CN112111691A - 无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢及其制造方法 - Google Patents

无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢及其制造方法，所述无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的组分按重量百分比为：C：0.06～0.16％wt％，Si：≤0.75％wt％，Mn：9.00～11.50％wt％，P：≤0.060％wt％，S：≤0.030％wt％，Cr：12.50～14.50％wt％，Ni：0.7～2.00％wt％，N：0.10～0.25％wt％，其余为Fe和不可避免杂质元素。所述制造方法采用上述成分。本发明的无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢不仅成本低、节约昂贵的战略元素、提高不锈钢使用安全性，而且具有较高强度和良好的冷加工性能，综合性能较好，具有较大应用市场前景。

Description

无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及轧钢领域，具体涉及不锈钢的冶炼、轧制，尤其是一种无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢及其制造方法。
背景技术
低镍奥氏体不锈钢以Mn、N等元素取代Cr-Ni不锈钢中的Ni元素而具有较低成本、优异的综合性能，在国内装饰以及焊管行业得到广泛使用。但是低镍奥氏体不锈钢由于Mn和N的加入使他的冷加工比较困难，表现出强度偏高、冷加工硬化指数较高等特点，制约了该钢种的开发使用。因此对低镍奥氏体不锈钢冷变形和应变硬化机制进行研究具有重要意义。
镍具有扩大奥氏体相区的作用，低温下使用的奥氏体钢一般含镍量较高，镍是贵重金属材料，其储量有限与使用量的增大，加剧其价格的不断上升。锰、氮也具有扩大奥氏体相区的作用，且氮在钢中固溶时具有强化效应，以锰、氮取代镍不仅可以节约贵重金属资源，而且可以提高合金市场竞争力。
研究结果表明：钢中氮含量的增加大幅提高了钢的力学性能和耐腐蚀性能，但钢中氮含量超过0.8％，力学性能提高的同时会降低钢的耐蚀性能，增加脆性，韧脆转变温度也大幅提高。
在奥氏体不锈钢中，镍是主要的奥氏体化元素，其主要作用是形成并稳定奥氏体，使不锈钢获得良好的强度、塑性和韧性。但镍元素具有潜在的致敏作用，对生物体具有致畸、致癌等危害，在1994年颁布的欧洲议会94/27/EC标准中，要求植入人体内的医用材料中镍含量不应超过0.05％，对于长期接触人体皮肤的金属材料，如首饰、手表、戒指、手镯等，其镍含量则以每周渗入皮肤含量不应超过0.5μg/cm2为最高限量。且镍是一种贵重的稀有元素，奥氏体不锈钢的生产消耗了大量的镍元素，造成产品价格居高不下，不利于节约资源型材料的发展。
综上所述，现有技术中存在以下问题：奥氏体不锈钢中，镍含量较高。
发明内容
本发明提供一种无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢及其制造方法，以解决奥氏体不锈钢中，镍含量较高的问题。
为此，本发明提出一种无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢，所述无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的组分按重量百分比为：
C：0.06～0.16％wt％，Si：≤0.75％wt％，Mn：9.00～11.50％wt％，P：≤0.060％wt％，S：≤0.030％wt％，Cr：12.50～14.50％wt％，Ni：0.7～2.00％wt％，N：0.10～0.25％wt％，其余为Fe和不可避免杂质元素。
进一步地，所述无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的组分按重量百分比为：C：0.10～0.14％wt％，Si：0.30～0.60％wt％，Mn：9.00～11.00％wt％，P：≤0.045％wt％，S：≤0.020％wt％，Cr：12.50～13.50％wt％，Ni：1.0～1.2％wt％，N：0.15～0.20％wt％。
进一步地，C：0.13％wt％，Si：0.50％wt％，Mn：11％wt％，P：0.041％wt％，S：0.005％wt％，Cr：13.3％wt％，Ni：1.12％wt％，N：0.18％wt％。
进一步地，C：0.15％wt％，Si：0.49％wt％，Mn：11.19％wt％，P：0.043％wt％，S：0.004％wt％，Cr：13.5％wt％，Ni：1.25％wt％，N：0.19％wt％。
进一步地，C：0.08％wt％，Si：0.52％wt％，Mn：9.25％wt％，P：0.040％wt％，S：0.004％wt％，Cr：14.25％wt％，Ni：1.22％wt％，N：0.20％wt％。
本发明还提出一种无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢制造方法，所述制造方法包括依次进行的以下工艺步骤：低镍铁水冶炼、混铁炉储存铁水、AOD冶炼、LF精炼、板坯连铸、热连轧、固溶退火、酸洗、冷连轧、光亮退火。
进一步地，板坯连铸工艺步骤中，采用双流板坯连铸机，浇铸铸坯断面尺寸150～160×485～800mm，连铸正常拉速控制1.0～1.2m/min，中包液面控制1000±100mm，钢水过热度控制40±5℃。
进一步地，热连轧工艺步骤中，加热温度制度：预热段温度650～800℃、加热段温度1220～1260℃、均热段温度1250±30℃；
进一步地，固溶退火采用双带连续退火炉，退火温度1050～1100℃，退火速度15～21m/min，退火后钢带硬度控制在92～95HRB。
进一步地，冷轧采用950mm六机架六辊/十八辊连轧机组，六机架六辊/十八辊冷连轧总压下率控制在60～70％，其中第1架精轧机架压下率控制在30～35％，第6架精轧末机架压下率控制在5～8％。
进一步地，退火工序采用双带连续马弗光亮退火炉，退火温度为1050～1090℃。
进一步地，酸洗分三段，每段酸洗槽长度分别为35m、25m、25m，其中一、二段采用H2SO4、HF、HNO3混酸酸洗，酸液浓度分别为HF：0～60g/L、H2SO4：150～250g/L、HNO3：90～150g/L，酸液温度70～85℃，第三段采用HNO3酸洗，酸洗温度35～55℃；酸洗速度≤60m/min；中和槽碱液PH值控制在13～14；漂洗温度70～80℃；烘干温度≥80℃。
本发明的无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢不仅成本低、节约昂贵的战略元素、提高不锈钢使用安全性，而且具有较高强度和良好的冷加工性能，综合性能较好，具有较大应用市场前景。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明。
本发明提供一种无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢及其制造方法，包括如下组分及其质量百分数：C：0.06～0.16％、Si：≤0.75％、Mn：9.00～11.50％、P：≤0.060％、S：≤0.030％、Cr：12.50～14.50％、Ni：0.7～2.00％、N：0.10～0.25％，其余为Fe和不可避免杂质元素；具体组分可参见表1所示。
表1产品化学成分(wt％)
实例 C Si Mn P S Cr Ni N
实例1 0.13 0.50 11.00 0.041 0.005 13.3 1.12 0.18
实例2 0.15 0.49 11.19 0.043 0.004 13.5 1.25 0.19
实例3 0.08 0.52 9.25 0.040 0.004 14.25 1.22 0.20
制造方法包括：低镍铁水冶炼→混铁炉→AOD冶炼→LF精炼→板坯连铸→热连轧→固溶退火→酸洗→冷连轧→光亮退火→检验包装入库；
(1)冶炼工序
采用进口低镍红土镍矿经烧结、高炉冶炼获得低镍铁水，通过600t混铁炉储存低镍铁水，起到保温、混匀作用，保证AOD精炼铁水温度控制在1250～1350℃，协调炼钢生产节奏；AOD炉供氧升温→合金熔化→氧化脱碳→还原→合金化→成分微调→合格钢水；再经LF钢包精炼加热升温，氩气搅拌、脱硫、去杂质、均匀钢水成分和温度，保证AOD炉和连铸生产匹配，实现多炉连浇，提高生产连续性；采用双流板坯连铸机，浇铸铸坯断面尺寸150～160×485～800mm，连铸正常拉速控制1.0～1.2m/min，中包液面控制1000±100mm，钢水过热度控制40±5℃。
(2)热轧工序
热轧为900mm全连续生产线，主要设备包括一座加热炉、2架立辊轧机、4架二辊水平粗轧机、9架四辊水平精轧机及卷取机。各工序点温度控制如下：(1)加热温度制度：预热段温度650～800℃、加热段温度1220～1260℃、均热段温度1250±30℃；(2)粗轧温度1200±30℃，中间坯厚度36～38mm；(3)精轧终轧温度1030±30℃；(4)卷取温度850±30℃。
(3)固溶酸洗工序
带钢固溶退火采用双带连续退火炉，退火温度1050～1100℃，退火速度15～21m/min，退火后钢带硬度控制在92～95HRB；酸洗分三段，每段酸洗槽长度分别为35m、25m、25m，其中一、二段采用H2SO4、HF、HNO3混酸酸洗，酸液浓度分别为HF：0～60g/L、H2SO4：150～250g/L、HNO3：90～150g/L，酸液温度70～85℃，第三段采用HNO3酸洗，酸洗温度35～55℃；酸洗速度≤60m/min；中和槽碱液PH值控制在13～14；漂洗温度70～80℃；烘干温度≥80℃。
4)冷轧退火工序
冷轧采用950mm六机架六辊/十八辊连轧机组，准备机组采用激光焊机和五辊拉矫机，现实钢带连续轧制及板形改善，六机架六辊/十八辊冷连轧总压下率控制在60～70％，其中F1机架压下率控制在30～35％，F6末机架压下率控制在5～8％，F1～F4乳化液浓度为2.0～3.0mol/L，F5～F6乳化液浓度为1.0～1.8mol/L；连轧出口进行在线脱脂，前段NaOH碱液浓度为1.7～2.5mol/L，后段NaOH碱液浓度为0.2～0.5mol/L，碱液温度60～80℃，而后对带钢进行清洗、烘干、收卷。
退火工序采用双带连续马弗光亮退火炉，退火温度为1050～1100℃，TV值为7～10。
5)材料性能
退火后带钢屈服强度Rp0.2≥400MPa，抗拉强度Rm≥800Mpa，断后伸长率A≥25％，180°冷弯试验(D＝2a)完好，维氏硬度HV5≤260。具体性能见表2所示。
表2各实施例所得冷轧奥氏体不锈钢性能
Figure BDA0002628583590000051
具体实施例
本发明在开发的0.65mm规格J5无铜节镍型奥氏体不锈钢冷轧板卷中得到应用，主要步骤为：
J5无铜奥氏体不锈钢冷轧板卷冶炼工序化学成分控制：C：0.13％、Si：0.50％、Mn：11.0％、P：0.041％、S：0.005％、Cr：13.3％、Ni：1.12％、N：0.18％；
热轧加热炉均热段温度1250℃、粗轧开轧温度1200℃、中间坯厚度36mm、精轧终轧温度1030℃、卷取温度840℃；
固溶退火温度1100℃，退火速度21m/min，酸洗速度45m/min；
4)六机架冷连轧总压下率65％，退火温度为1080℃，TV值为8。
5)冷轧板卷屈服强度410Mpa、抗拉强度880Mpa、断后伸长率32％，180°冷弯试验(D＝2a)完好，材料硬度HV5＝252。
本发明通过适当提高C、Mn、N元素含量，降低Cr、Ni发元素含量，确保室温下获得稳定奥氏体，同时不加入Cu元素，降低成本，同时带钢仍具备较好的冷变形能力。冷轧采用六机架六辊/十八辊连轧机生产，总压下率控制在60～70％，其中F1机架采用大压下控制，压下率在30～35％，F6末机架压下率5～8％。光亮连续退火温度1050℃～1100℃，TV值7～10。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢，其特征在于，所述无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的组分按重量百分比为：
C：0.06～0.16％wt％，Si：≤0.75％wt％，Mn：9.00～11.50％wt％，P：≤0.060％wt％，S：≤0.030％wt％，Cr：12.50～14.50％wt％，Ni：0.7～2.00％wt％，N：0.10～0.25％wt％，其余为Fe和不可避免杂质元素。
2.如权利要求1所述的无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢，其特征在于，所述无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的组分按重量百分比为：C：0.10～0.14％wt％，Si：0.30～0.60％wt％，Mn：9.00～11.00％wt％，P：≤0.045％wt％，S：≤0.020％wt％，Cr：12.50～13.50％wt％，Ni：1.0～1.2％wt％，N：0.15～0.20％wt％。
3.如权利要求1所述的无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢，其特征在于，C：0.13％wt％，Si：0.50％wt％，Mn：11％wt％，P：0.041％wt％，S：0.005％wt％，Cr：13.3％wt％，Ni：1.12％wt％，N：0.18％wt％。
4.如权利要求1所述的无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢，其特征在于，C：0.15％wt％，Si：0.49％wt％，Mn：11.19％wt％，P：0.043％wt％，S：0.004％wt％，Cr：13.5％wt％，Ni：1.25％wt％，N：0.19％wt％。
5.如权利要求1所述的无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢，其特征在于，C：0.08％wt％，Si：0.52％wt％，Mn：9.25％wt％，P：0.040％wt％，S：0.004％wt％，Cr：14.25％wt％，Ni：1.22％wt％，N：0.20％wt％。
6.一种无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的组分按重量百分比为：
C：0.06～0.16％wt％，Si：≤0.75％wt％，Mn：9.00～11.50％wt％，P：≤0.060％wt％，S：≤0.030％wt％，Cr：12.50～14.50％wt％，Ni：0.7～2.00％wt％，N：0.10～0.25％wt％，其余为Fe和不可避免杂质元素；
所述制造方法包括依次进行的以下工艺步骤：低镍铁水冶炼、混铁炉储存铁水、AOD冶炼、LF精炼、板坯连铸、热连轧、固溶退火、酸洗、冷连轧、光亮退火。
7.如权利要求6所述的无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，板坯连铸工艺步骤中，采用双流板坯连铸机，浇铸铸坯断面尺寸150～160×485～800mm，连铸正常拉速控制1.0～1.2m/min，中包液面控制1000±100mm，钢水过热度控制40±5℃。
8.如权利要求6所述的无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，热连轧工艺步骤中，加热温度制度：预热段温度650～800℃、加热段温度1220～1260℃、均热段温度1250±30℃。
9.如权利要求6所述的无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，固溶退火采用双带连续退火炉，退火温度1050～1100℃，退火速度15～21m/min，退火后钢带硬度控制在92～95HRB。
10.如权利要求6所述的无铜节镍型冷轧奥氏体不锈钢的制造方法，其特征在于，烘干温度≥80℃；冷轧采用950mm六机架六辊/十八辊连轧机组，六机架六辊/十八辊冷连轧总压下率控制在60～70％，其中第1架精轧机架压下率控制在30～35％，第6架精轧末机架压下率控制在5～8％。
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