CN113025900A - 一种成本低强度高的不锈钢原料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，具体涉及不锈钢技术领域，该不锈钢原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量≦0.2％，硅含量≦1％，锰含量6％‑10％，镍含量0.7％‑2％，铬含量16％‑18％，铜含量0.7％‑3.5％，氮含量0.2％‑0.35％，其余为铁含量；本发明相较于普通的304不锈钢来说大大降低了原料成本镍含量降低、氮含量提高增加了耐蚀性和强度，通过添加铜提高加工性能和抗菌性，除此之外主要是降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明实施例涉及不锈钢技术领域，具体涉及一种成本低强度高的不锈钢原料组合物。
背景技术
不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢；而将耐化学腐蚀介质腐蚀的钢种称为耐酸钢，就一般而言，不锈钢的硬度要高于铝合金，不锈钢的成本比铝合金要高；不锈钢应用越来越广泛，尤其是奥氏体不锈钢，因为其拥有不错的耐蚀性和加工性，越来越受到用户的重视，不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体(双相)不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。还有用于压力容器用的专用不锈钢，不锈钢具有耐腐蚀、耐热等特性。
现有技术中的304不锈钢中镍元素在总成份中占有相当比例，而且镍是我国稀缺的战略资源，非常珍贵，国内矿产储量少，重点依靠进口，使得304不锈钢相对普碳钢来说，成本相对比较高、强度较低，而且304不锈钢制品的抗菌性能较差。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，解决现有的不锈钢原料组合物由于镍元素稀缺，致使成本高以及强度较低的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，该不锈钢原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量≦0.2％，硅含量≦1％，锰含量6％-10％，镍含量0.7％-2％，铬含量16％-18％，铜含量0.7％-3.5％，氮含量0.2％-0.35％，其余为铁含量。
进一步地，该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量0.2％，硅含量1％，锰含量6％，镍含量0.7％，铬含量16％，铜含量0.7％，氮含量0.2％，其余为铁含量。
进一步地，该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量0.19％，硅含量0.09％，锰含量7.5％，镍含量0.8％，铬含量16.8％，铜含量1.0％，氮含量0.25％，其余为铁含量。
进一步地，该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量0.18％，硅含量0.08％，锰含量8％，镍含量0.9％，铬含量17.2％，铜含量1.2％，氮含量0.30％，其余为铁含量。
本发明还包括该成本低强度高的不锈钢原料组合物的熔炼工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：开炉前对熔炼炉进行检查，随后，根据选取的不锈钢原料组合物的组分按照各组分的重量百分比进行定量称取；
步骤二：先熔炼好基础钢水，再将定量称取的碳、硅、铬、氮、铜、镍及适量铁的混合物投入熔炼炉内，将其快速熔化为熔体并将熔体保持在能够维持熔体状态的较低温度，温度控制在1500℃，控制氮含量为0.3-0.5wt％；
步骤三：随后，再往熔炼炉中添加定量的金属锰，金属锰添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的6-10wt％，其熔体温度为维持熔体状态的较低温度，温度控制在1500℃；
步骤四：随后，再往熔炼炉中添加定量的金属铁，金属铁添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的20-50wt％，添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的2-8wt％，待熔体中固态物完全熔化后继续均匀搅拌5-20min，然后快速提温至1600℃后出炉浇注。
进一步地，步骤四所述的出炉浇注之前经过脱氧、除渣以及取样工序。
进一步地，所述脱氧工序保持熔炼炉的满功率，采用电磁搅拌作用将氧脱除彻底，不锈钢脱氧先加锰元素再加硅元素，锰元素的加入量是硅元素的两倍。
进一步地，步骤四所述出炉浇注、引流的过程中需要保证稳准，以防止钢液喷溅、细流或断流，一次性浇满型壳，每浇铸一炉的时间不应超过3min。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明提供的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，通过有效的降低组成成分中镍的含量，有效的降低了稀缺资源的使用，从而能够有效的降低本发明的生产成本，通过提高氮元素的含量，从而能够有效的提供该不锈钢原料组合物制成的不锈钢的强度和耐腐蚀性；
2、本发明提供的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，通过添加铜元素，使得制成的不锈钢表面能够存在金属离子铜离子，利用铜离子破坏细菌的呼吸系统、细菌的细胞膜、细菌的DNA以及细菌的物质运输系统，并且还会阻止细菌蛋白质的合成，从而能够杀灭、抑制细菌以达到抗菌的目的，与现有技术相比，本发明所制得的不锈钢对常见细菌(如大肠杆菌和金黄葡萄球菌)的杀灭率在99％以上，具有良好的灭菌性能。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，该不锈钢原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量≦0.2％，硅含量≦1％，锰含量6％-10％，镍含量0.7％-2％，铬含量16％-18％，铜含量0.7％-3.5％，氮含量0.2％-0.35％，其余为铁含量。
具体到本实施例中，该不锈钢原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量0.2％，硅含量1％，锰含量6％，镍含量0.7％，铬含量16％，铜含量0.7％，氮含量0.2％，其余为铁含量。
本发明还包括该成本低强度高的不锈钢原料组合物的熔炼工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：开炉前对熔炼炉进行检查，随后，根据选取的不锈钢原料组合物的组分按照各组分的重量百分比进行定量称取；
步骤二：先熔炼好基础钢水，再将定量称取的碳、硅、铬、氮、铜、镍及适量铁的混合物投入熔炼炉内，将其快速熔化为熔体并将熔体保持在能够维持熔体状态的较低温度，温度控制在1500℃，控制氮含量为0.3wt％；
步骤三：随后，再往熔炼炉中添加定量的金属锰，金属锰添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的6wt％，其熔体温度为维持熔体状态的较低温度，温度控制在1500℃；
步骤四：随后，再往熔炼炉中添加定量的金属铁，金属铁添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的20wt％，添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的2wt％，待熔体中固态物完全熔化后继续均匀搅拌5min，然后快速提温至1600℃后出炉浇注，其中出炉浇注之前需要经过脱氧、除渣以及取样工序，而脱氧工序保持熔炼炉的满功率，采用电磁搅拌作用将氧脱除彻底，不锈钢脱氧先加锰元素再加硅元素，锰元素的加入量是硅元素的两倍。而且出炉浇注、引流的过程中需要保证稳准，以防止钢液喷溅、细流或断流，一次性浇满型壳，每浇铸一炉的时间不应超过3min。
实施例2：
本发明提供一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，该不锈钢原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量≦0.2％，硅含量≦1％，锰含量6％-10％，镍含量0.7％-2％，铬含量16％-18％，铜含量0.7％-3.5％，氮含量0.2％-0.35％，其余为铁含量。
具体到本实施例中，该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量0.19％，硅含量0.09％，锰含量7.5％，镍含量0.8％，铬含量16.8％，铜含量1.0％，氮含量0.25％，其余为铁含量。
本发明还包括该成本低强度高的不锈钢原料组合物的熔炼工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：开炉前对熔炼炉进行检查，随后，根据选取的不锈钢原料组合物的组分按照各组分的重量百分比进行定量称取；
步骤二：先熔炼好基础钢水，再将定量称取的碳、硅、铬、氮、铜、镍及适量铁的混合物投入熔炼炉内，将其快速熔化为熔体并将熔体保持在能够维持熔体状态的较低温度，温度控制在1500℃，控制氮含量为0.35wt％；
步骤三：随后，再往熔炼炉中添加定量的金属锰，金属锰添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的7wt％，其熔体温度为维持熔体状态的较低温度，温度控制在1500℃；
步骤四：随后，再往熔炼炉中添加定量的金属铁，金属铁添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的30wt％，添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的4wt％，待熔体中固态物完全熔化后继续均匀搅拌10min，然后快速提温至1600℃后出炉浇注，其中出炉浇注之前需要经过脱氧、除渣以及取样工序，而脱氧工序保持熔炼炉的满功率，采用电磁搅拌作用将氧脱除彻底，不锈钢脱氧先加锰元素再加硅元素，锰元素的加入量是硅元素的两倍。而且出炉浇注、引流的过程中需要保证稳准，以防止钢液喷溅、细流或断流，一次性浇满型壳，每浇铸一炉的时间不应超过3min。
实施例3：
本发明提供一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，该不锈钢原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量≦0.2％，硅含量≦1％，锰含量6％-10％，镍含量0.7％-2％，铬含量16％-18％，铜含量0.7％-3.5％，氮含量0.2％-0.35％，其余为铁含量。
具体到本实施例中，该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量0.18％，硅含量0.08％，锰含量8％，镍含量0.9％，铬含量17.2％，铜含量1.2％，氮含量0.30％，其余为铁含量。
本发明还包括该成本低强度高的不锈钢原料组合物的熔炼工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：开炉前对熔炼炉进行检查，随后，根据选取的不锈钢原料组合物的组分按照各组分的重量百分比进行定量称取；
步骤二：先熔炼好基础钢水，再将定量称取的碳、硅、铬、氮、铜、镍及适量铁的混合物投入熔炼炉内，将其快速熔化为熔体并将熔体保持在能够维持熔体状态的较低温度，温度控制在1500℃，控制氮含量为0.4wt％；
步骤三：随后，再往熔炼炉中添加定量的金属锰，金属锰添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的10wt％，其熔体温度为维持熔体状态的较低温度，温度控制在1500℃；
步骤四：随后，再往熔炼炉中添加定量的金属铁，金属铁添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的40wt％，添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的6wt％，待熔体中固态物完全熔化后继续均匀搅拌15min，然后快速提温至1600℃后出炉浇注，其中出炉浇注之前需要经过脱氧、除渣以及取样工序，而脱氧工序保持熔炼炉的满功率，采用电磁搅拌作用将氧脱除彻底，不锈钢脱氧先加锰元素再加硅元素，锰元素的加入量是硅元素的两倍。而且出炉浇注、引流的过程中需要保证稳准，以防止钢液喷溅、细流或断流，一次性浇满型壳，每浇铸一炉的时间不应超过3min。
实施例4：
分别对实施例1-3提供的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物利用本发明中提供的熔炼工艺制成的不锈钢制品与304不锈钢作为对比例进行有关强度、伸长率、抗拉强度(相较于304不锈钢)、抗菌率、耐腐蚀指数(相较于304不锈钢)、冷弯强度、屈服强度和生产成本(相较于304不锈钢)的测试实验，而测试结果如下表所示：
由上表中的对比可知：实施例2提供的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物该不锈钢原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量0.19％，硅含量0.09％，锰含量7.5％，镍含量0.8％，铬含量16.8％，铜含量1.0％，氮含量0.25％，根据本发明提供的熔炼工艺支撑的不锈钢制品，具有较好的强度、伸长率、抗菌性、腐蚀性、冷弯性能、抗拉强度和屈服强度，而且相较于304不锈钢实施例2中所制成的奥氏体不锈钢的生产成本较低，碳含量是强奥氏体形成元素，可显著提高不锈钢钢的强度，同时，硅元素作为还原剂和脱氧剂被添加在炼钢过程中，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，且加入氮元素，提高耐蚀性和强度，且适当增加氮的含量，可以减少铬的使用量，可以有效降低成本，而且还能够提高耐腐蚀性和强度，同时，加入铜元素能够改善不锈钢的抗大气腐蚀性能和抗菌性，在不锈钢管材中，铜一部分起到一种强化元素的作用，使得各元素发生沉淀硬化反应，从而加强管材的抗拉强度，此外铜在那些不发生沉淀硬化的钢中，能够轻微的升高屈服强度，最后，加入锰元素，能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，具有良好的耐磨性，且能与Fe无限固溶，在提高钢材强度的同时，对塑性的影响相对较小，该不锈钢原料组合物制成的体不锈钢具有耐腐蚀性强、强度高、韧性好以及抗菌性强的优异性能，且实施例2中有效的降低稀有元素镍的成分含量，从而能够有效的减少稀缺资源镍的使用，进一步地降低生产成本，使得本发明所制得的不锈钢相较于304不锈钢来说具有成本低的显著优点。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，其特征在于：该不锈钢原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量≦0.2％，硅含量≦1％，锰含量6％-10％，镍含量0.7％-2％，铬含量16％-18％，铜含量0.7％-3.5％，氮含量0.2％-0.35％，其余为铁含量。
2.根据权利要求1所述的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，其特征在于：该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量0.2％，硅含量1％，锰含量6％，镍含量0.7％，铬含量16％，铜含量0.7％，氮含量0.2％，其余为铁含量。
3.根据权利要求1所述的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，其特征在于：该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量0.19％，硅含量0.09％，锰含量7.5％，镍含量0.8％，铬含量16.8％，铜含量1.0％，氮含量0.25％，其余为铁含量。
4.根据权利要求1所述的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，其特征在于：该原料组合物的组分及各组分的重量百分比为：碳含量0.18％，硅含量0.08％，锰含量8％，镍含量0.9％，铬含量17.2％，铜含量1.2％，氮含量0.30％，其余为铁含量。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物，还包括该成本低强度高的不锈钢原料组合物的熔炼工艺，具体包括以下步骤：
步骤一：开炉前对熔炼炉进行检查，随后，根据选取的不锈钢原料组合物的组分按照各组分的重量百分比进行定量称取；
步骤二：先熔炼好基础钢水，再将定量称取的碳、硅、铬、氮、铜、镍及适量铁的混合物投入熔炼炉内，将其快速熔化为熔体并将熔体保持在能够维持熔体状态的较低温度，温度控制在1500℃，控制氮含量为0.3-0.5wt％；
步骤三：随后，再往熔炼炉中添加定量的金属锰，金属锰添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的6-10wt％，其熔体温度为维持熔体状态的较低温度，温度控制在1500℃；
步骤四：随后，再往熔炼炉中添加定量的金属铁，金属铁添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的20-50wt％，添加量按不锈钢设计成分计算为整个不锈钢重量的2-8wt％，待熔体中固态物完全熔化后继续均匀搅拌5-20min，然后快速提温至1600℃后出炉浇注。
6.根据权利要求5所述的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物的熔炼工艺，其特征在于：步骤四所述的出炉浇注之前经过脱氧、除渣以及取样工序。
7.根据权利要求6所述的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物的熔炼工艺，其特征在于：所述脱氧工序保持熔炼炉的满功率，采用电磁搅拌作用将氧脱除彻底，不锈钢脱氧先加锰元素再加硅元素，锰元素的加入量是硅元素的两倍。
8.根据权利要求5所述的一种成本低强度高的不锈钢原料组合物的制备方法，其特征在于：步骤四所述的出炉浇注、引流的过程中需要保证稳准，以防止钢液喷溅、细流或断流，一次性浇满型壳，每浇铸一炉的时间不应超过3min。
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