CN112974532A - 一种超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法，依次包括：(1)对铸坯进行修磨；(2)将铸坯送入加热炉进行加热；(3)对经过加热的铸坯进行粗轧和精轧得到带钢；(4)对带钢进行冷却、卷曲。本发明的轧制方法能够实现卷板高效生产，为冷轧薄化奠定原料基础。
Description
技术领域
本发明涉及特殊不锈钢品种开发技术领域，具体涉及一种超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法。
背景技术
奥氏体不锈钢凭借其在多种腐蚀介质中具有的优秀耐蚀性能、良好综合力学性能和优良工艺性能在众多领域获得了广泛的应用，然而镍合金昂贵，增加材料成本的同时，市场波动的风险也大。N是强烈的奥氏体稳定化元素，N当量是Ni的30倍，N与C相比，是更有效的固溶强化元素，有利于提高钢的强度；此外N还可以提高不锈钢耐局部腐蚀，像点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等。因此用廉价的N、Mn来替换贵重金属Ni，甚至全部取代Ni，成为资源节约型不锈钢的重要方向之一。一般认为，奥氏体不锈钢中N的加入量达到4000ppm以上时被称为高N奥氏体不锈钢。
当不锈钢的N含量在5000-6500ppm之间时，将其称为超高N奥氏体不锈钢(TSHNS)。由于不锈钢中N元素增加在改善材料使用性能的同时，对热加工带来很大困难，主要是高温热变形强度大，特别是以潜在市场需求量大的薄规格卷板来说，采用连续大形变速率的多机架热连轧工艺高效率生产的难度更大，以至目前超高N奥氏体不锈钢卷板属于空白领域。
以部分替代目前广泛应用的304奥氏体不锈钢而开发超高N奥氏体不锈钢卷板，符合目前提倡的钢材节约型发展趋势，对于不锈钢领域的技术进步与产品结构调整具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法，采用该轧制方法能够实现卷板高效生产，为冷轧薄化奠定原料基础。
本发明的技术方案具体如下：
一种超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法，依次包括：
(1)对铸坯进行修磨，使铸坯表面粗糙度Rz≤50μm，修磨损失率3.5％～4.5％；
(2)将铸坯送入加热炉进行加热，加热温度是1250℃～1280℃；
(3)对经过加热的铸坯进行粗轧和精轧，得到厚度4.0～8.0mm的带钢；
(4)对带钢进行冷却、卷曲。
可选地，以重量百分比计，所述超高氮奥氏体不锈钢的组成是：C：0.050％～0.20％，Si≤1.00％，Mn：14.0％～17.0％，P≤0.035％，S≤0.003％，Cr：21.00％～23.00％，Ni：1.50％～2.00％，Mo：≤0.30％，N：0.50％～0.65％，其余为铁和不可避免的杂质。
可选地，在步骤(1)中，铸坯厚度是180～200mm，铸坯宽度是1000～1600mm。
可选地，在步骤(2)中，铸坯驻炉时间是9-11min/10mm。
可选地，在步骤(3)中，在进行粗轧前，先采用压力是20～35MPa的高压水对铸坯进行除鳞。
可选地，在步骤(3)中，粗轧采用5～7道次轧制，粗轧出口温度是1060～1100℃，单道次最大变形率是35％，粗轧出口厚度是28～34mm。
可选地，在步骤(3)中，精轧前两道次变形率均控制在25～30％，中间三道次变形率均控制在15～25％，最后两道次变形率均控制在10～15％，精轧出口温度是980～1020℃。
可选地，在步骤(4)中，冷却采用层流冷却。
可选地，在步骤(4)中，卷曲温度是450～500℃。
相比于现有技术，本发明的技术方案具有如下有益效果：
(1)采用该轧制方法实现了超高N奥氏体不锈钢(TSHNS)卷板的高效生产，热卷边部及板型控制较好，热轧金相组织无析出相。
(2)热卷的稳定生产，为后续固溶及冷轧奠定了良好基础。
附图说明
图1显示了实施例1修磨后的铸坯。
图2显示了实施例1得到的热卷外形。
图3显示了实施例1得到的热卷的金相组织。
图4显示了工艺控制不当的热卷的金相组织。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
对于氮含量是5000～6500ppm的超高氮奥氏体不锈钢(TSHNS)，由于不锈钢中氮元素含量增加，所以给热加工带来很大困难，主要是高温热变形强度大，特别是对薄规格卷板来说，采用连续大形变速率的多机架热连轧工艺高效率生产的难度更大。
针对这些问题，本发明的发明人对工艺步骤和方法参数进行研究、改进，从而创造性的提成了一种超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法。
本发明的超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法专门针对元素组成(重量％)如下的超高氮奥氏体不锈钢而研发：
C：0.050％～0.20％，Si≤1.00％，Mn：14.0％～17.0％，P≤0.035％，S≤0.003％，Cr：21.00％～23.00％，Ni：1.50％～2.00％，Mo：≤0.30％，N：0.50％～0.65％，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明的超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法是采用表面修磨的连铸板坯，经过加热炉加热，经高压水除鳞后，进入单机架粗轧机，随后进入七机架精轧后，通过层流冷却，最后卷曲，从而完成热卷板的轧制。
在一种优选的实施方案中，本发明的超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法依次包括如下步骤：
(1)铸坯准备
本发明的轧制方法采用的铸坯可以是采用任何常规方法制造的。
本发明的轧制方法采用的铸坯厚度是180mm～200mm(例如180mm或200mm)，宽度是1000～1600mm(例如1000mm、1100mm、1200mm、1300mm、1400mm、1500mm、1600mm等)。
在对铸坯轧制之前，需要先进行修磨，例如采用20#砂轮进行修磨，使铸坯表面粗糙度Rz≤50μm，修磨损失率3.5％～4.5％(优选地，修磨损失率4％)，可以保证热轧卷板表面没有因铸坯修磨痕遗留的条纹缺陷，同时还能够保证得到的热卷表面的粗糙度Ra≤5μm，从而为后部的冷轧表面质量控制奠定良好基础。
(2)铸坯加热
将经过修磨之后的铸坯送入加热炉中，采用1250℃～1280℃(例如1250℃、1255℃、1260℃、1265℃、1270℃、1275℃、1280℃等)的加热温度进行加热，铸坯的驻炉时间是9～11min/10mm(例如9min/10mm、10min/10mm、11min/10mm等)，即驻炉时间＝(9～11min)×(铸坯厚度/10mm)，其中铸坯厚度的单位是mm。温度过高或时间太长，都会导致因铸坯晶粒过分长大而出现的轧制开裂；温度低造成铸坯热变形抗力大，不利于设备安全运行及轧制过程质量控制。
(3)铸坯轧制
综合考虑到Cr含量较高，铸坯表面氧化程度较轻，N含量高，铸坯变形抗力大的因素，铸坯加热之后从加热炉输出，采用区别常规不锈钢的两次除鳞，对该钢种进行除鳞一次，避免铸坯温降带来的轧制压力太大。采用的是压力为20～35MPa的高压水。
除鳞之后，铸坯进入单机架粗轧机进行5～7道次轧制，例如，5道次或7道次，单道次最大变形率不大于35％(例如35％、34％、33％、32％、31％、30％等)。粗轧出口温度是1060～1100℃(例如1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、1100℃等)，粗轧出口厚度是26～34mm。兼顾铸坯的断面规格以及减少因道次增加带来的过程温降，在确保轧机负荷在设计范围之内安全运行，也可最大限度对铸坯柱状晶予以破碎，防止厚度方向晶粒不均匀，同时为精轧连续大变形速率提供较好的条件。
粗轧轧后至精轧入口，投入保温罩，减少温降，特别是边部温降，防止边裂。
精轧轧制前投入热卷箱。在热卷箱中，单机架粗轧机输出的高速中间坯卷成带卷，然后再开卷将中间坯以低速送入七机架精轧机组，进行精轧。前两道次变形率均控制在25～30％(例如，25％、26％、27％、28％、29％、30％等)，中间三道次变形率均控制在15～25％(例如15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％等)，最后两道次变形率均控制在10～15％(例如10％、11％、12％、13％、14％、15％等)，确保成品热卷板形≤5mm/m，横向同板差≤0.06mm/m。
精轧出口温度是980～1020℃(例如980℃、990℃、1000℃、1010℃、1020℃等)。
(4)冷却和卷曲
精轧结束之后，带钢从精轧机组输出，投入层流冷却。然后进行卷曲，热卷厚度是4.0～8.0mm(例如4.0mm、5.0mm、6.0mm、7.0mm、8.0mm等)，卷曲温度是450～500℃(例如450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃等)，能够防止Cr2N在600～900℃的敏感温度区间，在奥氏体晶界析出，从而降低钢的韧性，最终避免热卷开卷断带。
本发明的轧制方法是从超高N奥氏体不锈钢(TSHNS)铸坯的准备、铸坯的加热、连轧过程的道次设置、过程厚度、过程温度、带钢冷却及卷曲等关键工序参数进行确定，最终实现了超高N奥氏体不锈钢(TSHNS)卷板热连轧高效生产。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例一：
本实施例的超高N奥氏体不锈钢(TSHNS)的化学成分如下(重量％)：
C:0.098％Si:0.40％Mn:16.1％P:0.024％S:0.001％Cr：21.47％Ni：1.51％Mo:0.04％N:0.613％其余为铁和不可避免的杂质。
铸坯准备：厚度180mm，宽度1238mm，采用20#砂轮修磨后表面粗糙度Rz＝46μm，修磨损失率3.9％。修磨后的铸坯如图1所示
铸坯加热：加热炉温：1260℃，驻炉时间：180min
铸坯粗轧：铸坯出加热炉除鳞一次，高压水压力：35MPa；5道次，道次变形率依次为：15.20％-27.54％-31.34％-33.15％-29.92％；粗轧出口温度：1100℃；粗轧出口厚度：34.2mm；粗轧轧后至精轧入口，投入保温罩。
精轧轧制：精轧轧制前投入热卷箱；精轧出口温度：1000℃；道次变形率依次为：25.62％-25.36％-21.64％-18.88％-16.28％-12.97％-11.24％。
卷曲：精轧轧制完成后，带钢投入层流冷却。卷曲温度：500℃，热卷厚度8.0mm。
本实施例得到的热卷外形如图2所示，从图2可以看出，热卷边部及板型控制较好。
图3显示了本实施例得到的热卷的金相组织。另外，提供工艺控制不当的热卷的金相组织图(图4)作为对比。从图3和图4可以看出，本实施例得到的热卷无析出相(图3)，而当工艺控制不当时，会出现大量的析出相(图4)。
实施例二：
本实施例的超高N奥氏体不锈钢(TSHNS)的化学成分如下(重量％)：
C:0.094％Si:0.43％Mn:16.2％P:0.024％S：0.002％Cr：21.26％Ni：1.77％Mo:0.02％N:0.607％，其余为铁和不可避免的杂质。
铸坯准备：厚度180mm，宽度1238mm，采用20#砂轮修磨后表面粗糙度Rz＝41μm，修磨损失率4.1％。
铸坯加热：加热炉温：1260℃，驻炉时间：195min
铸坯粗轧：铸坯出加热炉除鳞一次，高压水压力：30MPa；5道次轧制，道次变形率依次为：20.83％-30.84％-33.45％-34.26％-31.20％；粗轧出口温度：1080℃；粗轧出口厚度：28mm；粗轧轧后至精轧入口，投入保温罩。
精轧轧制：精轧轧制前投入热卷箱；精轧出口温度：980℃；道次变形率依次为：28.58％-26.56％-22.72％-20.52％-18.25％-13.55％-10.65％。
卷曲：精轧轧制完成后，带钢投入层流冷却。卷曲温度：450℃，热卷厚度6.0mm。
实施例三：
本实施例的超高N奥氏体不锈钢(TSHNS)的化学成分如下(重量％)：
C:0.135％Si:0.53％Mn:16.5％P:0.025％S：0.001％Cr：21.56％Ni：1.82％Mo:0.12％N:0.615％，其余为铁和不可避免的杂质。
铸坯准备：厚度200mm，宽度1580mm，采用20#砂轮修磨后表面粗糙度Rz＝45μm，修磨损失率4.2％。
铸坯加热：加热炉温：1280℃，驻炉时间：200min
铸坯粗轧：铸坯出加热炉除鳞一次，高压水压力：25MPa；7道次轧制，道次变形率依次为：15.83％-20.79％-20.47％-25.69％-27.14％-26.71％-25.18％；粗轧出口温度：1080℃；粗轧出口厚度：30mm；粗轧轧后至精轧入口，投入保温罩。
精轧轧制：精轧轧制前投入热卷箱；精轧出口温度：990℃；道次变形率依次为：28.62％-25.86％-23.65％-20.18％-17.26％-12.85％-10.25％。
卷曲：精轧轧制完成后，带钢投入层流冷却。卷曲温度：480℃，热卷厚度6.0mm。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法，其特征在于，依次包括：
(1)对铸坯进行修磨，使铸坯表面粗糙度Rz≤50μm，修磨损失率3.5％～4.5％；
(2)将铸坯送入加热炉进行加热，加热温度是1250℃～1280℃；
(3)对经过加热的铸坯进行粗轧和精轧，得到厚度4.0～8.0mm的带钢；
(4)对带钢进行冷却、卷曲。
2.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，以重量百分比计，所述超高氮奥氏体不锈钢的组成是：C：0.050％～0.20％，Si≤1.00％，Mn：14.0％～17.0％，P≤0.035％，S≤0.003％，Cr：21.00％～23.00％，Ni：1.50％～2.00％，Mo：≤0.30％，N：0.50％～0.65％，其余为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，在步骤(1)中，铸坯厚度是180mm～200mm，铸坯宽度是1000～1600mm。
4.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，在步骤(2)中，铸坯驻炉时间是9～11min/10mm。
5.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，在步骤(3)中，在进行粗轧前，先采用压力是20～35MPa的高压水对铸坯进行除鳞。
6.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，在步骤(3)中，粗轧采用5～7道次轧制，粗轧出口温度是1060～1100℃，单道次最大变形率是35％，粗轧出口厚度是26～34mm。
7.根据权利要求6所述的轧制方法，其特征在于，在步骤(3)中，粗轧采用5道次或7道次轧制。
8.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，在步骤(3)中，精轧前两道次变形率均控制在25～30％，中间三道次变形率均控制在15～25％，最后两道次变形率均控制在10～15％，精轧出口温度是980～1020℃。
9.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，在步骤(4)中，冷却采用层流冷却。
10.根据权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，在步骤(4)中，卷曲温度是450～500℃。
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