CN109207852A - 一种高温网带用不锈钢丝及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温网带用不锈钢丝及其制造方法，其中高温网带用不锈钢丝按重量百分比计，含有如下成分：C≤0.25％，Si≤3.00％，Mn≤2.00％，P≤0.045％，S≤0.03％，Cr 23.00‑26.00％，Ni 19.00‑22.00％，Cu 0.5‑0.7％，Mo 0.5‑0.7％，余量铁和不可避免的杂质，制造方法包括对原材料进行3道次拉拔，拉制成品规格、用硫酸电解液对不锈钢丝进行酸洗、将酸洗后的不锈钢丝进行水洗、用预热炉对不锈钢丝进行烘干处理、退火以及将退火后的不锈钢丝冷却，盘卷、包装得成品。本发明制造得到的不锈钢丝表面光亮、外观无缺陷、抗拉强度好、延伸好、耐高温、耐腐蚀。

Description

一种高温网带用不锈钢丝及其制造方法

技术领域

本发明涉及奥氏体不锈钢线材(线材)冷加工后的处理，具体涉及一种高温网带用不锈钢丝及其制造方法。

背景技术

高温网带主要用在金属退火炉上，耐受高温的同时能承受较重的物品，并且能防止物体滑落网带，高温网带作为金属热处理炉最常用的部件之一，过去使用的材质主要是2520双相不锈钢和304奥氏体不锈钢。长期以来，因其单位价格高，工况不稳定，寿命短等因素，导致了热处理成本的提高，因此，高温网带的制作过程中对原材料的选择以及方法技术的确定有严格的要求。本发明中采用314奥氏体不锈钢取代原有的两种不锈钢作为高温网带用不锈钢丝，牌号为1Cr25Ni20Si2，属于高压耐热不锈钢，耐高温抗氧化性强，抗蠕变性能好。314不锈钢中镍、铬含量都比较高，为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。314不锈钢是310不锈钢的衍生品，在310不锈钢的基础上增加Si元素，从而提高材料的耐热性，从而形成314不锈钢。而且传统的高锰不锈钢线材或钢丝不是耐腐蚀性的材料，在冷加工的状态下，具有足够的冷加工性和超非磁性性，在冷加工后不进行任何处理，此外，利用传统技术，钢丝的截面形状在制造时被压碎或发生缺陷，因此，不能基本制造具有复杂近净形状的具有改进横截面的软钢丝圈，因此，本发明考虑通过采用314奥氏体不锈钢作为高温网带用不锈钢丝可以有效地解决寿命短、成本高的问题。

技术方案

本发明主要解决的技术问题是提供一种提供一种高温网带用不锈钢丝的制造方法，为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种不锈钢丝，该不锈钢丝由以下的重量百分比的合金元素组成：C≤0.25％，Si≤3.00％，Mn≤2.00％，P≤0.045％，S≤0.03％，Cr23.00-26.00％，Ni 19.00-22.00％，Cu 0.5-0.7％，Mo 0.5-0.7％，余量铁和不可避免的杂质。

一种高温网带用不锈钢丝的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)以φ5.5mm的314不锈钢丝盘圆为原材料；

(2)对原材料进行3道次拉拔，拉制成品规格。第一次拉拔的减面率为23-25％；第二次拉拔的减面率为8-10％；第三次拉拔的减面率为5-8％；

(3)用硫酸电解液对不锈钢丝进行酸洗，酸洗用硫酸电解液其浓度为10％-20％；

(4)将酸洗后的不锈钢丝进行水洗；

(5)用预热炉对不锈钢丝进行烘干处理，预热炉长约1m，烘干温度为350℃-400℃，走线速度为4-6m/min；

(6)烘干后的不锈钢丝经退火炉进行退火，所述退火炉中分六个温度区域，温度区域每段长约1m，温度分别为1070℃、1080℃及1090℃，同时通入氨气，氨气分解成氢气和氮气混合气体，来防止退火过程中的氧化，走线速度为4-6m/min；

(7)将退火后的不锈钢丝冷却，盘卷、包装得成品。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明制造得到的高温网带用不锈钢丝，表面光亮，外观无缺陷，抗拉强度好，延伸好，耐高温，耐腐蚀，其力学性能为：抗拉强度680-730MPa，延伸率35-45％，硬度HV：150-250，因此本发明的奥氏体不锈钢线材(线材)能够大大提高奥氏体的稳定性，并确保冷加工性和处于冷加工状态且不受任何影响的超非磁性性能。

实施例

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定，以下结合实例对本发明做进一步详细描述。

一种不锈钢丝，该不锈钢丝由以下的重量百分比的合金元素组成：C 0.04％，Si2.22％，Mn 1.55％，P 0.026％，Cr 24.06％，Ni 19.14％，Cu 0.6％，Mo 0.6％，余量铁和不可避免的杂质。

该实施例的钢是含有Cr的高铬基奥氏体不锈钢，其质量为23％或更多(优选最高达到重量百分比的26.00％)，在极端环境(应力腐蚀开裂的严重环境)中发生的应力腐蚀开裂的问题，这是传统的高铬基不锈钢或传统技术无法应付的问题。通过本实施例的高铬基奥氏体不锈钢，在极端环境中也能确保应力腐蚀开裂抗力，这是迄今为止没有考虑到的。通过发明人的调查，可以清楚地看出，当适量的Cu、Ni和Mo元素加入到高纯高铬奥氏体钢中时(除此之外也可以再加入Ta、Nd等元素)，C的协同作用显著提高了应力腐蚀抗裂性。

此外，通过发明人的调查可以得出，通过处理作为有效元素的Fe作为杂质元素，并限制杂质元素的含量来显著地提高3种元素的协同效应，特别是Fe、Sn、Sb、Pb、As等以获得高铬基奥氏体不锈钢的高纯度。虽然从700°-750°的高温环境下为保持强度增加C和N是必需的，但是在晶界上析出铬基碳氮化物会引起应力腐蚀开裂，产生粗碳氮化物的Fe的量被减少到可能的程度，并且与之结合，也可以减少可能削弱晶界并引起应力腐蚀开裂的杂质的量。结果，可以抑制由晶界上的铬基碳氮化物的析出所引起的应力腐蚀开裂。

C是形成碳化物、稳定奥氏体结构、提高高温强度和金属结构在高温下稳定的必要元素，然而，当C含量大于0.25％时，高铬基奥氏体不锈钢在高温下难以保持其高温蠕变强度和良好的金属结构，因此，C含量为0.03％以上，优选为0.04％以上，且在0.25％以下时能够最大程度的保持高铬基奥氏体不锈钢的稳定性。

Si是一种在炼钢过程中起到脱氧剂作用的元素，并防止高温下的蒸汽氧化，然而，当Si含量小于0.10％时，不能充分地获得加成效果，因此，Si含量优选为2.22％，但也不能超过3.00％的重量百分比为佳。

Mn是通过用S作为杂质元素形成MnS而使S无害的元素，有助于提高热加工性，以及在高温下稳定金属结构，当在高铬基奥氏体不锈钢中加入Mn，这是保证强度的必要条件时，加入Mn是特别有效的，当Mn含量小于0.10％时，不能充分地获得加成效应，因此，Mn含量优选为0.30％以上，最佳重量百分比为1.55％，且不超过2.00％。

P是一种杂质元素，干扰了可加工性和焊接性，优选地，P含量尽可能低，甚至可以达到0％，然而，P可能不可避免地从钢原料(原料矿石、废料等)中混入，P含量降低到0.0026％以下将大大增加生产成本，因此，从生产成本的角度来看，P含量可以是,0.03以下，优选为0.026％。

Cr是高铬基奥氏体不锈钢的主要元素，有助于提高高温耐腐蚀性和耐应力腐蚀开裂性，以及改善具有Cr碳氮化物的金属结构的强度和稳定性，特别是在耐高温腐蚀和耐应力腐蚀开裂的情况下，当Cr含量小于23.00％时，不能获得足够的耐高温腐蚀性和抗应力腐蚀开裂性，因此，Cr含量为23.00％以上，优选为24.06％，且当Cr含量超过26.00％时，形成一个脆性相，如α相，从而使高温强度、韧性、可加工性和可焊性劣化，因此，Cr含量优选为26.00％或更少能够增加耐高温腐蚀性和抗应力腐蚀开裂性的力学性能。

Ni是奥氏体不锈钢的主要元素，有助于提高高温强度和可加工性，并有助于在高温下稳定金属结构，特别地，在具有高铬含量的奥氏体不锈钢的情况下，需要添加相当量的Ni以在高温下稳定金属结构，并且抑制脆性相的析出。当Ni含量为19.00％或更少时，不能充分地获得加成效果，因此，Ni含量大于19.00％，优选19.14％，且当Ni含量超过22.00％时，高温强度、焊接性和经济性均降低，因此，Ni含量为,22.00％或更少为佳。

Cu是可选元素，在高温下稳定为细小的Cu相，并有助于在650℃或更低的高温范围内提高长期强度，当实施例中的奥氏体不锈钢含有Cu时，从进一步获得上述效果的角度来看，Cu含量优选为0.5％以上，更优选为0.6％，当Cu含量超过,0.7％时，可加工性、蠕变延性和强度降低，因此，Cu含量为,0.7％或更少，优选为0.65％或更少。

钼是提高高温强度、耐腐蚀性和抗应力腐蚀开裂性的有效成分，Mo是一种在高温下长时间形成碳化物稳定的元素，在实施例中含有Mo的奥氏体不锈钢的情况下，从获得更有效的效果的角度来看，Mo含量同样优选为0.5％以上，更优选为0.6％，且当钼含量超过0.7％时，脆性相广泛形成，可加工性、高温强度和韧性劣化，因此，Mo含量为,0.7％或更少，优选为0.65％或更少。

其余为铁和不可避免的杂质，例如S、Nd、Y、Sc、Hf、Re和镧系元素(即La、Ce、Pr、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb)中的任何元素都是可选元素，元素的总含量可以是微量、甚至可以是0％，例如S作为一种杂质元素，它干扰工作性能、焊接性和抗应力腐蚀开裂性，当S含量超过0.020％时，可加工性、焊接性和耐应力腐蚀开裂性显著降低，即使在添加S以改善焊接中熔融金属流动的情况下，S需要以0.020％或更少的含量加入且优选地，S含量尽可能低，甚至可以达到0％，然而，S可能不可避免地从钢源材料(原料矿石、废料等)中混合，S含量降低到0.001％以下将大大增加生产成本，因此，从生产成本的角度来看，S含量可以是0.001％以上；又例如，Co稳定了金属结构，有助于提高高温强度，Co是一个可选元素，Co含量可以是0％，从更有效地获得Co的效果的角度来看，Co含量优选为0.01％以上，更优选为0.03％以上，当含量超过0.80％时，加入效果饱和，而Co含量在生产另一钢时变高，因此，Co含量为0.80％或更少，优选为0.60％或更少；又例如，V是通过与Nb一起形成细碳氮化物来提高高温强度的元素，当V含量小于0.01％时，不能获得组合加Nb的组合效果，因此，V含量为0.01％以上，优选为0.03％以上，当V含量超过0.70％时，强度或应力腐蚀开裂阻力减小，因此，V含量为0.70％或更少，优选为0.60％或更少；又例如，Nb是通过与V形成良好的碳氮化物而提高高温强度的一种元素，并且通过抑制在晶界上沉积铬基碳氮化物，也有助于提高应力腐蚀开裂抗力，当Nb含量小于0.15％时，不能充分地获得加成效果，因此，Nb含量为0.15％以上，优选为0.20％以上，当Nb含量超过1％时，沉淀块状沉淀以降低强度、韧性和耐应力腐蚀开裂性，因此，Nb含量为1％或更少，优选为0.90％或更少，更优选为0.80％或更少，并且进一步优选为0.70％或更少；又例如，铝是一种在炼钢过程中起到脱氧作用的元素，用来净化钢，当Al含量小于0.001％时，不能充分地获得钢的提纯。因此，Al含量为0.001％以上，优选为0.003％以上。

以上都是在含有Cr的高铬基奥氏体不锈钢中可能含有的杂质的情况，作为本申请的实施例的可能情况予以展示。

一种高温网带用不锈钢丝的制造方法，包括以下步骤：

(1)以φ5.5mm的314不锈钢丝盘圆为原材料；

(2)对原材料进行3道次拉拔，拉制成品规格。第一次拉拔由φ5.5mm拉拔至φ4.2mm，拉拔的减面率为23.6％；第二次拉拔由φ4.2mm左右拉拔至φ3.8mm左右，拉拔的减面率为9.5％；第三次拉拔由φ3.8mm左右拉拔至φ3.5mm左右，拉拔的减面率为7.9％。；

(3)用硫酸电解液对不锈钢丝进行酸洗，酸洗用硫酸电解液其浓度为15％；

(4)将酸洗后的不锈钢丝进行水洗；

(5)用预热炉对不锈钢丝进行烘干处理，预热炉长约1m，烘干温度为400℃，走线速度为5m/min；

(6)烘干后的不锈钢丝经退火炉进行退火，所述退火炉中分六个温度区域，温度区域每段长约1m，温度分别为5段1070℃及1段1080℃，同时通入氨气，氨气分解对退火过程进行保护，走线速度为5m/min；

(7)将退火后的不锈钢丝冷却，盘卷、包装得成品。

本发明制造得到的高温网带用不锈钢丝，表面光亮，外观无缺陷，抗拉强度好，延伸好，耐高温，耐腐蚀，且其力学性能为：抗拉强度716MPa，延伸率37.5％，硬度HV：216。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高温网带用不锈钢丝，其特征在于，按重量百分比计，含有如下成分：C≤0.25％，Si≤3.00％，Mn≤2.00％，P≤0.045％，S≤0.03％，Cr 23.00-26.00％，Ni 19.00-22.00％，Cu 0.5-0.7％，Mo 0.5-0.7％，余量铁和不可避免的杂质。

2.一种高温网带用不锈钢丝的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)以φ5.5mm的314不锈钢丝盘圆为原材料；

(2)对原材料进行3道次拉拔，拉制成品规格；

(3)用硫酸电解液对不锈钢丝进行酸洗；

(4)将酸洗后的不锈钢丝进行水洗；

(5)用预热炉对不锈钢丝进行烘干处理；

(6)烘干后的不锈钢丝经退火炉进行退火；

(7)将退火后的不锈钢丝冷却，盘卷、包装得成品。

3.根据权利要求2中所述的一种不锈钢丝的制造方法，其特征在于：第一次拉拔的减面率为23-25％；第二次拉拔的减面率为8-10％；第三次拉拔的减面率为5-8％。

4.根据权利要求2中所述的一种不锈钢丝的制造方法，其特征在于：酸洗用硫酸电解液其浓度为10％-20％。

5.根据权利要求2中所述的一种不锈钢丝的制造方法，其特征在于：预热炉长约1m，烘干温度为350℃-400℃。

6.根据权利要求2中所述的一种不锈钢丝的制造方法，其特征在于：所述退火炉中分六个温度区域。

7.根据权利要求6中所述的一种不锈钢丝的制造方法，其特征在于：温度区域每段长约1m，温度为1070℃、1080℃、1090℃，同时通入氨气，氨气分解成氢气和氮气混合气体，来防止退火过程中的氧化。

8.根据权利要求5和7中所述的一种不锈钢丝的制造方法，其特征在于：走线速度为4-6m/min。