CN105112608B

CN105112608B - 一种提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法及其产品

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Publication number: CN105112608B
Application number: CN201510608042.8A
Authority: CN
Inventors: 任建斌; 詹土生; 张伟; 蒋兴元; 宋春华; 余建平; 黎涛; 刘毅; 范方
Original assignee: BAOSTEEL DESHENG STAINLESS STEEL Co Ltd
Current assignee: BAOSTEEL DESHENG STAINLESS STEEL Co Ltd
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2018-11-06
Anticipated expiration: 2035-09-23
Also published as: CN105112608A

Abstract

本发明公开了一种提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法，其包括冶炼和锻造工序，其中，冶炼工序中于浇铸前喂硅钙线，喂硅钙线前控制钢液中Al的含量占喂硅钙线前钢液总量的重量百分比≤0.0040%，喂硅钙线时控制添加的Ca与钢液中的Al的重量比为2.00：1≤Ca:Al≤3.00：1。本发明在利用钙提高钢液纯净度的基础上，进一步利用Ca对夹杂物进行改性，从而避免抛光麻点的出现,成品中Al2O3硬质夹杂物被Ca/Si氧化物包覆，硬质细系夹杂物≤1.5级，显著提升了成品的抛光性能。

Description

一种提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法及其产品

技术领域

本发明涉及奥氏体不锈钢制造工艺，尤其涉及一种提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法及其产品。

背景技术

奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。奥氏体铬镍不锈钢包括18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。

由于Ni元素价格较高，为了降低成本，各厂家着力于含氮节镍奥氏体不锈钢的开发，研究表明利用N和Mn元素取代Ni元素，同时控制或降低铁素体形成元素Cr的含量，可以获得室温下的奥氏体组织，有效降低了昂贵的Ni元素含量。

含氮节镍奥氏体不锈钢最常见的产品是200系，在中国，200系含氮节镍不锈钢的开发和应用十分广泛。如中国发明专利CN1129259公开了一种能节镍铬的含氮奥氏体不锈钢，其化学成分（Wt%）为：C<0.10；Si<1.0；Mn 11～15；P<0.03；S<0.03；Cr 10～15；Ni 3.6～5；0<N≤0.10；其余为Fe；与现有18-8型奥氏体不锈钢（304）相比，可节镍一半，具有价格低廉、性能稳定、生产工艺简便、易于加工成型、成品率高等优点。该发明专利的特点是利用Mn、N取代部分Ni，Ni含量与304中的8%相比显著降低，为了保证室温奥氏体相，成分中Cr含量也显著降低。

中国发明专利CN200810201644公开了一种节镍奥氏体不锈钢，其化学成分重量百分比组成为：0.05％≤C≤0.15％、Si＜1.00％、9.00％＜Mn＜10.00％、14.00％≤Cr≤16.00％、0.50％≤Ni＜1.00％、0.15％＜N≤0.25％、1.50％＜Cu≤2.00％、10×10^-4％≤B≤30×10^-4％、1×10^-4％≤Ca≤50×10^-4％、P＜0.030％、S＜0.020％，余量为Fe和不可避免杂质，在进一步降低贵重金属镍含量的前提下，通过B合金化处理提高材料的热加工性能；通过Ca处理而提高钢液的纯净度。通过合理的合金体系设计和微合金处理方法提高了不锈钢的成形性，避免成形过程中出现起皮、沙眼等缺陷并减轻了延迟破裂现象。

为提高钢液的纯净度，还可以采用Si-Ca改性技术方案，其利用Ca的脱氧性能高于Al，Ca与O的结合能力更强，因此气化的Ca可与难容夹杂物Al₂O₃反应，使其变性形成铝酸钙等物质，上浮，进而实现提高钢液的纯净度。但上述200系节镍不锈钢及相关发明对Al含量及Al₂O₃类硬质夹杂物未加控制，在冶炼过程中，Al元素含量仅由原材料及脱氧还原过程中Al的加入量决定，如果Al元素在钢液中含量过多，采用Si-Ca改性控制的过程中，也会产生大量的Si、Al、Ca复合夹杂物，影响不锈钢的耐腐蚀性能，而较高的夹杂物尤其是Al₂O₃类硬质夹杂物会导致大量抛光麻点的存在，难以满足高抛光要求，限制了节镍奥氏体不锈钢在电梯、家电面板和制品等领域的使用。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法。

实现本发明目的一的技术方案是，一种提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法，其包括冶炼和锻造工序，其中，冶炼工序中于浇铸前喂硅钙线，喂硅钙线前控制钢液中Al的含量占喂硅钙线前钢液总量的重量百分比≤0.0040%，喂硅钙线时控制添加的Ca与钢液中的Al的重量比为2.00：1≤Ca:Al ≤3.00：1。

进一步地，喂硅钙线后吹氩软搅拌15~20min，然后保持镇静时间≥10min。

进一步地，其奥氏体稳定化温度M_d30/50满足-20℃≤M_d30/50≤20℃；从经验公式M_d30/50=580-520C%-2Si%-16Mn%-16Cr%-23Ni%-300N%-26Cu%-10Mo%可以看出，要降低M_d30/50比较容易的做法是提高C、N、Mn、Cr、Ni等的含量，本发明中C、N含量已较高，再提高会引起C、N化物的析出，形成第二项等，影响耐腐蚀性能；而Cr、Ni、Cu、Mo为贵金属合金，添加会导致成本上升；故本发明从奥氏体稳定度出发，兼顾合金成本及耐腐蚀性能。

本发明目的一的技术方案，在喂硅钙线前便控制了钢液中Al元素的含量以保证改性后的复合夹杂数量可控，不会损害耐腐蚀性能；在此基础上喂硅钙线时控制添加的Ca与Al的重量比为2:1～3:1。通常不锈钢中加钙合金化主要是提高钢液纯净度，降低钢种氧含量和夹杂物含量，从而改善热加工性能，但发明人经大量实验发现在合理的Ca、Al重量比区间内复合体系中产生的Ca、Si的氧化物或硫化物会将硬质的Al₂O₃包裹起来，在利用钙提高钢液纯净度的基础上，进一步利用Ca对夹杂物进行改性，从而避免抛光麻点的出现。成品中Al₂O₃硬质夹杂物被Ca/Si氧化物包覆，硬质细系夹杂物≤1.5级，显著提升了成品的抛光性能。

本发明的目的之二在于提供一种高抛光性奥氏体不锈钢，其由发明目的一所述提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法制得，C 0.06～0.10%，Si 0.50～0.8%，Mn 5.5～6.5%，Cr 17.0～18.0%，Ni 3.0～4.0%，N 0.13～0.18%，Cu 1.20～1.70%，S≤0.004%，Ca0.0060～0.0080%，Al≤0.0040%，B 0.0015～0.0050%，其余为Fe和不可避免杂质。

进一步地，其化学成分中还含有V和Nb ，其重量百分比分别为V≤0.1%、Nb≤0.1%；适量添加V和Nb可以细化组织，提高钢液纯净度，提高热加工性能。

进一步地，所述高抛光性奥氏体不锈钢成分配比还满足1.70≤Creq:Nieq≤1.90，δ铁素体相含量≤2.0%，其中，Creq=%Cr+%Mo+1.5%Si、Nieq=%Ni+20%N＋30%C+0.33%Cu+0.1%Mn。铁素体相软、奥氏体相硬，抛光性能各异，Ni、N、C、Mn、Cu等是奥氏体形成元素，Cr、Mo、Si等是铁素体形成元素，必须保证足够的奥氏体形成元素，以确保材料在室温下具有奥氏体组织，降低铁素体相含量至≤2.0%，可以避免铁素体相含量过多影响抛光性能。

发明目的二实现的高抛光性奥氏体不锈钢，不但兼具高成形、优良耐蚀性和低成本的优点，同时具有优良的抛光性能，每平方米内抛光麻点可由80个左右降低至30个左右，满足高抛光领域的需求。可大量应用于厨卫、制品等领域，取代含镍量高达8%以上的304奥氏体不锈钢。

附图说明

图1为本发明实施例1中改性后硬质的Al₂O₃夹杂物外层被Ca的氧化物包覆的形貌，其中所述Al₂O₃夹杂物位于图片中心球状阴影处，Al₂O₃夹杂物外周均为Ca的氧化物。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步描述。

实施例1：

一种提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法，其包括冶炼和锻造工序。

本发明实施例以电炉-AOD-LF冶炼的生产流程为例：将铬铁、镍铁以及废钢等加入电炉进行融化，熔清后将钢液倒入AOD炉，在AOD炉内进行脱C、脱S和增N、控N的吹炼，在LF炉进行成分微调，控制Al含量≤0.0040%，当冶炼成分达到要求时，喂入Si-Ca线，喂线长度4~5m/吨，确保钢液中Ca与Al的重量比为3:1；喂硅钙线后后吹氩软搅拌15~20min，然后保持镇静时间≥10min，将钢液倒入中间包而后进行浇铸，最终获得节镍奥氏体不锈钢冷轧产品。

成品中，各化学成分重量百分比为：C 0.07%，Si 0.50%，Mn 6.5%，Cr 17.4%，Ni3.0%，N 0.17%，Cu 1.65%，S≤0.003%，Ca 0.0060%，Al≤0.0020%，B 0.0030%，其余为Fe和不可避免杂质。

实施例1中改性后硬质的Al₂O₃夹杂物外层被Ca的氧化物包覆的形貌见图1。

实施例2-12

实施例2-12采用与实施例相同的冶炼方式，区别在于喂硅钙线时Ca与Al的重量比以及成品重各组分占比各有不同，具体如表1所示。其中，表1同时给出了作为对比例的目前已开发的节镍奥氏体不锈钢成分，其中对比例1为304奥氏体不锈钢的化学成分，对比例2为发明专利申请CN200510102624.5中的实施例2，对比例3为发明专利申请CN200810201644中的实施例4，对比例4和5分别为Ca、Al重量比超范围时的成分体系情况。

表1 单位：重量百分比

实施例1-12，对比例1-5的成品的力学性能和腐蚀性能（PREN）如表2所示，其中力学性能均取自热轧退火板，采用JIS 13B标准加工和检测。

表2

由表2可见，与对比例1-5相比，通过控制钙元素和铝元素的重量比，本发明实施例1-12的产品每平方米内抛光麻点可由80个左右降低至30个左右，抛光性能显著改善；奥氏体稳定化温度-20℃≤M_d30/50≤20℃，使材料延伸率≥50%，杯突值≥14.0，极限深冲比≥2.20，使成品获得与304相同的优异成形性能；成品的PREN≥18，并获得330mV以上的点蚀电位，达到与304奥氏体不锈钢相当的耐腐蚀性；另外由于原料中Ni含量较低，因此成本低于304奥氏体不锈钢，可在高抛光、高成形的厨具、制品等领域取代304奥氏体不锈钢。

本发明通过1.70≤Creq:Nieq≤1.90，使铁素体相含量至≤2.0%，可避免铁素体相含量过多影响抛光性能；控制钢液中Al含量≤0.0040%，降低Al₂O₃夹杂物数量，可以稳定控制硬质细系夹杂物≤1.5级；另一方面，利用Si-Ca对硬质的Al₂O₃夹杂物进行改性，控制2.00≤Ca：Al ≤3.00，Ca的含量0.0060~0.0080%，显著高于常规利用Ca提高钢液纯净度的含量，Ca、Al重量比区间内复合体系中产生的Ca、Si的氧化物或硫化物会将硬质的Al₂O₃包裹起来，进一步降低仍存在的硬质Al₂O₃夹杂物对抛光性能的影响本发明奥氏体不锈钢在室温下进行30%；本发明的节镍型奥氏体不锈钢在室温下进行30%真应变的冷轧压下时，节镍奥氏体不锈钢中马氏体含量小于50%，因此控制奥氏体稳定度上限为20℃，将Md30/50下限控制在-20度，可以保证常规加工环境下不会产生马氏体转变，又保证了经济性和耐蚀性。

本发明实施例采用较为环保的电炉-AOD-LF冶炼，实际生产中亦可以选用钢铁冶炼领域其他常规冶炼工艺及设备。

本发明实施例中，喂硅钙线时控制喂线长度4～5m/吨；喂硅钙线后吹氩软搅拌15～20min，然后保持镇静时间≥10min，喂硅钙线后吹氩软搅拌15-20min，确保Ca、Si充分与夹杂物和氧化物结合，通过镇静给夹杂物复合确保足够时间，但时间过长导致Ca氧化烧损严重，影响收得率和改性效果；软搅拌后镇静10min以上，确保Ca、Al夹杂物充分复合、改性，包覆在Al₂O₃周围。喂线长度可根据硅钙线密度直径不同进行调整，实施例中硅钙线每米重量0.85kg，因此控制喂线长度4～5m/吨。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法，其包括冶炼和锻造工序，其特征在于：所述节镍奥氏体不锈钢的化学成分重量百分比为：C 0.06～0.10％，Si 0.50～0.8％，Mn5.5～6.5％，Cr 17.0～18.0％，Ni 3.0～4.0％，N 0.13～0.18％，Cu 1.20～1.70％，S≤0.004％，Ca 0.0060～0.0080％，Al≤0.0040％，B 0.0015～0.0050％，其余为Fe和不可避免杂质；冶炼工序中于浇铸前喂硅钙线，喂硅钙线前控制钢液中Al的含量占喂硅钙线前钢液总量的重量百分比≤0.0040％，喂硅钙线时控制添加的Ca与钢液中的Al的重量比为2.00≤Ca:Al≤3.00。

2.根据权利要求1所述的提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法，其特征在于：喂硅钙线后吹氩软搅拌15～20min，然后保持镇静时间≥10min。

3.根据权利要求1所述的提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法，其特征在于：冶炼过程中奥氏体稳定化温度M_d30/50满足-20℃≤M_d30/50≤20℃；

所述M_d30/50＝580-520C％-2Si％-16Mn％-16Cr％-23Ni％-300N％-26Cu％-10Mo％。

4.一种高抛光性奥氏体不锈钢，其特征在于：其由权利要求1至3任意一项所述提升节镍奥氏体不锈钢抛光性能的方法制得。

5.根据权利要求4所述的高抛光性奥氏体不锈钢，其特征在于：其化学成分中还含有V和Nb，其重量百分比分别为V≤0.1％、Nb≤0.1％。

6.根据权利要求4所述的高抛光性奥氏体不锈钢，其特征在于：其成分配比满足1.70≤Creq:Nieq≤1.90，δ铁素体相含量≤2.0％，其中，Creq＝％Cr+％Mo+1.5％Si、Nieq＝％Ni+20％N+30％C+0.33％Cu+0.1％Mn。