CN111893382A - 一种食品用链条不锈钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种食品用链条不锈钢及其制备方法，食品用链条不锈钢按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.04~0.07%；Si：0.5~1.0%；Mn：0.5~1.0%；Cr：14.0~14.5%；Ni：1.3~1.7%；S：<0.002%；P：<0.025%；Ti：0.3~0.5%；Mo：0.2~0.4%；余量为Fe及不可避免的杂质。该制备方法采用“电炉一AOD一LF一连铸一热轧一固溶酸洗”的工艺流程。采用该制备方法制成的食品用链条不锈钢成本低，钢中氧、氮含量低，钢质纯净度高，力学性能，表面质量等均符合食品链条传输领域要求，可用于加工成各种规格。

Description

一种食品用链条不锈钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料领域，具体地讲，涉及一种食品用链条不锈钢及其制备方法。

背景技术

链条是机械传动设备必需的重要零部件，对传输设备的生产效率、安全性有着重要的影响。我国链条传统材料主要采用45号、40Mn等普通碳素钢材制造。随着机械工业的进步和工作环境等因素的需要，普通的45号、40Mn碳素钢已难以满足链条的耐磨、耐蚀、抗疲劳和深冲等更高性能的需要。特别在食品领域用链条钢，除对钢材的以上性能有严格要求外，对材料的表面光洁度和平整度等也具有较高的要求。不锈钢较普通碳素钢具有更为光洁的表面，耐腐性好，易维护且生命周期长，而在食品链条领域通常选用加工性能优异、制造技术成熟的304不锈钢或316不锈钢，相对来说，这些钢材的价格较高，增加了企业使用成本，基于上述现状，有必要提供一种在室温环境下既具有优良力学性能、表面质量、耐腐蚀性且价格低廉的食品用链条不锈钢以满足食品传输领域的使用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种具有优良力学性能、表面质量、耐腐蚀性且价格低廉的食品用链条不锈钢，并给出了制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种食品用链条不锈钢，其特征在于：按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.04～0.07％；Si：0.5～1.0％；Mn：0.5～1.0％；Cr：14.0～14.5％；Ni：1.3～1.7％；S：<0.002％；P：<0.025％；Ti：0.3～0.5％；Mo：0.2～0.4％；余量为Fe及不可避免的杂质。

优选的，该食品用链条不锈钢按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.056％；Si：0.62％；Mn：0.61％；Cr：14.33％；Ni：1.45％；S：0.0017％；P：0.021％；Ti：0.38％；Mo：0.2％；余量为Fe及不可避免的杂质。

优选的，该食品用链条不锈钢按质量百分比由以下化学成分组成：C:0.068％；Si：0.72％；Mn：0.66％；Cr：14.25％；Ni：1.40％；S：0.0014％；P：0.019％；Ti：0.36％；Mo：0.31％；余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明还提供了一种食品用链条不锈钢的制备方法，该制备方法采用“电炉一AOD一LF一连铸一热轧一固溶酸洗”的工艺流程。

食品用链条不锈钢的制备方法的具体步骤如下：

第一步：电炉以废钢、镍铁为原料进行配料，冶炼时造泡沫渣并流渣、换渣操作，终点钢水C>1％，P<0.02％，出钢100％挡渣；

第二步：在AOD炉中，从炉侧、炉顶复吹氧气脱碳，全程侧吹氩脱氮，分阶段脱碳，在吹炼过程中分批加入高碳铬铁、锰铁、硅铁等合金进行合金化，加入石灰、萤石等造渣；在还原初期加入硅铁还原，后期加入铝块还原，还原后测温和取样，出钢前保证钢水脱硫至<20ppm，出钢温度大于1650℃；

第三步：钢液在LF炉内通电升温化渣后，根据入炉成分加入合金调整至目标成分，成分调整到位后喂入适量硅钙线，之后进行弱吹处理，以促进夹杂物上浮；

第四步：连铸用中间包烘烤温度1100℃，烘烤时间大于4小时；浇注全过程无氧化保护浇注，采用专用保护渣，结晶器液面波动在士2mm以内；

第五步：连铸坯热轧时均热温度为1200-1250℃，开轧温度为1150-1180℃，终轧温度为930-960℃，轧制规格4-6mm；

第六步：固溶酸洗时温度控制在850-900℃范围内，酸洗后得到食品用链条不锈钢。

本发明中，食品用链条不锈钢各成分是这样确定的：

C、N：碳是确保钢材强度所必须的元素，提高钢中的碳含量将增加钢的非平衡组织转变能力，从而提高钢的强度。但是，较高的碳含量会造成钢的塑性，韧性下降，焊接后耐腐蚀性下降，冷轧后冲压加工困难等问题产生。氮是不锈钢冶炼过程中不可避免的元素，在适宜范围内可以提高钢的强度，过高则会使得晶界析出大量氮化物降低钢的耐腐蚀性。另外钢中钛含量需根据C+N含量在一定范围内调整，其含量过高也会造成钛合金用量增加进而增加生产成本。因此，本发明控制C：0.04-0.07％，N<160ppm。

Si、Mn：硅元素和锰元素是钢中必不可少的合金元素，起到脱氧及固溶强化的作用，当其含量低于0.1％时无法对钢液进行有效脱氧，本发明中其含量均控制在0.5-1％。

Cr：铬是铁素体的稳定元素，铬使铁基固溶体的电极电位提高并吸收铁的电子使铁产生钝化，促使不锈钢内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方向发展。在氧化性介质中铬能使铁素体不锈钢的表面迅速生成氧化铬(Cr₂O₃)钝化膜增强钢的耐腐蚀性。本发明中铬的成分控制在14.0-14.5％。

Ni：镍可以提高铁素体不锈钢的室温力学性能如强度和韧性并进一步提高某些介质中钢的耐腐蚀性能。但其为强奥氏体形成元素，为了保证钢种具有单一的铁素体组织以及具有良好的力学性能，本发明钢中Ni含量在1.3-1.7％。

Ti:钛是不锈钢中常用的稳定剂，钛可以与钢中的间隙元素C、N结合形成稳定的TiN、TiC。TiN作为形核核心，可以提高等轴晶率，保证成品晶粒度；TiC可抑制晶界Cr的贫化防止晶间腐蚀，另外，钢中适量的碳和氮元素可以细化铁素体焊缝组织提高钢材的可焊接性。综合考虑钛在铁基体中的固溶及其与钢中其它元素如硫的结合等因素，本发明控制钛含量在0.3-0.5％。

Mo：钼的主要作用是促进铁铬合金的钝化，提高不锈钢的耐蚀性能。钼可通过固溶强化的形式提高铁素体不锈钢的硬度和强度，降低韧性。显著提高钼的含量对钢材的焊接性能以及冷加工成型性造成不利影响，同时也会使得成本增加，本发明控制钼含量在0.2-0.4％。

S、P:硫和磷是钢中的有害元素。硫在钢中易形成脆的硫化物，降低钢的强度和韧性，使钢在热加工过程中产生裂纹，尤其是对钢的塑性不利。磷会造成钢的硬化和增加钢的脆性。因此为避免杂质元素对钢的危害，钢中硫，磷应控制在较低水平，本发明控制P<0.025％，S<0.002％。

本发明中的食品用链条不锈钢属于节镍型铁素体不锈钢，成本较传统304钢种低且价格稳定。通过冶炼过程中成分、还原剂加入量和时机、弱吹时间及流量等参数来控制钢中的氧，氮含量，降低夹杂物的数量和含量，达到提高钢材纯净度的目的；通过对轧制温度，卷曲温度，热处理等参数采取独特的设计保证钢材的力学性能和表面质量符合客户需要，满足市场需求。

本发明中的食品用链条不锈钢，与普通链条钢有很大区别，钢中Cr、Mo等元素可保证其在轻度耐腐蚀性环境中使用；Ti元素可固定钢中的碳防止晶间腐蚀的发生；并通过Al脱氧、弱吹时间控制、钙处理等技术手段将钢中氧含量控制在20ppm以内，氮含量控制在160ppm以内，保证钢材的纯净度；热轧卷中B类夹杂物≤0.5级；固溶酸洗后钢材力学性能、表面质量满足冷轧加工要求。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：食品用链条不锈钢成本低，钢中氧、氮含量低，钢质纯净度高，力学性能，表面质量等均符合食品链条传输领域要求，可用于加工成各种规格。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1。

本实施例1中公开了一种食品用链条不锈钢，按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.04～0.07％；Si：0.5～1.0％；Mn：0.5～1.0％；Cr：14.0～14.5％；Ni：1.3～1.7％；S：<0.002％；P：<0.025％；Ti：0.3～0.5％；Mo：0.2～0.4％；余量为Fe及不可避免的杂质。

本实施例1中还公开了食品用链条不锈钢的制备方法，该制备方法采用“电炉一AOD一LF一连铸一热轧一固溶酸洗”的工艺流程。

食品用链条不锈钢的制备方法的具体步骤如下：

第一步：电炉以废钢、镍铁为原料进行配料，冶炼时造泡沫渣并流渣、换渣操作，终点钢水C>1％，P<0.02％，出钢100％挡渣；

第二步：在AOD炉中，从炉侧、炉顶复吹氧气脱碳，全程侧吹氩脱氮，分阶段脱碳，在吹炼过程中分批加入高碳铬铁、锰铁、硅铁等合金进行合金化，加入石灰、萤石等造渣；在还原初期加入硅铁还原，后期加入铝块还原，还原后测温和取样，出钢前保证钢水脱硫至<20ppm，出钢温度大于1650℃；

第三步：钢液在LF炉内通电升温化渣后，根据入炉成分加入合金调整至目标成分，成分调整到位后喂入适量硅钙线，之后进行弱吹处理，以促进夹杂物上浮；

第四步：连铸用中间包烘烤温度1100℃，烘烤时间大于4小时；浇注全过程无氧化保护浇注，采用专用保护渣，结晶器液面波动在士2mm以内；

第五步：连铸坯热轧时均热温度为1220℃，开轧温度为1160℃，终轧温度为950℃，轧制规格4-6mm；

第六步：固溶酸洗时温度控制在860℃范围内，酸洗后得到食品用链条不锈钢。

本实施例1中，食品用链条不锈钢各成分是这样确定的：

C、N：碳是确保钢材强度所必须的元素，提高钢中的碳含量将增加钢的非平衡组织转变能力，从而提高钢的强度。但是，较高的碳含量会造成钢的塑性，韧性下降，焊接后耐腐蚀性下降，冷轧后冲压加工困难等问题产生。氮是不锈钢冶炼过程中不可避免的元素，在适宜范围内可以提高钢的强度，过高则会使得晶界析出大量氮化物降低钢的耐腐蚀性。另外钢中钛含量需根据C+N含量在一定范围内调整，其含量过高也会造成钛合金用量增加进而增加生产成本。因此，本实施例控制C：0.04-0.07％，N<160ppm。

Si、Mn：硅元素和锰元素是钢中必不可少的合金元素，起到脱氧及固溶强化的作用，当其含量低于0.1％时无法对钢液进行有效脱氧，本实施例中其含量均控制在0.5-1％。

Cr：铬是铁素体的稳定元素，铬使铁基固溶体的电极电位提高并吸收铁的电子使铁产生钝化，促使不锈钢内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方向发展。在氧化性介质中铬能使铁素体不锈钢的表面迅速生成氧化铬(Cr₂O₃)钝化膜增强钢的耐腐蚀性。本实施例中铬的成分控制在14.0-14.5％。

Ni：镍可以提高铁素体不锈钢的室温力学性能如强度和韧性并进一步提高某些介质中钢的耐腐蚀性能。但其为强奥氏体形成元素，为了保证钢种具有单一的铁素体组织以及具有良好的力学性能，本实施例钢中Ni含量在1.3-1.7％。

Ti:钛是不锈钢中常用的稳定剂，钛可以与钢中的间隙元素C、N结合形成稳定的TiN、TiC。TiN作为形核核心，可以提高等轴晶率，保证成品晶粒度；TiC可抑制晶界Cr的贫化防止晶间腐蚀，另外，钢中适量的碳和氮元素可以细化铁素体焊缝组织提高钢材的可焊接性。综合考虑钛在铁基体中的固溶及其与钢中其它元素如硫的结合等因素，本实施例控制钛含量在0.3-0.5％。

Mo：钼的主要作用是促进铁铬合金的钝化，提高不锈钢的耐蚀性能。钼可通过固溶强化的形式提高铁素体不锈钢的硬度和强度，降低韧性。显著提高钼的含量对钢材的焊接性能以及冷加工成型性造成不利影响，同时也会使得成本增加，本实施例控制钼含量在0.2-0.4％。

S、P:硫和磷是钢中的有害元素。硫在钢中易形成脆的硫化物，降低钢的强度和韧性，使钢在热加工过程中产生裂纹，尤其是对钢的塑性不利。磷会造成钢的硬化和增加钢的脆性。因此为避免杂质元素对钢的危害，钢中硫，磷应控制在较低水平，本实施例控制P<0.025％，S<0.002％。

实施例2。

本实施例2公开了一种食品用链条不锈钢，按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.056％；Si：0.62％；Mn：0.61％；Cr：14.33％；Ni：1.45％；S：0.0017％；P：0.021％；Ti：0.38％；Mo：0.2％；余量为Fe及不可避免的杂质。

该食品用链条不锈钢的制备方法为：

第一步：电炉以废钢、镍铁为原料进行配料，冶炼时造泡沫渣并流渣、换渣操作，终点钢水C＝1.7％，P＝0.013％，出钢100％挡渣；

第二步：在AOD炉中，从炉侧、炉顶复吹氧气脱碳，全程侧吹氩脱氮，分阶段脱碳，在吹炼过程中分批加入高碳铬铁、锰铁、硅铁等合金进行合金化，加入石灰、萤石等造渣；在还原初期加入硅铁还原，后期加入铝块还原，还原后测温和取样；出钢前钢水脱硫至18ppm，出钢温度为1662℃；

第三步：钢液在LF炉内通电升温化渣后，根据入炉成分加入合金调整至目标成分，成分调整到位后喂入适量硅钙线，之后进行弱吹处理，以促进夹杂物上浮；连铸吊包前钢液成分为：C：0.056％；Si：0.62％；Mn：0.61％；Cr：14.33％；Ni：1.45％；Mo：0.2％；Ti：0.38％；S：0.0017％；P：0.021％；

第四步：连铸用中间包烘烤温度1100℃，烘烤时间大于4小时；浇注全过程无氧化保护浇注，采用专用保护渣，结晶器液面波动在士2mm以内；

第五步：连铸坯热轧时加热炉均热温度为1240℃，开轧温度为1165℃，终轧温度为940℃，轧制规格6mm；

第六步：在920℃固溶酸洗后得到食品用链条不锈钢。

采用此方法冶炼的食品用链条不锈钢，铸坯中T[O]＝18ppm，氮为113ppm，最大非金属夹杂物尺寸16μm。铸坯表面无夹杂、气孔缺陷。规格6mm热轧卷金相下B类夹杂物为0.5级；固溶酸洗后力学性能如下表：

实施例3。

本实施例3中公开了一种食品用链条不锈钢，按质量百分比由以下化学成分组成：C:0.068％；Si：0.72％；Mn：0.66％；Cr：14.25％；Ni：1.40％；S：0.0014％；P：0.019％；Ti：0.36％；Mo：0.31％；余量为Fe及不可避免的杂质。

该食品用链条不锈钢的制备方法为：

第一步：电炉以废钢、镍铁为原料进行配料，冶炼时造泡沫渣并流渣、换渣操作，终点钢水C＝2.03％，P＝0.010％，出钢100％挡渣；

第二步：在AOD炉中，从炉侧、炉顶复吹氧气脱碳，全程侧吹氩脱氮，分阶段脱碳，在吹炼过程中分批加入高碳铬铁、锰铁、硅铁等合金进行合金化，加入石灰、萤石等造渣；在还原初期加入硅铁还原，后期加入铝块还原，还原后测温和取样；出钢前钢水脱硫至16ppm，出钢温度为1652℃；

第三步：钢液在LF炉内通电升温化渣后，根据入炉成分加入合金调整至目标成分，成分调整到位后喂入适量硅钙线，之后进行弱吹处理，以促进夹杂物上浮；连铸吊包前钢液成分为：C:0.068％；Si：0.72％；Mn：0.66％；Cr：14.25％；Ni：1.40％；Mo：0.31％；Ti：0.36％；S：0.0014％；P：0.019％；

第四步：连铸用中间包烘烤温度1100℃，烘烤时间大于4小时；浇注全过程无氧化保护浇注，采用专用保护渣，结晶器液面波动在士2mm以内；

第五步：连铸坯热轧时加热炉均热温度为1230℃，开轧温度为1150-1180℃，终轧温度为950℃，轧制规格5.5mm；

第六步：在880℃固溶酸洗后得到食品用链条不锈钢。

采用此方法冶炼的食品用链条不锈钢，铸坯中T[O]＝13ppm，氮为97ppm，最大非金属夹杂物尺寸18μm。铸坯表面无夹杂、气孔缺陷。规格5.5mm热轧卷金相下B类夹杂物为0级，固溶酸洗后其力学性能如下表：

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种食品用链条不锈钢，其特征在于：按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.04~0.07%；Si：0.5~1.0%；Mn：0.5~1.0%；Cr：14.0~14.5%；Ni：1.3~1.7%；S：<0.002%；P：<0.025%；Ti：0.3~0.5%；Mo：0.2~0.4% ；余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的食品用链条不锈钢，其特征在于：该食品用链条不锈钢按质量百分比由以下化学成分组成：C：0.056%；Si：0.62%；Mn：0.61%；Cr：14.33%；Ni：1.45%；S：0.0017%；P：0.021%；Ti：0.38%；Mo：0.2%；余量为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的食品用链条不锈钢，其特征在于：该食品用链条不锈钢按质量百分比由以下化学成分组成：C: 0.068%；Si：0.72%；Mn：0.66%；Cr：14.25%；Ni：1.40%；S：0.0014%；P：0.019%；Ti：0.36%；Mo：0.31%；余量为Fe及不可避免的杂质。

4.一种如权利要求1~3所述的食品用链条不锈钢的制备方法，其特征在于：步骤如下：

第一步：电炉以废钢、镍铁为原料进行配料，冶炼时造泡沫渣并流渣、换渣操作，终点钢水C>1%，P<0.02%，出钢100%挡渣；

第二步：在AOD炉中，从炉侧、炉顶复吹氧气脱碳，全程侧吹氩脱氮，分阶段脱碳，在吹炼过程中分批加入高碳铬铁、锰铁、硅铁等合金进行合金化，加入石灰、萤石等造渣；在还原初期加入硅铁还原，后期加入铝块还原，还原后测温和取样，出钢前保证钢水脱硫至<20ppm，出钢温度大于1650℃；

第三步：钢液在LF炉内通电升温化渣后，根据入炉成分加入合金调整至目标成分，成分调整到位后喂入适量硅钙线，之后进行弱吹处理，以促进夹杂物上浮；

第四步：连铸用中间包烘烤温度1100℃，烘烤时间大于4小时；浇注全过程无氧化保护浇注，采用专用保护渣，结晶器液面波动在士2mm以内；

第五步：连铸坯热轧时均热温度为1200-1250℃，开轧温度为1150-1180℃，终轧温度为930-960℃，轧制规格4-6mm；

第六步：固溶酸洗时温度控制在850-900℃范围内，酸洗后得到食品用链条不锈钢。