CN114032375B - 超级13Cr不锈钢锻材的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于不锈钢锻造及退火技术领域,具体涉及一种超级13Cr不锈钢锻材的加工方法。本发明包括如下步骤:S1、将超级13Cr铸锭通过高温固溶处理;S2、对刚出保温炉的超级13Cr进行快锻镦粗;S3、将镦粗的超级13Cr进行高温固溶处理;S4、对刚出保温炉的超级13Cr进行快锻拉长和第二次镦粗;S5、将二次镦粗超级13Cr进行高温固溶处理;S6、将超级13Cr进行快锻拉长和精锻处理;S7、对锻件进行退火处理并空冷。本发明中的超级13Cr锻材加工工艺通过在锻造过程中插入2次“镦拔+固溶”操作,不仅可以利用变形产生的应力在高温下促进合金元素扩散,达到降低超级13Cr成品内δ‑铁素体含量的目的,本发明可使超级13Cr成品内δ‑铁素体含量≦3%。

Description

超级13Cr不锈钢锻材的加工方法
技术领域
本发明属于不锈钢锻造及退火技术领域,具体涉及一种超级13Cr不锈钢锻材的加工方法。
背景技术
超级13Cr有棒料和管料,主要用于管道,壳体等。其化学成份范围如表1所示:
表1.超级13Cr化学成分范围(质量分数)
Figure BDA0003344901240000011
超级13Cr不锈钢的成分特点是在传统马氏体不锈钢的基础上,降低C含量至小于0.03%,增加Ni含量为4%-6%,Mo含量为0.5%-2.5%。其成分特点就决定了它是一种具有高强度、高韧性以及良好的耐蚀等性能的不锈钢材料。但是超级13Cr钢中添加的铁素体化合金元素较多,使得该钢材在凝固过程中奥氏体化温度区间变宽,奥氏体单相区减小,铁素体转变温度降低,导致在其铸锭中δ-铁素体大量残留。这也使得由铸锭加工而来的较大超级13Cr锻件产品中δ-铁素体含量过高。而通常认为δ-铁素体是降低合金强韧性的主要原因。因此在该不锈钢铸造和后续锻造过程中,应尽量避免δ-铁素体的生成以降低成品中δ-铁素体含量。
传统的超级13Cr锻材生产工艺为:铸锭经高温固溶后(约1100℃,8hr)经快锻机快锻(“一镦一拔”制度,即镦粗铸锭1/2高度后拔长至原铸锭高度)和精锻,然后退火空冷。经此种传统超级13Cr锻材生产工艺的超级13Cr不锈钢δ-铁素体含量在5%左右(评价方法为中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T 4402-2014)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种超级13Cr不锈钢锻材的加工方法,以降低超级13Cr不锈钢中的δ-铁素体含量。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是:超级13Cr不锈钢锻材的加工方法,包括如下步骤:
S1、将超级13Cr铸锭通过高温固溶处理;
S2、对刚出保温炉的超级13Cr进行快锻镦粗;
S3、将镦粗的超级13Cr进行高温固溶处理;
S4、对刚出保温炉的超级13Cr进行快锻拉长和第二次镦粗;
S5、将二次镦粗超级13Cr进行高温固溶处理;
S6、将超级13Cr进行快锻拉长和精锻处理;
S7、对锻件进行退火处理并空冷。
各工艺步骤的优选工艺参数如下:
步骤S1中,高温固溶处理开始由室温升温,升温速率在40℃/hr-80℃/hr,高温固溶处理温度范围为1100℃-1200℃,保温时间为3hr-4hr。
步骤S2中,镦粗操作为减少原铸锭高度的一半,镦粗过程温度范围为950℃-1200℃。
步骤S3中,高温固溶处理时保温炉为热炉,温度范围为1100℃-1200℃,保温时间为2hr-3hr。
步骤S4中,拉长操作为拉长S2中镦粗的铸锭至原铸锭高度,镦粗操作为镦粗至原铸锭高度的一半,变形过程温度范围为950℃-1200℃。
步骤S5中,高温固溶处理时保温炉为热炉,温度范围为1100℃-1200℃,保温时间为2hr-3hr。
步骤S6中,拉长操作为拉长S4中镦粗的铸锭至原铸锭高度,然后用精锻机将铸锭锻至成品直径,变形过程温度范围为950℃-1200℃。
步骤S7中,退火处理升温速率在40℃/hr-80℃/hr,温度范围为500℃-600℃,保温时间为7hr-8hr。
其中的“高温固溶处理”即是指“将合金加热到高温单相区恒温保持”,通常也叫做“恒温保温处理”,该技术术语对于本领域技术人员来说是清楚的。
本发明的有益效果是:超级13r不锈钢锻材通常是以该钢材铸锭为原料,利用快锻机及精锻机锻造成棒材或者方坯成品交货。传统及本发明所提出的超级13Cr加工工艺所涉及的温度范围皆在γ相-δ-铁素体相转变温度之下,所以锻材残留的δ-铁素体几乎全部为由凝固过程中合金成分偏析而未转化为γ相的残余铁素体。传统的高温固溶+锻造方法制作的棒材或者方坯成品因锻造后直接退火,若固溶不充分,成品内δ-铁素体残留可能性大幅增加。δ-铁素体转变速率随其含量的减少而减少,因此若要进一步减少铁素体残留(如从5%降至3%,评价方法为中华人民共和国黑色冶金行业标准YB/T 4402-2014),必须要大幅增加高温固溶时间。本发明中的超级13Cr锻材加工工艺通过在锻造过程中插入2次“镦拔+固溶”操作,不仅可以利用变形产生的应力在高温下促进合金元素扩散,达到降低超级13Cr成品内δ-铁素体含量的目的,而且相较于传统工艺高温固溶+锻造时间(约8-9hr),本发明的工艺只增加了约半小时的镦拔快锻过程。本发明可使超级13Cr成品内δ-铁素体含量≦3%。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图;
图2为本发明高温固溶处理过程中温度控制示意图;
图3为本发明锻造过程中温度控制示意图;
图4为本发明退火过程温度随时间的变化图。
具体实施方式
下面将通过具体的实施例对本发明的具体实施方式作进一步地阐述。
本发明生产工艺流程为:高温固溶处理→镦粗→高温固溶处理→拉长后再二次镦粗→高温固溶处理→快锻拉长和精锻处理→退火处理并空冷。
各实施例的具体实施过程如下:
实施例1:采用本发明方法将超级13Cr不锈钢加工为棒材
实施例1采用5Ni2Mo超级13Cr不锈钢柱状铸锭,铸锭外径为900mm,锻成成品为直径300mm的棒材。
对上述钢进行热加工,具体操作步骤如下:
S1、将φ00mm的5Ni2Mo超级13Cr不锈钢铸锭装入加热炉内,升温速率为50℃/hr,升至1150℃,并保温4hr。
S2、对保温后的铸锭沿高度的轴线方向进行镦粗操作,减少至原铸锭高度的一半。镦粗过程温度1100℃。镦粗过程中铸锭最低温度不能低于950℃。
S3、将镦粗的钢锭装入温度1100℃的保温炉内进行保温,保温时间为3hr。
S4、将镦粗的钢锭从保温炉内取出,沿垂直于钢锭高度方向用快锻机进行拉长,拉长至原铸锭高度,而后将铸锭再次镦粗至原铸锭高度的一半,变形过程温度范围为950-1200℃。
S5、将镦粗的铸锭装入1100℃加热炉,保温3hr。
S6、将镦粗的钢锭从保温炉内取出,沿垂直于钢锭高度方向用快锻机进行拉长,拉长至原铸锭高度,然后用精锻机将铸锭锻至直径300mm。变形过程温度范围不低于950℃。
S7、将精锻好的坯料装入退火炉中。退火炉温为500℃,该温度下保温8hr。
实施例1的直径300mm棒材中铁素体含量为1.5%。
实施例2:采用本发明方法将超级13Cr不锈钢加工为棒材
实施例2采用5Ni2Mo超级13Cr不锈钢柱状铸锭,铸锭外径为900mm,锻成成品为直径300mm的棒材。
对上述钢进行热加工,具体操作步骤如下:
S1、将φ900mm的5Ni2Mo超级13Cr不锈钢铸锭装入加热炉内,升温速率为50℃/hr,升至1150℃,并保温4hr。
S2、对保温后的铸锭沿高度的轴线方向进行镦粗操作,减少至原铸锭高度的一半。镦粗过程温度1100℃。镦粗过程中铸锭最低温度不能低于950℃。
S3、将镦粗的钢锭装入温度1100℃的保温炉内进行保温,保温时间为2hr。
S4、将镦粗的钢锭从保温炉内取出,沿垂直于钢锭高度方向用快锻机进行拉长,拉长至原铸锭高度,而后将铸锭再次镦粗至原铸锭高度的一半,变形过程温度范围为950-1200℃。
S5、将镦粗的铸锭装入1100℃加热炉,保温2hr。
S6、将镦粗的钢锭从保温炉内取出,沿垂直于钢锭高度方向用快锻机进行拉长,拉长至原铸锭高度,然后用精锻机将铸锭锻至直径300mm。变形过程温度范围不低于950℃。
S7、将精锻好的坯料装入退火炉中。退火炉温为500℃,该温度下保温8hr。
实施例2的直径300mm棒材中铁素体含量为2.4%。
实施例3:采用本发明方法将超级13Cr不锈钢加工为棒材
实施例3采用4Ni1Mo超级13Cr不锈钢柱状铸锭,铸锭外径为900mm,锻成成品为直径300mm的棒材。
对上述钢进行热加工,具体操作步骤如下:
S1、将φ900mm的4Ni1Mo超级13Cr不锈钢铸锭装入加热炉内,升温速率为50℃/hr,升至1150℃,并保温4hr。
S2、对保温后的铸锭沿高度的轴线方向进行镦粗操作,减少至原铸锭高度的一半。镦粗过程温度1100℃。镦粗过程中铸锭最低温度不能低于950℃。
S3、将镦粗的钢锭装入温度1100℃的保温炉内进行保温,保温时间为3hr。
S4、将镦粗的钢锭从保温炉内取出,沿垂直于钢锭高度方向用快锻机进行拉长,拉长至原铸锭高度,而后将铸锭再次镦粗至原铸锭高度的一半,变形过程温度范围为950-1200℃。
S5、将镦粗的铸锭装入1100℃加热炉,保温3hr。
S6、将镦粗的钢锭从保温炉内取出,沿垂直于钢锭高度方向用快锻机进行拉长,拉长至原铸锭高度,然后用精锻机将铸锭锻至直径300mm。变形过程温度范围不低于950℃。
S7、将精锻好的坯料装入退火炉中。退火炉温为500℃,该温度下保温8hr。
实施例3的直径300mm棒材中铁素体含量为2.3%。

Claims (1)

1.超级13Cr不锈钢锻材的加工方法,其特征在于,在锻造过程中插入2次“镦拔+固溶”操作,包括如下步骤:
S1、将超级13Cr铸锭通过高温固溶处理;
S2、对刚出保温炉的超级13Cr进行快锻镦粗;
S3、将镦粗的超级13Cr进行高温固溶处理;
S4、对刚出保温炉的超级13Cr进行快锻拉长和第二次镦粗;
S5、将二次镦粗超级13Cr进行高温固溶处理;
S6、将超级13Cr进行快锻拉长和精锻处理;
S7、对锻件进行退火处理并空冷;
步骤S1中,高温固溶处理开始由室温升温,升温速率在40℃/hr-80℃/hr,高温固溶处理温度范围为1100℃-1200℃,保温时间为3hr-4hr;
步骤S2中,镦粗操作为减少原铸锭高度的一半,镦粗过程温度范围为950℃-1200℃;
步骤S3中,高温固溶处理时保温炉为热炉,温度范围为1100℃-1200℃,保温时间为2hr-3hr;
步骤S4中,拉长操作为拉长S2中镦粗的铸锭至原铸锭高度,镦粗操作为镦粗至原铸锭高度的一半,变形过程温度范围为950℃-1200℃;
步骤S5中,高温固溶处理时保温炉为热炉,温度范围为1100℃-1200℃,保温时间为2hr-3hr;
步骤S6中,拉长操作为拉长S4中镦粗的铸锭至原铸锭高度,然后用精锻机将铸锭锻至成品直径,变形过程温度范围为950℃-1200℃;
步骤S7中,退火处理升温速率在40℃/hr-80℃/hr,温度范围为500℃-600℃,保温时间为7hr-8hr。
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