CN106244944A - 一种无磁不锈钢盘条及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种无磁不锈钢盘条，其化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.08；Si≤0.50；Mn：1.5～3.0；P≤0.045；S≤0.030；Cr：17.00～19.00；Ni：8.00～9.00；N：0.08～0.15，Cu：0.3～0.5，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。本发明还提出这种无磁不锈钢盘条的生产方法。本发明的无磁不锈钢盘条，在材料的成分中增加了N含量，N是稳定奥氏体组织元素，以N代Ni降低了贵重金属元素Ni含量的要求，降低材料的成本，而且后续的不锈钢盘条拉拔及其他冷加工过程中，材料的磁性保持磁导率μ≤1.275μH/m；另外在材料中添加了Cu元素，可以降低不锈钢的变形抗力，减缓盘条后续拉拔生产中冷加工强化现象，提高了材料冷加工的成材率，改善冷镦性能与腐蚀性能。

Description

一种无磁不锈钢盘条及其生产方法
技术领域
本发明涉及不锈钢及其制造技术领域，特别涉及一种无磁不锈钢盘条及其生产方法。
背景技术
磁性是不锈钢标准件厂、不锈钢丝材厂经常遇到的一类问题，部分仪器、仪表及电器产品均希望使用无磁性的标准件，但是同一钢种生产的标准件产品、丝材产品等在磁性方面往往有很大的差别，同是304不锈钢材料有的能被强磁铁吸住，有的则表现毫无磁性。近年来，随着下游加工制造业的发展与进步，磁性指标也慢慢为材料的使用者所关注。
304(Cr-Ni)奥氏体不锈钢常规上归属为无磁性钢，但因为成分差异或加工的影响，往往残留或产生一定的磁性。304不锈钢受成分限制，奥氏体稳定元素含量不足，常温下钢中一般含有5-10％左右的δ铁素体，因而略带有部分磁性。同样因为奥氏体不够稳定，其在冷加工过程中伴随部分奥氏体组织转变为形变马氏体组织，由于δ铁素体与马氏体都属于强磁性组织，304不锈钢因此在加工及其使用过程中呈现不同的磁性。为追求产品的无磁性能，用户往往选用价格较为昂贵、材料成分设计上奥氏体组织较为稳定的316、310、384等不锈钢钢种。
导磁率(μ)是衡量不锈钢磁性的技术参数，广义的无磁性是在H＝16000A/m(200Oe)条件下，μ≤1.875μH/m，仪器仪表及标准件的无磁要求更高为：μ≤1.275μH/m。对于精密的以及加工要求较高的标准件、丝材等为原料的不锈钢盘条，如带有磁性将严重影响其加工性能，如：标准件加工时易引起加工刀片细小的金属屑聚集，影响刀片的使用寿命；丝材产品加工时易吸附加工产生的金属粉末，且不易除去，严重影响产品品质与等级。
发明内容
本发明的目的是根据以上描述的现有奥氏体不锈钢304不足之处，在此基础上设计一种无磁不锈钢盘条材料，经过拉拔或其他方式加工后，该类材料主要应用于对不锈钢磁性要求较高的标准件、不锈钢丝材等领域。
不锈钢的磁性与材料的成分与组织相关，组分为全奥氏体组织即表现为无磁，当组分为铁素体或马氏体时表现出磁性，《特殊钢钢丝》文中Post和Eberly提出，对于300系列不锈钢在常温下获得全奥氏体组织的最低含Ni量为：
Ni理论值＝(Cr+1.5Mo-20)2/12-Mn/2-35C+15
上式中Ni、Cr、Mo、Mn、C均为元素的质量百分含量，如Cr含量为19％，计Cr＝19。对于含氮和铜的不锈钢，Criffiths和Wrught等人又提出了最小Ni含量的修正公式：
Ni理论值＝(Cr+1.5Mo-20)2/12-Mn/2-35C--Cu-27N+15
对于不锈钢组分的磁性，可根据Δ值(Ni实际值-Ni理论值)来衡量钢中奥氏体的稳定性进行判断：
Δ＝Ni实际值-Ni理论值Δ＞0常温下为全奥氏体组织 无磁性
Δ＝Ni实际值-Ni理论值Δ＜0常温下有δ铁素体组织 呈弱磁性
上式中Δ＜0时，负值越大，磁性越强。
本发明基于以上机理，考虑到材料的经济型、加工性、无磁性的设计目的，经过多次实验室试验，最终确定了合理的成分配比与加工工艺，通过生产得到的不锈钢产品较常规304不锈钢盘条成本低廉、加工及无磁性能更加优异。
本发明的无磁不锈钢及其生产的无磁不锈钢盘条，其化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.08；Si≤0.50；Mn：1.5～3.0；P≤0.045；S≤0.030；Cr：17.00～19.00；Ni：8.00～9.00；N：0.08～0.15，Cu：0.3～0.5，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。盘条直径为：Φ5.5-20mm，磁导率μ≤1.275μH/m。
本发明的无磁不锈钢盘条的生产方法包括以下步骤：
S1、冶炼钢坯：采用电弧炉进行废钢脱磷冶炼，再在AOD、LF炉外精炼中辅以铬铁、锰铁、镍铁或镍板等合金原料，钢水成分的质量百分比达到配比要求后，连铸成不锈钢方坯；
S2、方坯加热：在推钢式加热炉或步进式加热炉中，不锈钢方坯加热温度按以下要求控制：预热段≤1000℃；加热段：1020～1080℃，均热段：1160～1240℃；
S3、方坯的轧制：在不锈钢高线线材轧机上，把不锈钢方坯轧制为直径为5.5-20mm的盘条，轧制温度为：开轧温度：1160～1200℃，终轧温度(吐丝温度)≥950℃；不锈钢盘条采取在线固溶方式，出吐丝机后直接入水；
S4、盘条卷取：将不锈钢盘条在卷取机上卷取为盘卷；
S5、盘元酸洗：将不锈钢盘卷，进入酸洗线上进行酸洗，酸洗后的黑皮不锈钢盘卷变为酸白盘条，即得到成品不锈钢盘条。
本发明的无磁不锈钢盘条，在材料的成分设计中增加了N含量，N是稳定奥氏体组织元素，以N代Ni降低了贵重金属元素Ni含量的要求，降低材料的成本，而且后续的不锈钢盘条拉拔及其他冷加工过程中，材料的磁性保持磁导率μ≤1.275μH/m；另外在材料中添加了Cu元素，可以降低不锈钢的变形抗力，减缓盘条后续拉拔生产中冷加工强化现象，提高了材料冷加工的成材率，改善冷镦性能与腐蚀性能。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：
图1所示为本发明的无磁不锈钢盘条的生产方法工艺流程示意图。
具体实施方式
参照图1所示的本发明的无磁不锈钢盘条的生产方法工艺流程示意图，通过以下具体实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明。
实施例一：
步骤一、钢坯的冶炼：
经过EAF(电炉)+AOD(氩氧脱碳精炼)+LF(钢包精炼炉)冶炼，通过连铸机连铸为方坯，不锈钢方坯的化学成分质量百分比为：C：0.07％；Si：0.40％；Mn：1.9％；P：0.040％；S：0.010％；Cr：17.05％；Ni：8.05％；N：0.11％，Cu：0.43％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
步骤二、方坯加热：
在推钢式加热炉加热，不锈钢方坯加热温度按以下要求控制：预热段880℃；加热段：1050～1080℃，均热段：1190～1210℃；
步骤三、方坯的轧制：
在不锈钢高线线材轧机上，把不锈钢方坯轧制为直径为5.5mm的盘条，轧制温度为：开轧温度：1180℃；终轧温度(吐丝温度)：1020℃；不锈钢盘条采取在线固溶方式，出吐丝机后直接入水。
步骤四、盘条卷取：将不锈钢盘条在卷取机上卷取为内径1100mm的盘卷；
步骤五、盘元酸洗：将不锈钢盘卷，进入酸洗线上进行酸洗，酸洗后的黑皮不锈钢盘卷变为酸白盘条，即得到不锈钢成品盘条。
对酸洗后的成品不锈钢盘条检测磁导率μ＝0.97μH/m，经拉拔至直径为3.2mm不锈钢丝，检测此时的不锈钢钢丝的磁导率μ＝1.07μH/m。
实施例二：
步骤一、钢坯的冶炼：
经过EAF+AOD+LF冶炼，连铸为方坯，不锈钢方坯的化学成分质量百分比为：C：0.065％；Si：0.30％；Mn：2.2％；P：0.037％；S：0.006％；Cr：17.25％；Ni：8.04％；N：0.13％，Cu：0.38％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；
步骤二、方坯加热：在步进式加热炉加热，不锈钢方坯加热温度按以下要求控制：预热段900℃；加热段：1040～1060℃，均热段：1180～1200℃；
步骤三、方坯的轧制：在不锈钢高线线材轧机上，把不锈钢方坯轧制为直径为8.0mm的盘条，轧制温度如下：开轧温度：1170℃；终轧温度(吐丝温度)：980℃；不锈钢盘条采取在线固溶方式，出吐丝机后直接入水；
步骤四、盘条卷取：将不锈钢盘条在卷取机上卷取为内径1200mm的盘卷；
步骤五、盘元酸洗：将不锈钢盘卷，进入酸洗线上进行酸洗，酸洗后的黑皮不锈钢盘卷变为酸白盘条，即得到不锈钢成品盘条。
对酸洗后的成品不锈钢盘条检测磁导率μ＝0.92μH/m，盘条经拉拔定径，再加工为M6×24不锈钢六角螺栓，此时检测磁导率μ＝1.102μH/m。
本发明的无磁不锈钢盘条，在材料的成分设计中增加了N含量，要求为0.08～0.15％，N是稳定奥氏体组织元素，以N代Ni降低了贵重金属元素Ni含量的要求，降低材料的成本，而且后续的不锈钢盘条拉拔及其他冷加工过程中，材料的磁性保持磁导率μ≤1.275μH/m；另外，在材料中添加了0.3～0.5％的Cu元素，可以降低不锈钢的变形抗力，减缓盘条后续拉拔生产中冷加工强化现象，提高了材料冷加工的成材率，改善冷镦性能与腐蚀性能。
本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。

Claims (3)

1.一种无磁不锈钢盘条，其特征在于，所述无磁不锈钢盘条的组分及重量百分比为：C：0.06～0.08；Si≤0.50；Mn：1.5～3.0；P≤0.045；S≤0.030；Cr：17.00～19.00；Ni：8.00～9.00；N：0.08～0.15，Cu：0.3～0.5，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。
2.如权利要求1所述的一种无磁不锈钢盘条，其特征在于，所述盘条直径为：Φ5.5-20mm，磁导率μ≤1.275μH/m。
3.一种生产如权利要求1所述的无磁不锈钢盘条的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
S1、冶炼钢坯：采用电弧炉进行废钢脱磷冶炼，再在AOD、LF炉外精炼中辅以铬铁、锰铁、镍铁或镍板等合金原料，钢水成分和质量百分比达到如权利要求1所述的配比要求后，连铸成不锈钢方坯；
S2、方坯加热：在推钢式加热炉或步进式加热炉中，不锈钢方坯加热温度按以下要求控制：预热段≤1000℃；加热段：1020～1080℃，均热段：1160～1240℃；
S3、方坯的轧制：在不锈钢高线线材轧机上，把不锈钢方坯轧制为直径为5.5-20mm的盘条，轧制温度为：开轧温度：1160～1200℃，终轧温度(吐丝温度)≥950℃；不锈钢盘条采取在线固溶方式，出吐丝机后直接入水；
S4、盘条卷取：将不锈钢盘条在卷取机上卷取为盘卷；以及
S5、盘元酸洗：将不锈钢盘卷，进入酸洗线上进行酸洗，酸洗后的黑皮不锈钢盘卷变为酸白盘条，即得到成品不锈钢盘条。
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