮碳共渗的铁素体和碳化物。这样的氮碳共渗的材料(软质材料)经受最终热处理工艺以便被转变成马氏体钢。

在另一方面，在金属仪器具有更高水平的期望质量的情况下，要求相对较高程度的刚性。通过钢的基本马氏体结构可以实现这样的刚性程度。这样的马氏体结构是在快速冷却高温奥氏体相时生成的显著轻质的精细结构，且随着高温奥氏体相中可溶碳的含量增加，马氏体中可溶碳增加，使得马氏体的刚性可增加。因此，为了制造具有相对较高程度的刚性的马氏体不锈钢，其中的碳含量应能够增加。

然而，随着钢中的碳含量增加，偏析程度变得严重且高区域共存增加，从而明显易受铸造的侵害。因此，马氏体不锈钢已主要通过铸锭铸造方法被制造。然而，在铸锭铸造方法的情况下，由于缓慢的冷却速率，在晶粒边界处可能发生粗析出物和中心偏析，从而导致后续加工中质量的退化。

最近，作为一种替代铸锭铸造方法的方法，已出现一种使用双辊带坯铸造机制造马氏体不锈钢的方法，使得在初始晶粒边界处可抑制中心偏析的发生且可减少铬碳的析出，以提高质量水平。

然而，即使在使用这样的双棍带坯铸造机铸造马氏体不锈钢的情况下，由于当在带坯铸造机的铸造辊中按压和凝结时生成的精细结构还可能残留在最终生产的产品中，所以均匀性可能退化。

发明内容

本公开内容中的一些实施方案可以提供使用双辊带坯铸造机制造马氏体不锈钢板的方法，通过该方法可以获得具有均匀碳分布的精细结构。

根据本公开内容中的一些实施方案，一种使用双辊带坯铸造机通过允许铸锭钢穿过在相反方向上旋转的两个铸造辊来制造马氏体不锈钢板的方法，可以包括：用第一辊执行轧制在所述铸造辊之间铸造的钢板以引起再结晶发生的第一轧制工艺；以及，用第二辊执行轧制该钢板以生成碳析出位点的第二轧制工艺。

附图说明

将从下面结合附图的详细说明中更清楚地理解本公开内容的上述方面和其他方面、特征及其他优点，其中：

图1是例示了根据本公开内容中的一个实施方案的双辊带坯铸造工艺，在该双辊带坯铸造工艺中可执行连轧(tandem rolling)；

图2是一张扫描电子显微镜(SEM)照片，例示了使用根据相关领域的双辊带坯铸造机制造的马氏体不锈钢板中的碳分布；以及

图3是一张扫描电子显微镜照片，例示了通过执行根据本公开内容中的一个实施例的连轧制造的马氏体不锈钢板中的碳分布。

具体实施方式

将参照附图详细描述本公开内容中的实施方案。

然而，本公开内容可以许多不同形式被示例且不应被认为被限制于在此阐明的特定实施方案。相反，提供这些实施方案以使得此公开内容是彻底的和完整的，且将向本领域技术人员充分传达本公开内容的范围。

在绘图中，为了清楚起见，可以放大元件的形状和尺度，且将通篇使用相同的参考数字指定相同的或相似的元件。

根据本公开内容中的一个实施方案，可提供一种通过使用两个热辊以与在根据相关领域的双辊带坯铸造工艺中仅使用一个热辊的方式不同的方式执行连轧，来制造具有精细结构(具体而言，具有均匀碳分布的结构)的马氏体不锈钢板的方法。

图1例示了根据本公开内容中一个实施方案的双辊带坯铸造工艺，在该双辊带坯铸造工艺中进行连轧。通过附接到浇铸盘2的注射喷嘴3被供应到在相反方向上旋转的一对铸造辊6之间的间隙的铸锭钢可以形成由铸造辊6和边缘坝状物5包围的一个熔池且当接触铸造辊6的表面时将被凝结以形成板8。板8可通过第一辊9被轧制且随后通过第二辊10被轧制，且然后可以经历使用分批退火炉(BAF)的工艺和通过盘绕装置11盘绕该板的工艺，由此可制造根据本公开内容中的一个实施方案的马氏体不锈钢板。

例如，在通过铸造辊6铸造板8之后，紧接着，可以通过第一辊9轧制板8以在引起再结晶发生时去除内部孔且可以通过第二辊10轧制该板以允许在结晶晶粒的内部中积累足以生成大量碳析出位点的量的塑性能量(plastic energy)，使得最终生产的马氏体不锈钢板可具有均匀的碳分布。

在1000°或更高的高温下仅使用第一辊9执行轧制的情况下，在该板不通过第二辊的前提下，再结晶可发生，使得可以通过该再结晶释放被施加到板8内部的塑性能量。在仅仅在相对较高温度下通过第一辊9执行轧制的情况下，再结晶可平稳地发生以减少晶粒尺寸，从而获得均匀性。然而，因为在BAF(分批退火炉)工艺过程中碳析出可以随后发生在晶粒边界中，当结晶晶粒内部碳析出的程度相对较低时，可导致非均匀性。

在另一方面，在通过第一辊9执行轧制之后，当通过第二辊10进行轧制时，再结晶可不发生且被施加到板8内部的塑性能量可被积累。随后，在分批退火炉工艺中在结晶晶粒内部可生成碳，且最终生产的马氏体不锈钢板可具有均匀的碳分布。

可以在1000℃到1200℃的温度条件下以25％到50％的牵伸百分比(draftpercentage)执行由第一辊9执行的轧制，以便促进再结晶，且在碳化物的情况下，其析出可能首先发生在晶粒边界处。在其中再结晶已平稳地发生以允许形成相对较小的晶粒的钢板的情况下，与未通过再结晶形成从而具有粗晶粒的钢板的情况相比，碳化物可以被均匀地析出。在使用第一辊的轧制工艺中，当在1000℃或更高的再结晶温度下以25％或更多的牵伸百分比执行轧制时，再结晶可有效地发生。在另一方面，为了在使用第一辊的工艺中固定1200℃或更高的温度，需要一个再加热装置，但是在此情况下，附加的设备是不经济的。此外，为了以50％或更多的牵伸百分比执行轧制，需要大型辊，而可能难于取得这样的大尺寸的辊。另外，即使在使用第一辊9的工艺中再结晶有效地发生的情况下，可能难于获得均匀的碳化物，且因此，在使用第二辊10的工艺中还可能需要轧制。

在使用第二辊的工艺中，可在800℃到1000℃的温度下以5％到15％的牵伸百分比下执行轧制，使得足以生成碳析出位点的量的塑性应变能量可以被积累在结晶晶粒的内部中。由于继使用第一辊9执行轧制之后执行使用第二辊10的工艺，所以钢板的温度可低于1000℃，且另外，因为钢板的温度相对较低且需要相对较高的牵伸百分比用于轧制，所以可能难于达到15％或更高的牵伸百分比。此外，在使用第二辊的工艺中，在钢板的温度是800℃或更低的温度的情况下，牵伸百分比极其高，且因此可能难于执行5％或更多的轧制。

例如，在800℃到1000℃的温度下使用单个辊执行轧制而不执行连轧的情况下，以与本公开内容中进行连轧的方式不同的方式，可能难于获得20％或更多的轧制(的程度)。这就是温度相对较低，且因此牵伸百分比显著较高的原因。同时，在牵伸百分比的总数未到达25％到50％的范围的情况下，因为再结晶可能不发生且可能不除去在执行内部铸造时生成的孔，所以材料可以是如此易碎使得不可以执行后续处理且质量可能退化。

具体而言，根据本公开内容中一个实施方案的马氏体不锈钢板的成分可包括0.5到0.8重量％的碳(C)和12.5到14.5重量％的铬(Cr)。这样的组合物成分可以是生产高质量的剃刀刀片时所需要的成分。通过制造根据本公开内容中的一个实施方案的马氏体不锈钢板，可以展现在生产高质量的剃刀刀片中所需要的均匀的碳分布。因此，可应用根据本公开内容中的一个实施方案的成分范围。

通过铸造辊6铸造的板8可具有3到4mm的厚度且在使用第一辊9的轧制工艺中板8可以被轧制成具有2.2到2.5mm的厚度，而在使用第二辊10的轧制工艺中板8可以被轧制成具有1.8到2mm的厚度。例如，当使用最终生产的轧制的钢板生产剃刀刀片时，该剃刀刀片的厚度可以是0.075到0.15mm，且因此，应执行大量的冷轧。此外，在冷轧制工艺中需要执行退火热处理，且随着轧制厚度减小，所需要的后续处理冷轧道次(passes)和冷轧退火热处理的量减少，由此生产率可以提高。因此，可以执行最终轧制以允许2mm或更少的相对较薄的轧制厚度。在另一方面，在轧制厚度等于1.8mm或更少的厚度的情况下，有可能会在热轧分批退火、边缘修整和酸洗工艺过程中在轧制的板中发生破损。因为可提供热轧分批退火材料作为马氏体，明显易受冲击的侵害，因此在厚度相对较薄的情况下，可能存在由于冲击而在轧制的板中出现破损的可能性。在实际生产线中，当材料被轧制为板时，破损可能不发生在具有1.8mm或更大厚度的材料的板形成过程中，同时在该板形成过程中大量的破损可能发生在较薄材料的情况下。因此，轧制材料可具有1.8mm到2mm或更少的厚度，使得可以通过减少破损在所需要的后续处理中轧制的板中发生的可能性以及减少最终冷轧道次和退火热处理数量来提高生产率。此外，为了允许最终获得的轧制厚度限制到1.8mm到2mm的范围，铸造板应具有3到4mm的厚度，以便满足在使用第一辊的工艺中的25％到50％的牵伸百分比和在使用第二辊的工艺中的5％到15％的牵伸百分比。另外，在使用第一辊的工艺中，该板可具有2.2到2.5mm的厚度。

在使用单个热辊执行轧制的情况下，如在相关领域中，一般以3mm的厚度铸造板，且然后在使用随后提供的辊的工艺中执行轧制以具有2mm的厚度。在通过诸如根据相关领域的工艺制造马氏体不锈钢板的情况下，通过热轧可以限制再结晶的程度，导致最终生产的产品中的非均匀的碳分布。

下文将进一步详细描述本公开内容。

[实施例]

在本公开内容的一个实施例中，使用图1的双棍带坯铸造机将含有0.7重量％的碳(C)、13重量％的铬(Cr)、0.3重量％的硅(Si)、0.7重量％的锰(Mn)、0.02重量％的磷(P)、0.002重量％的硫(S)、0.2重量％的镍和0.03重量％的氮(N)以及不可避免的杂质和作为残留物的铁(Fe)的熔融金属铸造为具有下面的表格中例示的厚度的板且然后在如下面的表格中例示的条件下轧制该板。

轧制的板(在1000×放大率的SEM照片中)的横截面的碳分布的均匀性被确定，且其结果被例示在下面的表格中。另外，关于比较性实施例1和本公开内容的实施例3，提供SEM照片以确定碳分布均匀性，且在图2中例示了比较性实施例1的结果，而在图3中例示了实施例3的结果。在图2中，其中不存在碳化物的区域的尺寸是大约10μm的有效直径。此外，从图3可以理解的是，其中不存在碳化物的区域的尺寸在2μm的有效直径内。在此情况下，基于1000×放大率的SEM照片来执行对碳化物的观察。在下面的表格中，在1000×放大率的SEM照片中轧制的钢板的横截面的结构的情况下，当其中不存在碳化物的区域的有效直径是5μm或更大时，碳分布被确定为非均匀，而当其中不存在碳化物的区域的有效直径在5μm内时，碳分布被确定为均匀。

下面的表格的比较性实施例1的板是仅使用根据相关领域的双辊带坯铸造机和第一辊制造的，而实施例1到3的板是根据本公开内容制造的。

此外，在本公开内容的实施例1到3中，具有2.0mm的厚度的产品是通过允许逐渐增加铸造厚度生产的。第一辊的牵伸百分比在28％到39％的范围内增加，而第二辊的牵伸百分比在7.4％到11.5％的范围内增加。

[表格]

如上述表格中例示的，可理解地是，在本公开内容实施例1到3中制造的板中展现了均匀碳分布。如在图3中例示的，例示本公开内容的实施例3中的碳化物分布的SEM照片，碳分布是显著均匀的且几乎没有或没有其中碳不存在的位置。这样的碳分布可被确定为显著良好的。

相反，在比较性实施例1的情况下，比较性实施例1中的板仅是使用根据相关领域的双辊带坯铸造机和第一辊制造的，可理解的是，碳分布是非均匀的。如在图2中例示的，例示比较性实施例1中的碳化物分布的SEM照片，可观察到，碳被连续地析出在晶粒边界中且有许多空部分，在所述空部分中碳未被析出在结晶晶粒中。

如在比较性实施例1中，在使用单个辊热轧通过双辊带坯铸造机的铸造辊铸造的板、使该板经历分批退火炉(BAF)工艺且然后将该板制造为马氏体不锈钢板的情况下，在热轧之后的分批退火炉工艺过程中碳化物被析出在再结晶的晶粒边界中，且碳化物可能不被析出在结晶晶粒内部。因此，碳分布可能不均匀。

可以通过使用根据本公开内容中的一个实施方案的双辊带坯铸造机制造马氏体不锈钢板的方法获得具有均匀碳分布的马氏体不锈钢板。在钢板的碳分布非均匀的情况下，将导致其中碳化物的量相对较小的区域与其中存在相对较大量的碳化物的区域之间的基质中含有的碳的量的差别，使得可能在其质量(诸如，刚性等)方面发生非均匀性。这样的非均匀的质量还可以在钢板的热处理过程中导致非均匀应力发生，允许该钢板被转变且允许缺陷产品(例如，产品形状中的缺陷)的发生。然而，根据本公开内容的制造方法，可以获得具有均匀碳分布的马氏体不锈钢板，从而防止非均匀质量和存在形状缺陷等产品的出现。

虽然上文已示出和描述了实施例，但本领域技术人员应明了，在不偏离如由所附权利要求限定的本公开内容的范围的前提下，能够做出多种改型和变体。

Claims (5)

1.一种用于使用双辊带坯铸造机通过允许铸锭钢穿过在相反的方向上旋转的两个铸造辊来制造马氏体不锈钢材的方法，该方法包括：

用第一辊执行轧制在所述铸造辊之间铸造的钢板以引起再结晶发生的第一轧制工艺；以及

用第二辊执行轧制已经受所述第一轧制工艺的所述钢板以在结晶晶粒的内部生成碳析出位点的第二轧制工艺；以及

其中在1000℃到1200℃的温度下以25％到50％的牵伸百分比执行所述第一轧制工艺；

其中在800℃到1000℃的温度下以5％到15％的牵伸百分比执行所述第二轧制工艺。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述钢板的成分包括0.5到0.8重量％的碳(C)和12.5到14.5重量％的铬(Cr)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述钢板在所述铸造辊之间被铸造为具有3mm到4mm的厚度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述钢板通过所述第一辊被轧制为具有2.2mm到2.5mm的厚度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述第一轧制工艺轧制的所述钢板通过所述第二辊被轧制成具有1.8mm到2mm的厚度。