CN111172472A

CN111172472A - 一种装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢及其生产方法

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Publication number: CN111172472A
Application number: CN202010053744.5A
Authority: CN
Inventors: 邵书东; 王宏霞; 亓海燕; 王俊海; 任来锁; 吴月龙; 张爽; 赵丽明
Original assignee: Shandong Taishan Steel Group
Current assignee: Shandong Taishan Steel Group
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2020-05-19

Abstract

本发明公开了一种装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢，其钢的化学成分及重量百分比为：C≤0.03％，Mn≤0.4％，Si≤0.25％，Cr 10.5％～15％，N 0.035％～0.08％，B 0.001％～0.1％，稀土元素0.005％～0.06％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明通过对钢水中的有效成分进行调整，提高氮元素，降低碳元素，并添加稀土元素镧、铈，适度调整铬、锰、硅元素的用量，并配合本发明的生产方法，使制造的不锈钢具有优良的耐点蚀和耐盐雾腐蚀性能。

Description

一种装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁合金材料技术领域，具体涉及一种装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢及其生产方法。

背景技术

随着经济社会的发展，人们生活水平的不断提高，不锈钢在人们日常生活中的应用越来越广泛，尤其是在装饰用不锈钢领域，耐蚀性是人们最为关注的性能指标。目前常用的不锈钢钢种主要有410S不锈钢、430不锈钢等，由于材料耐蚀性能较差，经常出现锈蚀现象，不仅使装饰面板的美观性受到影响，并导致使用寿命周期缩短，增加造价成本，目前也有通过提高铬含量，来提高不锈钢的耐腐蚀性能，但是高含量铬的不锈钢其合金成本和制造成本均会明显提高。因此急需一种新型耐蚀不锈钢。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢及其生产方法。本发明严格控制杂质元素的含量，对成分进行精准控制，通过控制N含量并添加稀土元素La和Ce，提高耐点蚀性和抗盐雾腐蚀性能。

本发明所述的具有优异耐蚀性的低碳高氮不锈钢的成分设计原理如下：

碳：碳是奥氏体形成元素，易于铬结合生产碳化物导致局部贫铬，在本技术方案中为提高耐腐蚀性能，碳元素含量范围控制在≤0.030％。

锰：锰和铁能形成固溶体，提高不锈钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，在本技术方案中，锰元素可提高氮的溶解度，但过多时会降低钢的塑性和耐腐蚀性能，锰元素含量控制在0.4％以下。

硅：在本技术方案中，硅是作为脱氧剂加入的，Si元素含量增加会导致硅酸盐类夹杂物增多，硅元素含量控制在0.25％以下。

铬：铬是改善耐蚀性的重要元素。在本技术方案中，铬元素含量较低时耐蚀性能较差，不能达到使用要求，而铬含量过高时，将导致合金制造成本增加，因此，铬元素含量控制在10.5％～15％范围内。

氮：本技术方案中，氮作为合金化元素加入钢中起稳定奥氏体，改善钢力学性能和耐蚀性等作用，氮元素含量控制在0.035％-0.08％范围内。

硼：不锈钢中加入硼可以改善其耐蚀性，但硼含量过高将降低热加工性能，本技术方案中硼元素含量控制在0.001％～0.1％。

稀土元素：加入稀土元素La和Ce，可提高耐点蚀性和抗盐雾腐蚀性能。加入稀土元素能够净化钢液，提高钢水纯净度，提高耐蚀性能，本技术方案中稀土含量控制在0.005％～0.06％。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢，其钢的化学成分及重量百分比为：C≤0.03％，Mn≤0.4％，Si≤0.25％，Cr 10.5％～15％，N 0.035％～0.08％，B0.001％～0.1％，稀土元素0.005％～0.06％，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选的，其钢的化学成分及重量百分比为：C 0.019％～0.022％，Mn 0.30％～0.32％，Si 0.21％～0.24％，Cr 13％～15％，N 0.045％～0.065％，B 0.006％～0.013％，稀土元素0.008％～0.011％，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选的，所述稀土元素为La、Ce中的任一种或两种组合。

优选的，所述稀土元素为La和Ce两种组合时，La和Ce的质量比为1:(1-2)。

本发明的第二方面，提供上述耐蚀低碳高氮不锈钢在装饰领域中的应用。

本发明的第三方面，提供上述耐蚀低碳高氮不锈钢的生产方法，包括以下步骤：冶炼、连铸、热轧、退火、冷轧和连续退火。

优选的，所述冶炼采用电炉-AOD两步法进行冶炼。通过电炉熔炼，通过AOD炉精炼，钢水转入AOD炉后添加稀土元素。

优选的，所述连铸温度为1530℃～1600℃。

优选的，热轧是将板坯加热到1160℃～1190℃进行轧制。

所述轧制包括粗轧和精轧，粗轧经5～7道次轧制后中间坯厚度为18mm～25mm，粗轧第一道次压下率控制在19％以下；精轧轧制4道次或6道次后成品厚度控制在2.5mm～5.0mm，精轧的终轧温度控制在800℃以上，终轧后的卷取温度为650℃～750℃。

优选的，热轧后的退火采用全氢罩式炉进行退火，退火温度为750℃～880℃，保温时间控制在16h～24h。

优选的，冷轧压下率控制在78％～96％，冷轧后的连续退火温度为900℃～980℃。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过对钢水中的有效成分进行调整，提高氮元素，降低碳元素，并添加稀土元素镧、铈，适度调整铬、锰、硅元素的用量，并配合本发明的生产方法，使制造的不锈钢具有优良的耐点蚀和耐盐雾腐蚀性能，同时满足制造工艺简单，生产成本低的要求，具有经济性，并易于推广应用。

(2)本发明通过控制钢中的碳含量在0.03％以下，氮含量控制在0.035％～0.08％，铬含量控制在10.5％～15％，稀土元素含量0.005％～0.06％，不仅可改善钢的力学性能，而且显著提高材料的耐腐蚀性能，延长了材料的使用寿命。

(3)本发明通过添加合适用量的稀土元素，即能使制备的不锈钢具有优异的耐蚀性能，还能保证其生产成本不提升，虽然稀土元素价格比铬高，但其用量非常少，因此本发明成本与通过提高铬含量来提高不锈钢耐腐蚀性能的方法相比，成本要低。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术部分介绍的，由于现有的装饰用不锈钢耐蚀性能较差，经常出现锈蚀现象，不仅使装饰面板的美观性受到影响，并导致使用寿命周期缩短，增加造价成本。

基于此，本发明的目的是提供装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢及其生产方法，本发明通过对钢水中的有效成分进行调整，提高氮元素，降低碳元素，并添加稀土元素镧、铈，适度调整铬、锰、硅元素的用量，并配合本发明的生产方法，使制造的不锈钢具有优良的耐点蚀和耐盐雾腐蚀性能。

实施例1：制备装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢

其钢的化学成分及重量百分比为：C 0.021％，Mn 0.32％，Si 0.21％，Cr 14.6％，N 0.058％，B 0.006％，La 0.009％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产方法包括以下步骤：冶炼、连铸、热轧、退火、冷轧和连续退火。所述冶炼采用电炉-AOD两步法进行冶炼，通过电炉熔炼，通过AOD炉精炼，钢水转入AOD炉后添加La元素；所述连铸温度为1530℃～1600℃；

热轧是将板坯加热到1160℃～1190℃进行轧制；

所述轧制包括粗轧和精轧，粗轧经5～7道次轧制后中间坯厚度为18mm～25mm，粗轧第一道次压下率控制在19％以下；精轧轧制4道次或6道次后成品厚度控制在2.5mm～5.0mm，精轧的终轧温度控制在800℃以上，终轧后的卷取温度为650℃。

热轧后的退火采用全氢罩式炉进行退火，退火温度为750℃，保温时间控制在24h。

冷轧压下率控制在78％～96％，冷轧后的连续退火温度为900℃～980℃。

实施例2：制备装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢

其钢的化学成分及重量百分比为：C 0.019％，Mn 0.32％，Si 0.24％，Cr 13％，N0.065％，B 0.008％，Ce 0.011％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产方法包括以下步骤：冶炼、连铸、热轧、退火、冷轧和连续退火。所述冶炼采用电炉-AOD两步法进行冶炼，通过电炉熔炼，通过AOD炉精炼，钢水转入AOD炉后添加Ce元素；所述连铸温度为1530℃～1600℃；

热轧是将板坯加热到1160℃～1190℃进行轧制；

所述轧制包括粗轧和精轧，粗轧经5～7道次轧制后中间坯厚度为18mm～25mm，粗轧第一道次压下率控制在19％以下；精轧轧制4道次或6道次后成品厚度控制在2.5mm～5.0mm，精轧的终轧温度控制在800℃以上，终轧后的卷取温度为750℃。

热轧后的退火采用全氢罩式炉进行退火，退火温度为880℃，保温时间控制在16h。

实施例3：制备装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢

其钢的化学成分及重量百分比为：C 0.022％，Mn 0.30％，Si 0.23％，Cr 15％，N0.045％，B 0.013％；La 0.004％，Ce 0.004％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其生产方法包括以下步骤：冶炼、连铸、热轧、退火、冷轧和连续退火。所述冶炼采用电炉-AOD两步法进行冶炼，通过电炉熔炼，通过AOD炉精炼，钢水转入AOD炉后添加La和Ce元素；所述连铸温度为1530℃～1600℃；

热轧是将板坯加热到1160℃～1190℃进行轧制；

所述轧制包括粗轧和精轧，粗轧经5～7道次轧制后中间坯厚度为18mm～25mm，粗轧第一道次压下率控制在19％以下；精轧轧制4道次或6道次后成品厚度控制在2.5mm～5.0mm，精轧的终轧温度控制在800℃以上，终轧后的卷取温度为700℃。

热轧后的退火采用全氢罩式炉进行退火，退火温度为800℃，保温时间控制在20h。

对比例1、对比例2和对比例3分别为现有的410S钢种、430钢种和409L钢种，其钢的化学成分及重量百分比见表1。

表1：

点腐蚀试验为厚度3.5mm的实施例1-3和对比例1-3热轧退火试样，根据GB/T17897-2016要求，分别进行方法A和方法B的点腐蚀试验，方法A是在22℃的6％FeCl₃溶液中连续试验72h，方法B是在35℃的0.16％HCl+6％FeCl₃溶液中连续试验24h；

测定腐蚀率，其中腐蚀率＝(试验前试样的质量—试验后试样的质量)/(试样总面积×试验时间)。

盐雾试验为厚度0.3mm的冷轧板，根据GB/T 10125-2012要求，配制50g/L的NaCl溶液，进行中性盐雾试验，试验温度为35℃，连续喷雾48h后测量腐蚀面积，根据腐蚀面积比进行评级。

表2：

结合表1、表2进行综合分析，本发明各实施例的不锈钢均具有良好的耐点蚀和耐盐雾腐蚀性能。由实施例1-3可知，N含量控制在≥0.045％、稀土元素含量≥0.008％时，在相同的腐蚀环境下，耐蚀性能与Cr含量的多少并没有明显的差别，48h的中性盐雾腐蚀试验评级均≥8级。

对比例1为典型的410S钢种，与实施例2的Cr含量接近，比实施例2的Cr含量还要高，本实施例2中N含量为0.065％，并添加了0.011％的稀土元素，耐蚀性能较对比例1显著提高；

对比例2为430钢种，与实施例3的Cr含量接近，比实施例3的Cr含量还要高，由于实施例3在控制C含量，增加N含量的同时，添加了0.008％的混合稀土，耐蚀性能较对比例2显著提高；

对比例3为超低C、N并添加Ti合金元素的409L钢种，其耐蚀性能优于对比例1-2，但耐蚀性能仍然低于实施例1-3。

综上可知，本发明各实施例的耐点蚀和耐盐雾腐蚀性能均优于各个对比例，各实施例之间耐蚀性能无明显差异，其中实施例3效果最优。

因此本发明通过提高氮元素，降低碳元素，并添加稀土元素镧和铈，适度调整铬、锰、硅、硼元素的用量，并配合本发明的生产方法，使制造的不锈钢应当具有优良的耐点蚀和耐盐雾腐蚀性能；同时满足制造工艺简单，生产成本低的要求，具有经济性，易于推广应用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种装饰用耐蚀低碳高氮不锈钢，其特征在于，其钢的化学成分及重量百分比为：C≤0.03％，Mn≤0.4％，Si≤0.25％，Cr 10.5％～15％，N 0.035％～0.08％，B 0.001％～0.1％，稀土元素0.005％～0.06％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的耐蚀低碳高氮不锈钢，其特征在于：其钢的化学成分及重量百分比为：C 0.019％～0.022％；Mn 0.30％～0.32％；Si 0.21％～0.24％；Cr 13％～15％；N0.045％～0.065％，B 0.006％～0.013％；稀土元素0.008％～0.011％，其余为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的耐蚀低碳高氮不锈钢，其特征在于：所述稀土元素为La、Ce中的任一种或两种组合。

4.根据权利要求3所述的耐蚀低碳高氮不锈钢，其特征在于：所述稀土元素为La和Ce两种组合时，La和Ce的质量比为1:(1-2)。

5.权利要求1或2所述耐蚀低碳高氮不锈钢在装饰领域中的应用。

6.权利要求1或2所述耐蚀低碳高氮不锈钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：冶炼、连铸、热轧、退火、冷轧和连续退火。

7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于：所述冶炼采用电炉-AOD两步法进行冶炼。

8.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于：所述连铸温度为1530℃～1600℃。