CN106583447A - 一种用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法 - Google Patents

一种用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其包括步骤：1)加热板坯：控制加热温度为1150-1250℃；2)粗轧：控制粗轧轧制速度为2.5-5.5m/s；3)精轧：控制精轧轧制速度为5-8m/s，同时控制精轧机前、后的卷取炉的温度为1100-1220℃；4)冷却：先空冷至920-1050℃，然后以200-300℃/s的速度快速冷却；5)卷取：控制卷取温度＜450℃。本发明所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法省去了离线固溶退火工序，确保了轧制的固溶温度，避免了在敏化温度范围内进行卷取，以减少钢带内碳化物的析出，减少钢带内贫Cr区的产生，从而软化了热轧钢带，降低了能源消耗。

Description

一种用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法
技术领域
本发明涉及一种钢带的轧制方法，尤其涉及一种不锈钢带的轧制方法。
背景技术
目前，现有的用于炉卷轧机轧制奥氏体不锈钢的生产线的生产工艺流程包括：原料加热-高压水除鳞-粗轧-切头尾-高压水除鳞-炉卷精轧-水冷-卷取-缓存-离线固溶-酸洗-冷轧。经过此类生产线的热轧步骤之后的钢带需要进行离线固溶的原因在于：此类生产线的热轧卷取温度通常在600～700℃范围之间，如果奥氏体不锈钢长时间处于此温度范围内即会有大量的高Cr碳化物析出，导致热轧后的奥氏体不锈钢的硬度高、抗晶间腐蚀能力降低，不利于后续酸洗及冷轧步骤。离线固溶的目的是为了降低带钢的硬度，使得碳化物固溶到钢带的基体中，以确保奥氏体不锈钢的固有性能，减少晶间腐蚀，并起到软化钢带的作用。然而，离线固溶需要将轧后钢带在退火炉内加热到1010～1150℃，并且保温一段时间后又快速冷却。此时，退火炉需要消耗大量的燃料，每吨钢消耗天然气近46m3，天然气单价以2.7元计，每吨钢仅退火炉消耗燃气成本在124.2元，对于年产60万吨的不锈钢生产线来说，仅用于离线固溶退火炉的燃气成本就高达7452万元。
奥氏体不锈钢离线固溶处理的关键在于要将钢加热到某一温度使其碳化物和其它合金元素完全溶解于奥氏体基体中，然后快速冷却，使得钢中的碳与合金来不及析出，从而获得均匀的奥氏体组织。图1显示了奥氏体不锈钢的各析出相的温度范围。如图1所示，奥氏体不锈钢的固溶温度范围为1010-1150℃，高Cr碳化物的析出温度(敏化温度)范围则为450-850℃。现有的奥氏体不锈钢生产线之所以无法避免高Cr碳化物析出的原因在于：1)轧制过程中的温降大；2)精轧前后卷取的炉温为1000℃，而终轧温度在900-1000℃范围之内，无法保证奥氏体的固溶温度1010-1150℃；3)轧后的冷却速率较低(30-50℃/s)，使得钢带从终轧温度900-1000℃降低至卷取温度600-700℃的时间较长，在此过程中容易析出碳化物；4)卷取温度为600-700℃，卷取后存储，使得钢带长时间处于奥氏体不锈钢的高Cr碳化物的析出温度范围之内，由此造成碳化物析出。
综上所述，在现有的炉卷轧机轧制奥氏体不锈钢的生产线上，热轧奥氏体不锈钢中难以避免高Cr碳化物的析出，为此需要进行后续的离线固溶工艺来阻止这种情况发生。然而，用于离线固溶的退火炉的燃气消耗大，投入成本高，不利于企业的成本控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法。该方法省去了轧后的离线固溶退火工序，既确保了轧制的固溶温度，又避免了钢带在高Cr碳化物的析出温度(即敏化温度)范围内进行卷取，以减少钢带内碳化物的析出，减少钢带内贫Cr区的产生，从而软化了热轧钢带，降低了能源消耗，进而保证了钢带的产品质量，节省了生产成本。
为了实现上述目的，本发明提出了一种用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其包括步骤：
(1)加热板坯：控制加热温度为1150-1250℃；
(2)粗轧：控制粗轧轧制速度为2.5-5.5m/s；
(3)精轧：控制精轧轧制速度为5-8m/s，同时控制精轧机前、后的卷取炉的温度为1100-1220℃；
(4)冷却：先空冷至920-1050℃，然后以200-300℃/s的速度快速冷却；
(5)卷取：控制卷取温度＜450℃。
在高温下，奥氏体不锈钢的变形抗力大。如果加热温度不足，就不能保证轧后钢带的塑性。另外，当钢带中的成分控制不当，则会在高温下会出现第二相σ相。倘若加热温度超过1250℃，钢带中的σ相会大幅度地增加。在加热温度超过1250℃的情况下轧制反而会恶化钢带的塑性，容易引起钢带边裂和表面缺陷。为此，在上述步骤(1)控制加热温度在1150-1250℃范围之间。
基于本发明的技术方案，在上述步骤(2)中的粗轧轧制速度设定为2.5-5.5m/s。较之于现有技术中通常采用的1.6-3m/s的粗轧轧制速度，上述步骤(2)中的粗轧轧制速度更快，缩短了轧制所需的时间。
另外，在轧制过程中奥氏体不锈钢的温降是不可避免的。在实际情况中，由于精轧的终轧温度不高，因此，仅通过轧制热难以实现碳化物的完全固溶。在上述步骤(3)中需要控制精轧机前、后的卷取炉的温度为1100-1220℃，以此来提高精轧的终轧温度，使其达到碳化物的固溶温度，从而确保碳化物全部固溶于钢带中。
在上述步骤(4)和步骤(5)中，轧后钢带空冷至920-1050℃，然后以200-300℃/s的冷却速率将钢带快速冷却至不到450℃进行卷取，使得在轧制过程中已溶解的碳化物固溶在奥氏体中难以析出。通过这样的超快速冷却方式获得的钢带中的晶粒度与采用离线固溶工序后的钢带的晶粒度相当。这样，通过控制加热温度，轧制速度，卷取炉温度，冷却速率，冷却温度和卷取温度即可直接在热轧生产线上实现奥氏体不锈钢带的在线固溶处理，并且避免了钢带中高Cr碳化物的析出。
进一步地，在上述步骤(2)中，控制各粗轧轧制道次之间的间隙时间为6-9s。
在上述步骤(2)中的各粗轧轧制道次的间隙时间相应地缩短，由现有技术中常规的轧制道次的间隙时间9-12s缩短至6-9s。
进一步地，在上述步骤(3)中，控制各精轧轧制道次之间的间隙时间为3.8-5s。
同样地，在上述步骤(3)中的各精轧轧制道次的间隙时间也相应地缩短为3.8-5s。
进一步地，在上述步骤(2)中，控制粗轧的开轧温度为1080-1130℃，以使得钢带在粗轧开始时处于固溶温度范围之内。
进一步地，在上述步骤(3)中，控制精轧的开轧温度为1060-1150℃，终轧温度为1010-1150℃，以确保钢带中的碳化物完全固溶。
进一步地，在上述步骤(3)中，在带钢从精轧机前的卷取炉出来以后、进入精轧机之前，对带钢进行高压水除鳞，以减少钢带表面的氧化铁皮，提高钢带的表面质量。
进一步地，在上述步骤(1)和步骤(2)之间还具有步骤(1a)：对板坯进行高压水除鳞，用来减少钢带表面的氧化铁皮，从而降低钢带表面缺陷率，进而提升钢带的产品质量。
进一步地，在上述步骤(2)和步骤(3)之间还具有步骤(2a)：剪切带钢头尾，以获得板形更好且表面质量更佳的钢带终端产品。
进一步地，在上述步骤(5)后还具有步骤(6)：对带钢进行离线酸洗，用来有效地清除带钢表面的氧化铁皮。
不同于现有技术中的奥氏体不锈钢带轧制方法，本发明所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法避免采用离线固溶工艺，而是通过调整炉卷机的工艺参数，控制各轧制阶段的轧制速度和温度，以保证轧制固溶温度，从而利用轧制热和轧制时间将碳化物完全溶解于奥氏体中，并利用快速冷却的方式来避免钢带在敏化温度范围内进行卷取，减少了钢带中的碳化物的析出，由此软化了热轧带钢，减少了带钢中贫Cr区的产生。由于节省了后续的离线固溶工艺，也就是说，可以在热轧生产线上直接对进行奥氏体不锈钢带进行在线固溶处理，因此，在确保了奥氏体不锈钢带的组织性能和力学性能的前提下，既节省了大量的热能消耗，降低了生产成本，又简化了生产工艺步骤，提高了生产效益。
本发明所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法省去了轧后的离线固溶工艺，减少了生产线的热能消耗，降低了生产成本。
另外，本发明所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法既保证了轧制的固溶温度，又避免了不锈钢带在高Cr碳化物的析出温度(即敏化温度)范围内进行卷取，以减少钢带内碳化物的析出，减少钢带内贫Cr区的产生，从而软化了热轧钢带，进而保证了钢带的产品质量。
此外，本发明所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法的工艺步骤简化、能耗省、成本低且效率高。
附图说明
图1显示了奥氏体不锈钢的各析出相的温度范围。
图2为本发明所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法在一种实施方式下的工艺流程图。
图3为通过现有技术的不锈钢带的轧制方法中的热轧工艺而获得的奥氏体不锈钢带的微观组织图。
图4为通过现有技术的不锈钢带的轧制方法中的离线固溶工艺而获得的奥氏体不锈钢带的微观组织。
图5为由本发明实施例A2的方法获得的奥氏体不锈钢带的微观组织。
具体实施方式
下面将结合附图说明和具体的实施例对本发明所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
图2显示了本发明所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法在一种实施方式下的工艺流程。
如图2所示，沿着钢带的行进方向X依次地设置有加热设备1、第一高压水除鳞系统2、立辊轧机3、粗轧机4、剪切设备5、第一卷取炉6、第二高压水除鳞系统7、精轧机8、第二卷取炉9，冷却系统10及卷取机11。
实施例A1-A5和对比例B1-B2
如图2所示，按照下列步骤制造本发明实施例A1-A5中的奥氏体不锈钢带：
(1)加热板坯：加热设备1加热板坯，并控制加热温度为1150-1250℃；
(2)通过第一高压水除鳞系统2对板坯进行高压水除鳞；
(3)通过立辊轧机3轧制板坯；
(4)粗轧：通过粗轧机4轧制板坯以获得钢带，粗轧的开轧温度为1080-1130℃，控制粗轧各道次的轧制速度为2.5-5.5m/s，并控制各粗轧轧制道次之间的间隙时间为6-9s；
(5)利用剪切设备5剪切带钢头尾；
(6)精轧：通过精轧机8轧制钢带，精轧的开轧温度为1060-1150℃，终轧温度为1010-1150℃，控制精轧各道次的轧制速度为5-8m/s，同时控制设置于精轧机8前的第一卷取炉6和设置于精轧机8后的第二卷取炉9的温度为1100-1220℃，并控制各精轧轧制道次之间的间隙时间为3.8-5s，在带钢从精轧机8前的第一卷取炉6出来后至进入精轧机8前的过程中，通过第二高压水除鳞系统7对带钢进行高压水除鳞；
(7)冷却：通过冷却系统10，先将钢带空冷至920-1050℃，然后以200-300℃/s的速度对钢的进行超快速冷却；
(8)卷取：运行卷取机11，并控制卷取温度＜450℃；
(9)对带钢进行离线酸洗，以获得成品规格厚度为3.0mm的奥氏体不锈钢带。
上述实施例中的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法的具体工艺参数如表1所示。
对比例B1和B2的相关工艺参数详见表1。另外，对比例B1和B2在进行了表1所示的步骤(8)后，还需进行离线固溶步骤。
表1列出了实施例A1-A5和对比例B的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法的具体工艺参数。
表1.
对实施例A1-A5和对比例B1-B2的奥氏体不锈钢带取样后，对样品进行力学性能测试，测试后的力学性能参数如表2所示。
表2列出了实施例A1-A5和对比例B1-B2的奥氏体不锈钢带的力学性能参数。
表2.
序号 屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 延伸率(％) 晶粒度
A1 355 728 59 8.0
A2 338 720 54 8.0
A3 348 730 62 8.5
A4 340 709 60 8
A5 370 715 59 8.5
B1 485 780 62 8.5
B2 360 710 59 9.0
由表2可以看出，相较于对比例B1和B2，实施例A1-A5的奥氏体不锈钢带的屈服强度、抗拉强度、延伸率以及晶粒度均与其相当。由此说明，基于本发明的技术方案，实施例A1-A5在省去了对比例B1和B2所采用的轧后离线固溶工艺的情况下，仍能有效地保证奥氏体不锈钢带的组织性能和力学性能，这样，既减少钢带内碳化物的析出，减少钢带内贫Cr区的产生，从而软化了热轧钢带，进而保证了钢带的产品质量，又降低了能源消耗，从而节省了生产成本，进而提高了生产效益。
图3和图4分别显示了通过现有技术的不锈钢带的轧制方法中的热轧工艺和离线固溶工艺获得的奥氏体不锈钢带的微观组织。
如图3所示，经热轧工艺后的奥氏体不锈钢微观组织不均匀，晶界有明显碳化物析出，晶粒度7.0。
如图4所述，经离线固溶处理后的奥氏体不锈钢的微观组织晶界清晰完整，组织均匀良好，晶粒度8.5。
图5则显示了由实施例A2的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法获得的奥氏体不锈钢带的微观组织。
如图5所示，由实施例A2的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法的奥氏体不锈钢的微观组织晶界清晰完整，组织也均匀良好。其中，该奥氏体不锈钢中的晶粒度与图4所示的奥氏体不锈钢中的晶粒度相当。
本发明所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法生产成本低且工艺步骤能耗省，为此由本发明所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法获得的奥氏体不锈钢的生产成本更为经济，适用范围也更广。
需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)加热板坯：控制加热温度为1150-1250℃；
(2)粗轧：控制粗轧轧制速度为2.5-5.5m/s；
(3)精轧：控制精轧轧制速度为5-8m/s，同时控制精轧机前、后的卷取炉的温度为1100-1220℃；
(4)冷却：先空冷至920-1050℃，然后以200-300℃/s的速度快速冷却；
(5)卷取：控制卷取温度＜450℃。
2.如权利要求1所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，控制各粗轧轧制道次之间的间隙时间为6-9s。
3.如权利要求1所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，控制各精轧轧制道次之间的间隙时间为3.8-5s。
4.如权利要求1所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，控制粗轧的开轧温度为1080-1130℃。
5.如权利要求1所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，控制精轧的开轧温度为1060-1150℃，终轧温度为1010-1150℃。
6.如权利要求1所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，在带钢从精轧机前的卷取炉出来以后、进入精轧机之前，对带钢进行高压水除鳞。
7.如权利要求1所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其特征在于，在所述步骤(1)和步骤(2)之间还具有步骤(1a)：对板坯进行高压水除鳞。
8.如权利要求1所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其特征在于，在所述步骤(2)和步骤(3)之间还具有步骤(2a)：剪切带钢头尾。
9.如权利要求1所述的用炉卷机轧制奥氏体不锈钢带的方法，其特征在于，在所述步骤(5)后还具有步骤(6)：对带钢进行离线酸洗。
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