CN107406902A - 用于生产不锈钢制的股坯的方法以及由不锈钢制的股坯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过将初坯冷成型成冷作硬化的股坯并随后将股坯退火而生产不锈钢制的股坯的方法。为了提供相应的用于生产不锈钢制的股坯的方法——该方法能够实现生产既具有高抗拉强度又具有高延伸率的不锈钢制的股坯，根据本发明提出了在股坯的退火过程中将股坯加热到400℃至460℃范围内的温度，其中，冷作硬化的股坯在加热过程期间被保护气体气氛包围。

Description

用于生产不锈钢制的股坯的方法以及由不锈钢制的股坯
技术领域
本发明涉及通过将初坯(Luppe)冷成型成冷作硬化的股坯并随后将股坯退火而生产不锈钢制的股坯的方法。
本发明还涉及通过这样的方法生产的由不锈钢制的股坯。
背景技术
股状的不锈钢产品即尤其是型材、棒材和管材通常通过将本申请中称为初坯的半成品冷成型成真正的股坯而生产。
初坯在冷成型中除了其尺寸的改变以外还经受冷作硬化。
因此，不锈钢制的股坯通过冷成型得到通过热成型不能获得的性质。尤其是通过冷成型可以生产具有高抗拉强度的股坯，这通过其他方式不能实现或者只能困难地实现。与此相对，冷成型的不锈钢制的股坯的延伸率与通过其他成型方法生产的股坯相比更小。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种生产不锈钢制的股坯的方法，该方法能够实现生产既具有高抗拉强度又具有高延伸率的不锈钢制的股坯。此外，本发明的任务还包括提供一种既具有高抗拉强度又具有高延伸率的不锈钢制的股坯。
上述任务的至少之一借助通过将初坯冷成型成冷作硬化的股坯并随后将股坯退火而生产冷作硬化的不锈钢制的股坯的方法实现，其中，在股坯的退火过程期间将股坯加热到400℃至460℃范围内的温度，其中，冷作硬化的股坯在加热过程期间被保护气体气氛包围。
以这种方式生产的不锈钢制的冷作硬化的股坯出人意料地具有高的延伸率，其中，通过冷成型获得的高抗拉强度同时得以保持，甚至进一步得以改善。
这尤其是出人意料的，因为不锈钢制的股坯的退火在现有技术中总是使用所谓的软退火或者再结晶退火，也就是说以便降低抗拉强度，其大多有利于股坯在其他冷成型步骤中的可加工性。
如果在本申请中说明股坯在退火过程期间的温度，那么该说明指的是冷作硬化的股坯的表面温度。
本申请的意义上的冷成型方法是其中将初坯即半成品在低于所用的不锈钢的再结晶温度的温度下成型的所有成型方法。
在本申请的意义上，冷成型尤其通过皮尔格式冷轧或者冷拉进行。
尤其是，为了生产不锈钢制的精密管材，将膨胀的空心管状初坯作为半成品在完全冷却的状态下通过压应力进行冷碾压。在这种情况下，将初坯成型成具有限定的缩小的外直径和限定的壁厚的管材。
为此，在皮尔格式冷轧(也被称为冷皮尔格加工)过程中将初坯在标定的、即具有所生产的管材的内直径的轧制心轴上推动，并且在此过程中在外部由两个标定的、即限定了所生产的管材的外直径的轧辊包围并且在纵向方向上通过轧制心轴辗轧。
在皮尔格式冷轧过程期间，初坯沿向着轧制心轴的方向或者沿离开轧制心轴的方向进行逐步进给。在两个进给步长之间将轧辊在心轴上转动并因此初坯发生运动，并且初坯被碾轧。在具有在其上转动式固定的轧辊的辊架的每个返回点上，轧辊将初坯释放，并将其为了另一步骤沿向着压具(即轧制心轴或者轧辊)的方向进给。
初坯在心轴上的进给借助平移驱动的进给夹紧滑道进行，该进给夹紧滑道在平行于轧制心轴的轴线的方向上进行平移运动并将该平移运动转移到初坯上。
此外在进给过程期间使初坯围绕其纵轴线转动，以实现初坯的均匀的辗轧。通过对每个管区段的多次辗过，实现了管材的均匀的壁厚和圆度以及均匀的内直径和外直径。因此，进给步长通常小于辊架在两个返回点之间的总行程。
与此相对，在冷拉(另一种在这里示例性考虑的冷成型方法)过程中，将股状的初坯穿过拔丝模并因此成型和重新定尺寸，该拔丝模具有比初坯的外直径更小的内直径。
根据所使用的模具，在拉制管材的情况下，分为所谓的空心拉制和所谓的抽芯或者杆式拉制，在空心拉制的情况下仅仅用前述的拔丝模(也称为拉环、拉孔或者拉模)改型，在抽芯或者杆式拉制的情况下还通过布置在初坯内部的抽芯限定所拉制的管材的内直径和壁厚。
本申请的意义上的抗拉强度指的是在拉伸试验中由试样即将断裂时达到的最大拉力相对于试样的初始横截面计算得出的应力。抗拉强度的量纲是单位面积的力。
本申请的意义上的延伸率指的是在力的作用下拉至断裂的股坯的相对于起始测量长度的永久伸长。该延伸率也称为断裂伸长率或者延伸极限。断裂伸长计算为断裂后的永久长度变化除以力作用之前的起始长度得到的商。这得出一个无量纲的量并且经常用百分数表示。
令人惊讶的是在所给出的400℃至460℃的温度范围内，股坯通过冷成型的硬化(即所获得的高抗拉强度)通过退火进一步提高，同时不明显降低延伸率。
由本申请人在冷成型后在该温度范围内进行退火的股坯的宏观或者微观变化并非可确定的。
在410℃至450℃的范围内，优选在435℃至445℃的范围内并且特别优选在440℃实现抗拉强度的特别有利的改善，同时与完全省去了冷成型后的退火的冷成型方法相比保持高的延伸率。
为了使退火过程中不锈钢材料的氧化处在最小程度，在保护气体气氛中进行退火，该保护气体气氛在退火过程期间将股坯包围。该保护气体气氛在一种实施方式中有利地具有氩气，优选具有大于95体积％的氩气份额。
在本发明的一种实施方式中，退火过程中的保护气体气氛的氧含量小于50ppm，优选小于15ppm并且特别优选小于10ppm。于是可以忽略股坯表面的氧化过程。
在本发明的一种实施方式中，保护气体气氛的露点在大气压(1013mbar)下处于-40℃或者更低的温度，优选-50℃或者更低的温度。
尽管认为在根据本发明的温度下在所有不锈钢材料的情况下都存在所述的退火效果，但是发明人尤其明确地对于奥氏体不锈钢证明了这一点。
在这里，在本申请的意义上的奥氏体不锈钢指的是铁合金的一种立方-面心混合晶体，尤其是γ混合晶体。
尤其是在如下的不锈钢的情况下存在该效果：它具有不超过0.06重量％的份额的碳、不超过2重量的份额％的锰、不超过0.7重量％的份额的硅、16重量％至20重量％的份额的铬和2.0重量％至2.6重量％的份额的钼，其余为铁和不可避免的杂质。
本申请的意义上的股坯是一种具有与其横截面相比较大的、尤其是大很多的长度的工件。股坯的示例为型材、棒材，尤其是圆棒和管材。
尽管根据本发明的方法可以应用于所有类型的股坯，但是它在生产管材的情况下特别有利。尤其在医学植入领域中，但是也作为用于不同应用目的的高压导管，需要具有高抗压强度并且同时具有高延伸率的管材。
尽管人们起初可能认为在根据本发明的温度下的所述退火效果只有在薄壁的冷作硬化不锈钢管材的情况下才存在，但是已出人意料地表明在具有实心横截面的棒状冷作硬化股坯的情况下、尤其是在厚壁管材的情况下也存在该效果。在用于流体输送的高压技术中需要这样的厚壁管材。在管状股坯的情况下，初坯和生产的股坯具有内直径和外直径。其中，内直径为外直径的一半或者更小、优选为外直径的三分之一或者更小的管材被认为是耐高压的，并且在本申请的意义上称为高压管材。
上述任务的至少之一还通过一种通过上述方法的一种实施方式生产的不锈钢制的股坯来解决。
在这种情况下，在本发明的一种实施方式中，冷作硬化的股坯为具有内直径和外直径的管材，其中，内直径为外直径的一半或者更小，优选为外直径的三分之一或者更小。
本发明的其他优点、特征和应用可能参照对示例的下列说明阐述。
附图说明
图1示出根据本发明一种实施方式生产不锈钢管材的方法的流程图。
具体实施方式
在一个试验中，由具有不超过0.06重量％的份额的碳、不超过1.8重量％的份额的锰、不超过0.7重量％的份额的硅、11重量％的份额的镍、17重量％的份额的铬和2.3重量％的份额的钼、其余为铁和不可避免的杂质的根据DIN 1.44/41的奥氏体不锈钢生产管材作为初坯。
首先将该初坯通过皮尔格式冷轧辊冷碾压成定好尺寸的不锈钢管材。
这样轧制的管材具有25.0％的延伸率A(H)和762N/mm2的抗拉强度Rp 0.2。
随后将该皮尔格式冷轧管材在氩气份额大于95体积％的保护气体气氛中在440℃的温度下退火。在这里，保护气体气氛中的氧含量小于10ppm。
经过退火的管材在退火后具有15.1％的延伸率A(H)。抗拉强度Rp 0.2为812N/mm2。
为了阐明，下面参照图1的流程图再次短暂总结根据本发明生产不锈钢管材的方法。
首先在步骤1中作为初始原料提供奥氏体不锈钢制的管材作为初坯。该不锈钢除了铁和不可避免的杂质以外含有不超过0.06重量％的份额的碳、不超过1.8重量％的份额的锰、不超过0.7重量％的份额的硅、11重量％的份额的镍、17重量％的份额的铬和2.3重量％的份额的钼。然后该初坯通过步骤2中的皮尔格式冷轧冷成型为定好尺寸的管材。
然后将生产的管材在步骤3中在具有大于95体积％的氩气份额以及保护气体气氛中的氧含量小于10ppm的保护气体气氛中在440℃的温度下退火。
为原始公开的目的要指出的是，由本申请说明书、附图和权利要求书为本领域技术人员呈现的全部特征(即使它们仅仅与特定的其他特征相关联地进行了具体说明)可以单独地以及以任意的组合方式与这里公开的其他特征或者特征组进行组合，只要没有明确将其排除或者除非技术状况使得这种组合是不可能的或者无意义的。在这里为了说明书的简短和可读性，省略了对所有可以考虑的特征组合的全面的明确呈现。
尽管在附图中和以上说明中呈现和描述了本发明，但是这种呈现和描述仅仅是示例性进行的，并且不视为对权利要求限定的保护范围的限制。本发明不限于所公开的示例。
对于本领域技术人员而言，由附图、说明书和所附的权利要求可以得出公开的示例的变型。在权利要求中，术语“具有”不排除其他元件或者步骤，并且不定冠词“一”或者“一个”不排除复数。特定特征记载于不同的权利要求中这一事实不排除它们的组合。权利要求中的附图标记不视为对保护范围的限制。

Claims (13)

1.通过将初坯冷成型成冷作硬化的股坯并随后将股坯退火而生产不锈钢制的股坯的方法，其特征在于，在股坯的退火过程中将股坯加热到400℃至460℃范围内的温度，其中，冷作硬化的股坯在加热过程期间被保护气体气氛包围。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将股坯加热到410℃至450℃的范围内的温度、优选435℃至445℃的范围内的温度，并且特别优选加热到440℃。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还具有在加热后将股坯冷却的步骤，其中，股坯在冷却过程期间被保护气体气氛包围。
4.根据以上权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，保护气体气氛具有氩气，优选具有大于95体积％的氩气份额。
5.根据以上权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，保护气体气氛具有小于50ppm、优选小于15ppm并且特别优选小于10ppm的氧含量。
6.根据以上权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，保护气体气氛的露点在大气压下处在-40℃或者更低的温度，优选处在-50℃或者更低的温度。
7.根据以上权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，初坯的材料为奥氏体不锈钢。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，不锈钢具有不超过0.06重量％的份额的碳、不超过2重量％的份额的锰、不超过0.7重量％的份额的硅、16重量％至20重量％的份额的铬和2.0重量％至2.6重量％的份额的钼，其余为铁和不可避免的杂质。
9.根据以上权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，股坯为管材。
10.根据以上权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，初坯和股坯以具有内直径和外直径的管材的形式存在，其中，通过冷成型构造如下管材：所述管材的内直径为外直径的一半或者更小，优选为外直径的三分之一或者更小。
11.根据以上权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，冷成型通过皮尔格式冷轧进行。
12.通过根据以上权利要求中任意一项所述的方法生产的不锈钢制的股坯。
13.根据权利要求12所述的不锈钢制的股坯，其特征在于，股坯为具有内直径和外直径的管材，其中，内直径为外直径的一半或者更小，优选为外直径的三分之一或者更小。
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