CN113122699A - Cr13型不锈钢盘条及其退火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不锈钢退火工艺领域，尤其涉及一种Cr13型不锈钢盘条及其退火方法。本发明的Cr13型不锈钢盘条的退火方法包括：将轧制后的盘条进行保温，然后空冷。本发明省去了常规退火时盘条先冷却到室温，再从室温加热到退火温度造成的能源浪费，从盘条质量提高及节约能源方面均具有极大的实用价值和意义。

Description

Cr13型不锈钢盘条及其退火方法
技术领域
本发明涉及不锈钢退火工艺领域，尤其涉及一种Cr13型不锈钢盘条及其退火方法。
背景技术
Cr13型不锈钢盘条是碳含量为0.1-0.4％、铬含量在11.0-13.0％的一种不锈钢盘条，其室温组织为马氏体，马氏体组织为碳元素在铁素体中的过饱和固溶体，强度较高，因此Cr13型不锈钢盘条一般用于结构件、轴类、高强螺栓等领域。
Cr13型不锈钢轧制后，钢中的高温奥氏体在空冷或快冷的条件下，将转变成马氏体组织，这种马氏体中碳含量较高，片层组织较细，盘条硬度较高，为了使产品便于用户冷加工，必须进行退火降低盘条硬度。退火的作用将钢中的马氏体转变成铁素体加碳化物，从而降低了盘条的硬度，更适合后续冷加工。
现在普遍采用的工艺是盘条轧制后先冷却到室温，后转移到另外一个地方的退火炉中，盘条装入退火炉后，炉温从室温加热到目标温度保温一定时间，降到一定温度出炉。这样的工艺所需退火时间较长，升温10小时，保温8小时，随炉冷却24小时，再加上入炉、出炉操作时间，一般一炉钢离线退火共需要2天左右。
这种退火后盘条硬度达到标准要求，但是退火时间长，造成盘条表面氧化麻面严重、酸洗困难以及退火能耗较大、费用较高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种Cr13型不锈钢盘条及其退火方法，以提高盘条表面质量、降低退火酸洗能耗及费用。
具体的，本发明的Cr13型不锈钢盘条的退火方法包括，将轧制后的盘条进行保温，然后空冷。
上述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，所述保温在隧道炉中进行。
上述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，所述盘条的终轧温度为850℃-1000℃，送入隧道炉时盘条的温度≥700℃。
上述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，所述保温的温度为720℃-760℃。
上述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，所述保温的时长为40-90分钟。
上述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，所述盘条的横截面直径为5mm-16mm。
另一方面，本发明还提供了一种Cr13型不锈钢盘条，其由上述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法制备而成。
上述的Cr13型不锈钢盘条，按重量百分比计，包括C 0.1％-0.4％，Cr11.0％-13％。
上述的Cr13型不锈钢盘条，所述Cr13型不锈钢盘条的钢种为12Cr13，20Cr13或30Cr13。
本发明的技术方案具有如下的有益效果：
(1)本发明的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，盘条轧制后于热态进入退火炉退火，省去了常规退火时盘条先冷却到室温，再从室温加热到退火温度造成的能源浪费，从盘条质量提高及节约能源方面均具有极大的实用价值和意义；
(2)本发明的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，退火周期从常规方法的2天左右缩短到4小时之内，提高了生产效率；
(3)本发明的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，由于高温保温时间从常规方法的8小时缩短到40-90分钟，盘条表面氧化减轻，更容易酸洗；
(4)本发明的Cr13型不锈钢盘条，其硬度完全满足GB/T 1220-2016标准要求。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1A为实施例1中12Cr13不锈钢盘条退火后的金相组织；
图1B为对比例1中12Cr13不锈钢盘条退火后的金相组织；
图2A为实施例2中20Cr13不锈钢盘条退火后的金相组织；
图2B为对比例2中20Cr13不锈钢盘条退火后的金相组织；
图3A为实施例3中30Cr13不锈钢盘条退火后的金相组织；
图3B为对比例3中30Cr13不锈钢盘条退火后的金相组织。
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。
具体的，本发明的Cr13型不锈钢盘条的退火方法包括：将轧制后的盘条进行保温，然后空冷。
相比于现有技术，本发明中盘条不用冷却到室温再退火，盘条没有冷却到马氏体形成温度，因此钢中还没有马氏体。轧制完的盘条在高温下组织为奥氏体，保温时，钢中的一部分碳化物先行析出，奥氏体中溶解碳元素减少。盘条出炉冷却时，奥氏体转变形成碳化物和铁素体组织，降低强度和硬度，因此，本发明可以在短时间内完成退火，省略了盘条再升温过程且保温时间缩短。此外，本发明采用空冷冷却盘条，缩短了冷却时间。
其中，所述保温在退火炉中进行，可选的，所述退火炉为隧道炉。优选的，所述隧道炉设置在轧机旁边，以减少盘条在输送过程的温降。
其中，所述隧道炉采用电阻带或煤气加热，温度保持在700℃左右。
优选的，在轧制时，所述盘条的终轧温度为850℃-1000℃，所述盘条在送入隧道炉时的温度≥700℃，优选为720℃-850℃。
本发明通过将终轧温度控制在850-1000℃之间，可以有效控制盘条进入隧道炉的温度。当终轧温度低于850℃时，则盘条进入隧道炉的温度降低于700℃；当终轧温度大于1000℃时，则盘条进入隧道炉的温度高于850℃。
本发明通过将盘条在送入隧道炉时的温度控制在700℃以上，可以保证盘条组织的转变需要时间最短(可控制在90分钟以下)，当低于700℃时，则盘条组织的转变需要较长的时间，与生产节奏不能协调。当温度控制在720℃-850℃时，效果最优。
进一步优选的，所述盘条在隧道炉中进行保温时，温度为720℃-760℃，保温时长为40-90分钟。
在本发明的上述条件中进行保温时，盘条组织从高温奥氏体转变成铁素体和碳化物，而且可以在较短时间内完成退火过程。然而，当盘条保温温度和/或保温时长不在本发明的保护范围时，不能实现上述效果。
可选的，所述盘条的横截面直径为5mm-16mm。
在本申请中，发明人通过创新性研究和试验得到了Cr13型不锈钢盘条退火的新工艺，实施后盘条组织达到改善，硬度完全满足GB/T 1220-2016标准要求，退火周期从2天左右缩短到4小时之内。由于本发明的高温保温时间从8小时缩短到40-90分钟，因此，盘条表面氧化减轻，更容易酸洗。此外，盘条轧制后热态进入隧道炉装炉退火，省去了常规退火时盘条先冷到室温，再从室温加热到退火温度造成的能源浪费，从盘条质量提高及节约能源方面均具有极大的实用价值和意义。
另一方面，本发明还提供了一种Cr13型不锈钢盘条，其由本发明的Cr13型不锈钢盘条的退火方法制备而成。
其中，本发明的Cr13型不锈钢盘条，按重量百分比计，包括C 0.1％-0.4％，Cr11.0％-13％。
其中，本发明的Cr13型不锈钢盘条的钢种包括但不限于12Cr13，20Cr13和30Cr13。
其中，图1A、图2A、图3A分别示出了12Cr13，20Cr13和30Cr13按照本发明的退火方法(具体工艺请见实施例1-3)处理后的金相组织图，图1B、图2B、图3B分别示出了12Cr13，20Cr13和30Cr13按照现有的退火方法(具体工艺请见对比例1-3)处理后的金相组织图。由图1A-图3B示出的金相组织可以看出，12Cr13和20Cr13按照现有技术退火后组织为铁素体和碳化物，按照本发明的方法退火后组织为马氏体。马氏体为片层状组织，组织越细，硬度越高。按照本发明的方法退火后，马氏体的片层状宽度较大、隐约可看到铁素体晶界轮廓，硬度得到一定程度降低。按照本发明的退火方法处理后的30Cr13金相组织与按照现有技术处理的退火组织类似，均为铁素体加碳化物组织，只是本发明的退火盘条的晶粒比现有技术的退火工艺的组织细小。
经检测，本发明的Cr13型不锈钢盘条硬度完全满足GB/T 1220-2016标准要求。
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。
实施例1
本实施例的Cr13型不锈钢盘条钢种12Cr13，盘条直径为5.50毫米。
盘条轧制后，高温状态进入轧机旁边的辊底隧道炉保温一段时间然后冷却完成退火。其中，盘条终轧温度1000℃，盘条进入隧道炉时温度为850℃。隧道炉保温温度760℃，隧道炉中保温时间60分钟，盘条出炉后空冷。
经检测，盘条硬度HB为184，满足GB/T 1220-2016标准中硬度HB≤187要求。
盘条表面氧化程度低，酸洗时间20分钟，酸洗金属损耗1.8％。
实施例2
本实施例的Cr13型不锈钢盘条钢种20Cr13，盘条直径为12毫米。
盘条轧制后，高温状态进入轧机旁边的辊底隧道炉保温一段时间然后冷却完成退火。其中，盘条终轧温度850℃，盘条进入隧道炉时温度为780℃。隧道炉保温温度760℃，隧道炉中保温时间60分钟，盘条出炉后空冷。
经检测，盘条硬度HB为190，满足GB/T 1220-2016标准中硬度HB≤223要求。
盘条表面氧化程度低，酸洗时间20分钟，酸洗金属损耗1.9％。
实施例3
本实施例的Cr13型不锈钢盘条钢种30Cr13，盘条直径为6.50毫米。
盘条轧制后，高温状态进入轧机旁边的辊底隧道炉保温一段时间然后冷却完成退火。其中，盘条终轧温度900℃，盘条进入隧道炉时温度为800℃。隧道炉保温温度760℃，隧道炉中保温时间60分钟，盘条出炉后空冷。
经检测，盘条硬度HB为218，满足GB/T 1220-2016标准中硬度HB≤235要求。
盘条表面氧化程度低，酸洗时间18分钟，酸洗金属损耗1.6％。
实施例4
本实施例的Cr13型不锈钢盘条钢种30Cr13，盘条直径为16毫米。
盘条轧制后，高温状态进入轧机旁边的辊底隧道炉保温一段时间然后冷却完成退火。其中，盘条终轧温度950℃，盘条进入隧道炉时温度为800℃。隧道炉保温温度760℃，隧道炉中保温时间40分钟，盘条出炉后空冷。
经检测，盘条硬度HB为211，满足GB/T 1220-2016标准中硬度HB≤235要求。
盘条表面氧化程度低，酸洗时间15分钟，酸洗金属损耗1.5％。
实施例5
本实施例的Cr13型不锈钢盘条钢种20Cr13，盘条直径为6.50毫米。
盘条轧制后，高温状态进入轧机旁边的辊底隧道炉保温一段时间然后冷却完成退火。其中，盘条终轧温度1000℃，盘条进入隧道炉时温度为850℃。隧道炉保温温度760℃，隧道炉中保温时间70分钟，盘条出炉后空冷。
经检测，盘条硬度HB为191，满足GB/T 1220-2016标准中硬度HB≤223要求。
盘条表面氧化程度低，酸洗时间22分钟，酸洗金属损耗2.0％。
实施例6
本实施例的Cr13型不锈钢盘条钢种12Cr13，盘条直径为12毫米。
盘条轧制后，高温状态进入轧机旁边的辊底隧道炉保温一段时间然后冷却完成退火。其中，盘条终轧温度950℃，盘条进入隧道炉时温度为750℃。隧道炉保温温度720℃，隧道炉中保温时间80分钟，盘条出炉后空冷。
经检测，盘条硬度HB为161，满足GB/T 1220-2016标准中硬度HB≤187要求。
盘条表面氧化程度低，酸洗时间25分钟，酸洗金属损耗2.0％。
对比例1
本实施例的Cr13型不锈钢盘条钢种12Cr13，盘条直径为5.5毫米。
盘条终轧温度900℃，盘条冷却到室温。
盘条装入箱式电阻炉中开始从室温升温，经过10小时炉温达到880℃保温8小时，然后断电随炉降温，降温时间24小时，盘条温度降到室温出炉。
经检测，盘条硬度HB为158，满足GB/T 1220-2016标准中硬度HB≤187要求。
盘条表面氧化程度高，酸洗时间40分钟，酸洗金属损耗2.3％。
对比例2
本实施例的Cr13型不锈钢盘条钢种20Cr13，盘条直径为10毫米。
盘条终轧温度950℃，盘条冷却到室温。
盘条装入箱式电阻炉中开始从室温升温，经过9小时炉温达到850℃保温8小时，然后断电随炉降温，降温时间23小时，盘条温度降到室温出炉。
经检测，盘条硬度HB为175，满足GB/T 1220-2016标准中硬度HB≤223要求。
盘条表面氧化程度高，酸洗时间30分钟，酸洗金属损耗2.2％。
对比例3
本实施例的Cr13型不锈钢盘条钢种30Cr13，盘条直径为12毫米。
盘条终轧温度950℃，盘条冷却到室温。
盘条装入箱式电阻炉中开始从室温升温，经过10小时炉温达到860℃保温8小时，然后断电随炉降温，降温时间24小时，盘条温度降到室温出炉。
经检测，盘条硬度HB为190，满足GB/T 1220-2016标准中硬度HB≤235要求。
盘条表面氧化程度高，酸洗时间33分钟，酸洗金属损耗2.5％。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种Cr13型不锈钢盘条的退火方法，其特征在于，将轧制后的盘条进行保温，然后空冷。
2.根据权利要求1所述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，其特征在于，所述保温在隧道炉中进行。
3.根据权利要求2所述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，其特征在于，所述盘条的终轧温度为850℃-1000℃，送入隧道炉时盘条的温度≥700℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，其特征在于，所述保温的温度为720℃-760℃。
5.根据权利要求1-3任一项所述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，其特征在于，所述保温的时长为40-90分钟。
6.根据权利要求1所述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法，其特征在于，所述盘条的横截面直径为5mm-16mm。
7.一种Cr13型不锈钢盘条，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的Cr13型不锈钢盘条的退火方法制备而成。
8.根据权利要求7所述的Cr13型不锈钢盘条，其特征在于，按重量百分比计，包括C0.1％-0.4％，Cr 11.0％-13％。
9.根据权利要求7所述的Cr13型不锈钢盘条，其特征在于，所述Cr13型不锈钢盘条的钢种为12Cr13，20Cr13或30Cr13。
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