CN110343975A - 一种啤酒桶专用奥氏体不锈钢及生产方法 - Google Patents

一种啤酒桶专用奥氏体不锈钢及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种啤酒桶用奥氏体不锈钢及生产方法，啤酒桶用奥氏体不锈钢的化学元素质量百分含量为：C:0.048～0.060％；Si：0.4～0.6％；Mn：1.0～1.3％；P：≤0.045％；S：≤0.006％；Cr：18.0～18.5％；Ni：8.0～8.2％；Cu：0.3～0.4％；N：0.06～0.07％；Mo：≤0.5％；15×10‑4≤B≤35×10‑4，其余为Fe及不可避免的杂质元素。本发明所述的啤酒桶用奥氏体不锈钢，在炼钢阶段通过提高钢液洁净度获得优质原料坯，配合热轧获得表面质量优良的钢卷；同时在冷轧退火过程降低冷退材温，细化晶粒提高屈服强度；此外，通过适宜的成分调控，确保Md30值在‑9～‑13℃，有效减少塑形加工过程中形变诱发马氏体相变转变量。

Description

一种啤酒桶专用奥氏体不锈钢及生产方法
技术领域
本发明涉及一种奥氏体不锈钢及其生产方法，特别涉及一种啤酒桶用奥氏体不锈钢的生产方法，属于不锈钢冶金技术领域。
背景技术
不锈钢啤酒桶美观高雅，整体结构合理，坚固耐用，卫生安全，是国际上啤酒储存运输的流行桶型。由于其外壳、内胆全部采用不锈钢材料制造，加之保温层采用高分子材料注射成型，保温效果极佳，尤其适用于扎啤的保鲜。不锈钢啤酒桶的外壳通常选用SUS3042B优质不锈板拉伸、焊接成型，提手及底圈采用钨极氩弧气体保护焊(TIG)，牢固地焊于桶体，造型设计简洁，线条流畅，是当前啤酒厂家可以选择的物美价廉产品。内胆选用SUS3042B优质不锈钢板，拉伸焊接成型，无卫生死角，内胆出酒口紧靠桶底，不存酒，可承受一定的压强。不锈钢啤酒桶产品可以套装码垛，便于长途运输，稳定可靠，外壳采用厚度1.5mm不锈钢板，更耐碰撞。
然而普通不锈钢生产啤酒桶时，由于固溶处理后304不锈钢组织为过饱和的亚稳态奥氏体，在发生较大程度塑性变形时，容易出现形变诱导马氏体相变。对于啤酒桶加工而言，形变诱导马氏体的出现易导致啤酒桶形变硬化现象的加剧，造成啤酒桶塑变能力下降以及制备过程中的开裂，且在啤酒桶后期服役使用时也易出现延迟开裂以及应力腐蚀状况。
中国专利ZL201610178541.2公布了适用于生产啤酒桶的奥氏体不锈钢及其制造方法，其主要侧重于酸洗、冷退消除钢板带表面的色差问题，对于如何减少形变马氏体的转变量则没有提及。
因此，研究提高304不锈钢产品塑性加工的成形能力及抗开裂、抗腐蚀性能，开发出一种啤酒桶专用奥氏体不锈钢及其生产方法，仍是本领域急需解决的问题之一。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明首先提出一种啤酒桶专用奥氏体不锈钢，该啤酒桶专用奥氏体不锈钢具有抗开裂、抗腐蚀性能的特点。
本发明还提出一种啤酒桶专用奥氏体不锈钢的生产方法，采用该方法生产出的啤酒桶专用奥氏体不锈钢具有抗开裂、抗腐蚀性能的特点。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种啤酒桶用奥氏体不锈钢，所述奥氏体不锈钢的化学元素质量百分含量为：碳C:0.048～0.060％；硅Si：0.4～0.6％；锰Mn：1.0～1.3％；磷P：≤0.045％；硫S：≤0.006％；铬Cr：18.0～18.5％；镍Ni：8.0～8.2％；铜Cu：0.3～0.4％；氮N：0.06～0.07％；钼Mo：≤0.5％；15×10-4≤硼B≤35×10-4，其余为Fe及不可避免的杂质元素；
将上述各原料依次进行AOD炼钢、LF精炼、连铸获得钢坯作为优质原料坯，然后将得到的优质原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧、冷轧退火酸洗，从而得到啤酒桶用奥氏体不锈钢。
优选的，在AOD炼钢还原阶段，使用低铝硅铁进行还原；连铸工序保证大包余钢为5～6t，最小中包吨位占比>85％。
优选的，所述奥氏体不锈钢的Md30值范围在-9～-13℃；其中Md30表示在30％的冷变形下生成50％马氏体的温度；
Md30＝551-462*(C+N)-9.2*Si-8.1*Mn-29*(Ni+Cu)-13.7*Cr-18.5*Mo；
上述C、N、Si、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo分别表示各元素的质量百分数。
优选的，在制得优质原料坯后，去除头尾坯，选用连铸前若干炉的钢坯作为优质原料坯进行热轧；
热轧：将优质原料坯在步进式加热炉内加热到工艺需求温度，经过宽幅轧机热轧制为黑皮卷板；
对热轧后的黑皮卷板在850～1200℃进行固溶热处理，将碳化物重新固溶至基体；
热轧退火酸洗：热轧退火后的黑皮卷板依次经过五个区间的混酸段进行酸洗处理，获得表面质量良好的固溶态白皮不锈钢；
所述酸洗工艺依次分别为：硫酸段：H2SO4≥280g/L；混酸一段：(120～140g/L)HNO3+(30～35g/L)HF；混酸二段：(120～140g/L)HNO3+(30～35g/L)HF；混酸三段：(110～130g/L)HNO3+(30～35g/L)HF；混酸四段：(80～110g/L)HNO3+(25～30g/L)HF；
冷轧：对固溶态白皮不锈钢采用精密轧机，轧制到目标厚度；在经过冷退工艺得到表面质量良好的2B卷；
冷轧退火温度控制在1050±5℃。
优选的，所述优质原料坯单位面积的夹杂物数密度保证在5个/cm2以下；
所述啤酒桶用奥氏体不锈钢的晶粒度保持在7.5～8；抗拉强度≥600Mpa，屈服强度≥250Mpa；粗糙度Ra为0.05～0.12μm。
本发明还提出一种啤酒桶用奥氏体不锈钢的生产方法，将原料依次进行AOD炼钢、LF精炼、连铸获得钢坯作为优质原料坯，然后将得到的优质原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧、冷轧退火酸洗，得到啤酒桶用奥氏体不锈钢；
其中原料按化学元素质量百分含量具体为：碳C:0.048～0.060％；硅Si：0.4～0.6％；锰Mn：1.0～1.3％；磷P：≤0.045％；硫S：≤0.006％；铬Cr：18.0～18.5％；镍Ni：8.0～8.2％；铜Cu：0.3～0.4％；氮N：0.06～0.07％；钼Mo：≤0.5％；15×10-4≤硼B≤35×10-4，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的啤酒桶用奥氏体不锈钢，在炼钢阶段通过提高钢液洁净度获得优质原料坯，配合热轧获得表面质量优良的钢卷；同时在冷轧退火过程降低冷退材温，细化晶粒提高屈服强度；此外，通过适宜的成分调控，确保Md30值在-9～-13℃，有效减少塑形加工过程中形变诱发马氏体相变转变量。
采用本发明提供的上述生产方法得到的奥氏体不锈钢，具有晶粒度适中、性能优良、粗糙度良好表面无瑕疵等优点，并且在塑形加工过程中，变形率达到40％时，形变马氏体体积分数仍<7％，该奥氏体不锈钢适用于啤酒桶的制造。
附图说明
图1为不锈钢啤酒桶底部示意图。
图2为不锈钢啤酒桶示意图。
图3为实施例与比较例变形量与形变马氏体含量的关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例提供了一种啤酒桶用奥氏体不锈钢，其奥氏体不锈钢的化学元素质量百分含量为：碳C:0.049％；硅Si：0.40％；锰Mn：1.06％；磷P：0.033％；硫S：0.0048％；铬Cr：18.39％；镍Ni：8.05％；铜Cu：0.33％；氮N：0.066％；钼Mo：0.04％；硼B：0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
将上述各原料依次进行AOD炼钢、LF精炼、连铸获得钢坯作为优质原料坯，然后将得到的优质原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧、冷轧退火酸洗，从而得到啤酒桶用奥氏体不锈钢。
其中在AOD炼钢还原阶段，使用低铝硅铁，减少含铝元素的带入量；LF精炼软吹18min、镇静20min；纯钙线打入110米，满足对钢液中的夹杂物改性处理；连铸工序大包余钢5.5t，避免大包下渣；最小中包吨位占比88.5％，减少中包液面波动，稳定钢液在中包的流场。
所述奥氏体不锈钢的Md30值为-9.9℃。
在制得优质原料坯后，去除头尾坯，选用连铸前2-10炉的钢坯作为优质原料坯进行热轧；
热轧：将优质原料坯在步进式加热炉内加热到工艺需求温度，经过1780mm宽幅轧机热轧制为黑皮卷板；
热轧退火：对热轧后的黑皮卷板在850～1200℃进行固溶热处理，将碳化物重新固溶至基体，避免敏化现象；
热轧酸洗：热轧退火后的黑皮卷板依次经过五个区间的混酸段进行酸洗处理，获得表面质量良好的固溶态白皮不锈钢；
所述酸洗工艺依次分别为：硫酸段：300g/L H2SO4；混酸一段：120g/LHNO3+30g/LHF；混酸二段：125g/LHNO3+35g/LHF；混酸三段：110g/LHNO3+30g/LHF；混酸四段：90g/LHNO3+25g/LHF；
冷轧：对固溶态白皮不锈钢采用精密轧机，轧制到目标厚度1.45mm；在经过冷退工艺得到表面质量良好的2B卷；
冷轧退火温度控制在1055℃；合理的冷轧压下比55％，酸洗浓度100％命中，确保每颗钢卷晶粒度适中、性能优良、粗糙度良好表面无瑕疵。
经金相显微镜检测，所述原料坯单位面积的夹杂物数密度为4.62个/cm2；
所述啤酒桶用奥氏体不锈钢2B板的晶粒度为7.5；抗拉强度为670Mpa，屈服强度280Mpa；粗糙度Ra为0.10μm。
本实施例通过控制原料组分，增加N含量提高初始屈服强度，加入一定量Cu元素，使产品易于成型同时管控Md30值，且使用去除头尾坯取前2-10炉的钢坯作为原料坯，其表面粗糙度良好表面无瑕疵且夹杂物含量较低，且塑形率达到40％，形变马氏体体积分数仍<7％，该奥氏体不锈钢适用于啤酒桶的制造。
实施例2
本实施例提供了一种啤酒桶用奥氏体不锈钢，其奥氏体不锈钢的化学元素质量百分含量为：碳C:0.057％；硅Si：0.47％；锰Mn：1.15％；磷P：0.032％；硫S：0.0018％；铬Cr：18.28％；镍Ni：8.05％；铜Cu：0.32％；氮N：0.064％；钼Mo：0.02％；硼B：0.0024％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
该奥氏体不锈钢的制备过程与实施例1基本相同，不同之处在于炼钢工序LF精炼软吹20min、镇静25min；连铸工序大包余钢6.0t，最小中包吨位占比90.2％。
所述奥氏体不锈钢的Md30值为-11.7℃，原料坯单位面积的夹杂物数密度为4.00个/cm2；
冷轧退火温度控制在1045℃，冷轧压下比为60％。
比较例1
本比较例提供了一种普通304奥氏体不锈钢，其化学元素质量百分含量为：碳C:0.048％；硅Si：0.50％；锰Mn：1.10％；磷P：0.026％；硫S：0.0028％；铬Cr：18.14％；镍Ni：8.02％；铜Cu：0.03％；氮N：0.046％；钼Mo：0.01％；硼B：0.0017％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。所述奥氏体不锈钢的Md30值为12.4℃。
将上述各原料依次进行AOD炼钢、LF精炼、连铸获得钢坯作为原料坯，依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧、冷轧退火酸洗，从而得到奥氏体不锈钢。
其中在AOD炼钢还原阶段，使用普通硅铁，LF精炼软吹12min、镇静15min；硅钙线打入110米，连铸工序大包余钢4.5t，最小中包吨位占比80.2％。
热轧：将连铸板坯在步进式加热炉内加热到工艺需求温度，经过1780mm宽幅轧机热轧制为黑皮卷板；
热轧退火：对热轧后的黑皮卷板在850～1200℃进行固溶热处理，将碳化物重新固溶至基体，避免敏化现象；
热轧酸洗：热轧退火后的黑皮卷板依次经过五个区间的混酸段进行酸洗处理，获得表面质量良好的固溶态白皮不锈钢；
所述酸洗工艺依次分别为：硫酸段：300g/L H2SO4；混酸一段：120g/LHNO3+30g/LHF；混酸二段：125g/LHNO3+35g/LHF；混酸三段：110g/LHNO3+30g/LHF；混酸四段：90g/LHNO3+25g/LHF；
冷轧：对固溶态白皮不锈钢采用精密轧机，轧制到目标厚度1.45mm；
冷轧退火温度控制在1070℃；合理的冷轧压下比65％，采用HF+HNO3混酸酸洗，获得2B卷。
以下对实施例1、2及比较例1生产的不锈钢产品进行力学性能对比。
(1)由表1可以看出，本发明实施例1、2生产的用于啤酒桶奥氏体不锈钢产品的各项力学性能均优于比较例1制备的普通304不锈钢产品。
表1
以下对实施例1、2及比较例1生产的不锈钢产品进行加压容积测试对比。
(2)通过降低材温，细化晶粒，容积增大现象有所改善。本发明实施例1、2生产的用于啤酒桶奥氏体不锈钢产品的容积变化均小于比较例1制备的普通304不锈钢产品。
表2
以下对实施例1、2及比较例1生产的不锈钢产品进行形变量与产生马氏体含量的对比。
(3)通过管控MD30值及工艺优化，形变马氏体含量显著降低。本发明实施例1、2生产的用于啤酒桶奥氏体不锈钢产品加工产生的马氏体含量均低于比较例1制备的普通304不锈钢产品。图3为实施例与比较例变形量与形变马氏体含量的关系图。
采用本发明提供的上述制造方法得到的奥氏体不锈钢钢带，具有晶粒度适中、性能优良、粗糙度良好表面无瑕疵等优点，并且在塑形加工过程中，变形率达到40％时，形变马氏体体积分数仍<7％，该奥氏体不锈钢适用于啤酒桶的制造。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种啤酒桶用奥氏体不锈钢，其特征于：所述奥氏体不锈钢的化学元素质量百分含量为：碳C:0.048～0.060％；硅Si：0.4～0.6％；锰Mn：1.0～1.3％；磷P：≤0.045％；硫S：≤0.006％；铬Cr：18.0～18.5％；镍Ni：8.0～8.2％；铜Cu：0.3～0.4％；氮N：0.06～0.07％；钼Mo：≤0.5％；15×10-4≤硼B≤35×10-4，其余为Fe及不可避免的杂质元素；
将上述各原料依次进行AOD炼钢、LF精炼、连铸获得钢坯作为优质原料坯，然后将得到的优质原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧、冷轧退火酸洗，从而得到啤酒桶用奥氏体不锈钢。
2.根据权利要求1所述的啤酒桶用奥氏体不锈钢，其特征于：在AOD炼钢还原阶段，使用低铝硅铁进行还原；连铸工序保证大包余钢为5～6t，最小中包吨位占比>85％。
3.根据权利要求1所述的啤酒桶用奥氏体不锈钢，其特征于：所述奥氏体不锈钢的Md30值范围在-9～-13℃；其中Md30表示在30％的冷变形下生成50％马氏体的温度；
Md30＝551-462*(C+N)-9.2*Si-8.1*Mn-29*(Ni+Cu)-13.7*Cr-18.5*Mo；
上述C、N、Si、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo分别表示各元素的质量百分数。
4.根据权利要求1所述的啤酒桶用奥氏体不锈钢，其特征于：在制得优质原料坯后，去除头尾坯，选用连铸前若干炉的钢坯作为优质原料坯进行热轧；
热轧：将优质原料坯在步进式加热炉内加热到工艺需求温度，经过宽幅轧机热轧制为黑皮卷板；
对热轧后的黑皮卷板在850～1200℃进行固溶热处理，将碳化物重新固溶至基体；
热轧退火酸洗：热轧退火后的黑皮卷板依次经过五个区间的混酸段进行酸洗处理，获得表面质量良好的固溶态白皮不锈钢；
所述酸洗工艺依次分别为：硫酸段：H2SO4≥280g/L；混酸一段：(120～140g/L)HNO3+(30～35g/L)HF；混酸二段：(120～140g/L)HNO3+(30～35g/L)HF；混酸三段：(110～130g/L)HNO3+(30～35g/L)HF；混酸四段：(80～110g/L)HNO3+(25～30g/L)HF；
冷轧：对固溶态白皮不锈钢采用精密轧机，轧制到目标厚度；在经过冷退工艺得到表面质量良好的2B卷；
冷轧退火温度控制在1050±5℃。
5.根据权利要求4所述的啤酒桶用奥氏体不锈钢，其特征于：所述优质原料坯单位面积的夹杂物数密度保证在5个/cm2以下；
所述啤酒桶用奥氏体不锈钢的晶粒度保持在7.5～8；抗拉强度≥600Mpa，屈服强度≥250Mpa；粗糙度Ra为0.05～0.12μm。
6.一种啤酒桶用奥氏体不锈钢的生产方法，其特征于：将原料依次进行AOD炼钢、LF精炼、连铸获得钢坯作为优质原料坯，然后将得到的优质原料坯依次进行热轧、热轧退火酸洗、冷轧、冷轧退火酸洗，得到啤酒桶用奥氏体不锈钢；
其中原料按化学元素质量百分含量具体为：碳C:0.048～0.060％；硅Si：0.4～0.6％；锰Mn：1.0～1.3％；磷P：≤0.045％；硫S：≤0.006％；铬Cr：18.0～18.5％；镍Ni：8.0～8.2％；铜Cu：0.3～0.4％；氮N：0.06～0.07％；钼Mo：≤0.5％；15×10-4≤硼B≤35×10-4，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
7.根据权利要求6所述的啤酒桶用奥氏体不锈钢的生产方法，其特征于：在AOD炼钢还原阶段，使用低铝硅铁进行还原；连铸工序保证大包余钢为5～6t，最小中包吨位占比>85％。
8.根据权利要求6所述的啤酒桶用奥氏体不锈钢的生产方法，其特征于：所述奥氏体不锈钢的Md30值范围在-9～-13℃；其中Md30表示在30％的冷变形下生成50％马氏体的温度；
Md30＝551-462*(C+N)-9.2*Si-8.1*Mn-29*(Ni+Cu)-13.7*Cr-18.5*Mo
上述C、N、Si、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo分别表示各元素的质量百分数。
9.根据权利要求6所述的啤酒桶用奥氏体不锈钢的生产方法，其特征于：在制得优质原料坯后，去除头尾坯，选用连铸前若干炉的钢坯作为优质原料坯进行热轧；
热轧：将优质原料坯在步进式加热炉内加热到工艺需求温度，经过宽幅轧机热轧制为黑皮卷板；
对热轧后的黑皮卷板在850～1200℃进行固溶热处理，将碳化物重新固溶至基体；
热轧退火酸洗：热轧退火后的黑皮卷板依次经过五个区间的混酸段进行酸洗处理，获得表面质量良好的固溶态白皮不锈钢；
所述酸洗工艺依次分别为：硫酸段：H2SO4≥280g/L；混酸一段：(120～140g/L)HNO3+(30～35g/L)HF；混酸二段：(120～140g/L)HNO3+(30～35g/L)HF；混酸三段：(110～130g/L)HNO3+(30～35g/L)HF；混酸四段：(80～110g/L)HNO3+(25～30g/L)HF；
冷轧：对固溶态白皮不锈钢采用精密轧机，轧制到目标厚度；在经过冷退工艺得到表面质量良好的2B卷；
冷轧退火温度控制在1050±5℃。
10.根据权利要求6所述的啤酒桶用奥氏体不锈钢的生产方法，其特征于：所述优质原料坯的夹杂物数密度保证在5个/cm2以下；
所述啤酒桶用奥氏体不锈钢的晶粒度保持在7.5～8；抗拉强度≥600Mpa，屈服强度≥250Mpa；粗糙度Ra为0.05～0.12μm。
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