CN114277313A - 一种高成型不锈钢的制备方法、不锈钢及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高成型不锈钢的制备方法、不锈钢及应用，其原料成分包括：C：0.01～0.02％，Si：0.2～0.6％，Mn：0.5～2.0％，Cr：16.0～18.0％，Ni：10.0～12.0％，Mo：2.0～3.0％，N：0.05～0.09％，S：0～0.002％，P：0～0.035％，Ti：0.1～0.5％，余量为铁和其他不可避免的杂质，其中C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％；其中抗拉强度TC≥600MPa。有益效果是通过对成分的调整，赋予产品较高的强度和硬度，使不锈钢产品在水涨成型时具有更好的胀形性能。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢制造技术，尤其涉及一种高成型不锈钢的制备方法、不锈钢及应用。
背景技术
保温杯是由陶瓷或不锈钢加上真空绝热层做成的盛水容器，顶部有盖，密封严实，真空绝热层能使装在内部的水等液体延缓散热，以达到保温目的。由不锈钢材质制成的保温杯通常由外壳和内胆组成，内胆采用焊接方式与外壳连接，以其结构强度高及抗摔性能好等优点，受到了广大消费者的欢迎。不锈钢保温杯常使用304、316不锈钢作为原材料，采用水涨的方式拉伸保温杯内胆，304不锈钢由于较好的综合成型性能，当面对较大幅度的胀形时依旧可以保持很高的成功率。316不锈钢与304不锈钢相比，虽然耐蚀性能高、深冲性能好，但316的成型性能与304相比有较大差距，体现在强度和硬度较低，在同等工艺条件下的胀形过程中容易开裂，因此，在面对水涨的方式拉伸保温杯内胆的制造工艺时，现有316不锈钢产品不能满足加工工艺的需求。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中316不锈钢用于制造保温杯内胆时，与304不锈钢在同等工艺条件下胀形过程中容易开裂，不能满足加工工艺要求的问题，本发明的目的在于提供一种高成型不锈钢的制备方法、不锈钢及应用，通过对成分的调整，赋予产品较高的强度和硬度，使316不锈钢在水涨成型时具有更好的胀形性能，根据保温杯型号不同，最大胀形系数范围从1.30～1.35提升到1.35～1.42，胀形系数＝胀形后水杯杯身直径÷胀形前水杯杯身直径，使得316材质的不锈钢可以制作壁厚较薄的保温杯。
2.技术方案
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：
一种高成型不锈钢的制备方法，其特点是该高成型不锈钢按质量百分比计，其原料成分包括：C：0.01～0.02％，Si：0.2～0.6％，Mn：0.5～2.0％，Cr：16.0～18.0％，Ni：10.0～12.0％，Mo：2.0～3.0％，N：0.05～0.09％，S：0～0.002％，P：0～0.035％，Ti：0.1～0.5％，余量为铁和其他不可避免的杂质，其中C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％；其中抗拉强度TC≥600MPa；
所述高成型不锈钢的制备步骤包括：
步骤一：将原料依次进行电炉冶炼、顶吹脱硫、AOD、精炼处理；所述电炉冶炼步骤中，出钢温度为1500℃-1550℃；所述顶吹脱硫步骤将S脱到≤0.002％，使用SiC、SiFe、CaF2、CaO造渣；所述AOD步骤进行吹氧脱C，将C控制在0.01～0.02％之间，在≤1620℃时出钢；利用LF(钢包精炼炉)精炼，喂入钙线，促进夹杂物上浮，降低熔钢中的氧含量在20ppm以下；
步骤二：进行连铸，得到板坯；连铸中间包温度为1470℃～1490℃，防止生成TiO2导致浇铸水口堵塞，板坯厚度约220mm；
步骤三：将板坯加热后进行轧制得到热轧黑卷板，轧制包括14道次轧制，其中，14道次轧制包括：经过7道次粗轧，然后经过7道次精轧；粗轧是将220mm厚度的板坯进行7道次往复轧制，轧至厚度为20mm-30mm；精轧过程控制温度为1050℃，精轧在炉卷轧机中进行；热轧黑卷板进行抛丸预除鳞，抛丸机转速为1000～1800RPM，减少抛丸强度过大造成的表面麻坑，提升表面品质，抛丸预除鳞后进行热退火酸洗得到热轧白卷板；所述热轧白卷板的厚度为3.0mm-5.0mm；
步骤四：将热轧白卷冷轧至目标厚度，再经过冷退火酸洗和平整得到冷轧产品；经过冷轧压延至厚度为0.3mm-1.5mm，首道次压下率23％以下，以减少因轧制压力和摩擦力较大导致的表面凸起叠氧化皮或异物压入表面之下，后续难以暴露酸洗；冷退火的温度为1030℃-1140℃，在1030℃-1140℃下进行空冷或空冷+雾冷，酸洗采用硝酸和/或氢氟酸，获得晶粒度在9～11级的冷轧产品。
在本发明一个具体的实施例中，所述粗轧使用四辊立式轧机，粗轧时自然温降轧制。
在本发明一个具体的实施例中，所述高成型不锈钢按质量百分比计，其原料成分包括C：0.015％，Si：0.4％，Mn：1.1％，Cr：16.8％，Ni：10.1％，Mo：2.0％，N：0.052％，S：0.0015％，P：0.028％，Ti：0.3％，余量为铁和其他不可避免的杂质，其中C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％＝611.916＞600MPa。
在本发明一个具体的实施例中，所述高成型不锈钢按质量百分比计，其原料成分包括C：0.014％，Si：0.5％，Mn：1.1％，Cr：16.8％，Ni：10.1％，Mo：2.0％，N：0.061％，S：0.0019％，P：0.029％，Ti：0.4％，余量为铁和其他不可避免的杂质，其中C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％＝627.598＞600MPa。
在本发明一个具体的实施例中，所述高成型不锈钢按质量百分比计，其原料成分包括C：0.019％，Si：0.4％，Mn：1.1％，Cr：16.7％，Ni：10.0％，Mo：2.1％，N：0.084％，S：0.0016％，P：0.026％，Ti：0.5％，余量为铁和其他不可避免的杂质，其中C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％＝651.132＞600MPa。
本发明的另一个目的在于提供一种由高成型不锈钢的制备方法制备的高成型不锈钢。
本发明的另一个目的在于提供一种高成型不锈钢在制造保温杯中的应用，胀形系数在1.35～1.42之间的水涨成型保温杯。
本发明通过N含量的控制与其他原料共同作用，以保证材料的自定义抗拉强度计算指标TC在600MPa以上，以使材料获得较高的抗拉强度和胀形性能，在水涨过程中不会因为硬化能力不足而发生开裂现象。其中TC(MPa)＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％。式中的成分百分比是指重量百分比，如C重量百分比为0.02％，则C％以0.02带入式中计算。
与常规316相比，本发明对N成分及S成分进行了进一步的限定，同时添加了微合金元素Ti。本发明的N成分相比普通316高，N元素除了提升耐点腐蚀性能，还可以弥补低碳钢强度不足的问题，它除了通过固溶强化方式提升强度外还会与Ti结合形成细小的氮化物析出，在高温时抑制晶粒长大，低温时起到沉淀硬化的作用，因此设计N成分在0.05％以上。另一方面，N元素是奥氏体稳定化元素，氮含量过高，在焊接过程中焊缝组织中的铁素体会大量减少，焊缝对S、P夹杂的溶解度会下降，从而造成焊缝金属的韧性下降，因此本发明将N成分的上限设计在0.09％，同时配合降低S含量上限，以提高焊缝加工性能。
3.有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对成分的调整，赋予产品较高的强度和硬度，使不锈钢产品在水涨成型时具有更好的胀形性能，胀形系数范围提升到1.35～1.42，使得316材质的不锈钢可以制作壁厚较薄的保温杯。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
一种高成型不锈钢，其制备方法按照如下步骤进行：
步骤一：将原料依次进行电炉冶炼、顶吹脱硫、AOD、精炼处理；所述电炉冶炼步骤中，出钢温度为1500℃-1550℃；所述顶吹脱硫步骤将S脱到≤0.002％，使用SiC、SiFe、CaF2、CaO造渣；所述AOD步骤进行吹氧脱C，将C控制在0.01～0.02％之间，在≤1620℃时出钢；利用LF精炼，喂入钙线，促进夹杂物上浮，降低熔钢中的氧含量在20ppm以下；
步骤二：进行连铸，得到板坯；连铸中间包温度为1470℃～1490℃，防止生成TiO2导致浇铸水口堵塞，板坯厚度约220mm；
步骤三：将板坯加热后进行轧制得到热轧黑卷板，轧制包括14道次轧制，其中，14道次轧制包括：经过7道次粗轧，然后经过7道次精轧；粗轧是将220mm厚度的板坯进行7道次往复轧制，轧至厚度为20mm-30mm，所述粗轧使用四辊立式轧机，粗轧时自然温降轧制；精轧过程控制温度为1050℃，精轧在炉卷轧机中进行；热轧黑卷板进行抛丸预除鳞，抛丸机转速为1000～1800RPM，减少抛丸强度过大造成的表面麻坑，提升表面品质，抛丸预除鳞后进行热退火酸洗得到热轧白卷板；所述热轧白卷板的厚度为3.0mm-5.0mm；
步骤四：将热轧白卷冷轧至目标厚度，再经过冷退火酸洗和平整得到冷轧产品；经过冷轧压延至厚度为0.3mm-1.5mm，首道次压下率23％以下，以减少因轧制压力和摩擦力较大导致的表面凸起叠氧化皮或异物压入表面之下，后续难以暴露酸洗；冷退火的温度为1030℃-1140℃，在1030℃-1140℃下进行空冷或空冷+雾冷，酸洗采用硝酸和/或氢氟酸，获得晶粒度在9～11级的冷轧产品。
高成型不锈钢按质量百分比计，其原料成分的实施按表1中实施例1、实施例2、实施例3进行配制。
表1实施例1、实施例2、实施例3及对比例1原料成分
实施例1中，C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％＝611.916＞600MPa。
实施例2中，C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％＝627.598＞600MPa。
实施例3中，C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％＝651.132＞600MPa。
对比例1中，C、N、Si、Ti的质量百分比取值关系：抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％＝564.276＜600MPa。
按照上述高成型不锈钢的制备方法获得0.4mm厚度的冷轧产品，对其机械性能进行测试，得到表2实施例与对比例机械性能对比。
表2实施例与对比例机械性能对比
由表2可以看出，实施例1、实施例2、实施例3的屈服强度、抗拉强度和硬度较对比例1均有明显的提升，最终冷轧产品用于制造保温杯时胀形系数范围可以达到1.35～1.42。
Claims (7)
1.一种高成型不锈钢的制备方法，其特征在于：该高成型不锈钢按质量百分比计，其原料成分包括：C：0.01～0.02％，Si：0.2～0.6％，Mn：0.5～2.0％，Cr：16.0～18.0％，Ni：10.0～12.0％，Mo：2.0～3.0％，N：0.05～0.09％，S：0～0.002％，P：0～0.035％，Ti：0.1～0.5％，余量为铁和其他不可避免的杂质，其中C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％；其中抗拉强度TC≥600MPa；
所述高成型不锈钢的制备步骤包括：
步骤一：将原料依次进行电炉冶炼、顶吹脱硫、AOD、精炼处理；所述电炉冶炼步骤中，出钢温度为1500℃-1550℃；所述顶吹脱硫步骤将S脱到≤0.002％，使用SiC、SiFe、CaF2、CaO造渣；所述AOD步骤进行吹氧脱C，将C控制在0.01～0.02％之间，在≤1620℃时出钢；利用LF精炼，喂入钙线，促进夹杂物上浮，降低熔钢中的氧含量在20ppm以下；
步骤二：进行连铸，得到板坯；连铸中间包温度为1470℃～1490℃，防止生成TiO2导致浇铸水口堵塞，板坯厚度约220mm；
步骤三：将板坯加热后进行轧制得到热轧黑卷板，轧制包括14道次轧制，其中，14道次轧制包括：经过7道次粗轧，然后经过7道次精轧；粗轧是将220mm厚度的板坯进行7道次往复轧制，轧至厚度为20mm-30mm；精轧过程控制温度为1050℃，精轧在炉卷轧机中进行；热轧黑卷板进行抛丸预除鳞，抛丸机转速为1000～1800RPM，减少抛丸强度过大造成的表面麻坑，提升表面品质，抛丸预除鳞后进行热退火酸洗得到热轧白卷板；所述热轧白卷板的厚度为3.0mm-5.0mm；
步骤四：将热轧白卷冷轧至目标厚度，再经过冷退火酸洗和平整得到冷轧产品；经过冷轧压延至厚度为0.3mm-1.5mm，首道次压下率23％以下，以减少因轧制压力和摩擦力较大导致的表面凸起叠氧化皮或异物压入表面之下，后续难以暴露酸洗；冷退火的温度为1030℃-1140℃，在1030℃-1140℃下进行空冷或空冷+雾冷，酸洗采用硝酸和/或氢氟酸，获得晶粒度在9～11级的冷轧产品。
2.根据权利要求1所述一种高成型不锈钢的制备方法，其特征在于：所述粗轧使用四辊立式轧机，粗轧时自然温降轧制。
3.根据权利要求1所述一种高成型不锈钢的制备方法，其特征在于：所述高成型不锈钢按质量百分比计，其原料成分包括C：0.015％，Si：0.4％，Mn：1.1％，Cr：16.8％，Ni：10.1％，Mo：2.0％，N：0.052％，S：0.0015％，P：0.028％，Ti：0.3％，余量为铁和其他不可避免的杂质，其中C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％＝611.916＞600MPa。
4.根据权利要求1所述一种高成型不锈钢的制备方法，其特征在于：所述高成型不锈钢按质量百分比计，其原料成分包括C：0.014％，Si：0.5％，Mn：1.1％，Cr：16.8％，Ni：10.1％，Mo：2.0％，N：0.061％，S：0.0019％，P：0.029％，Ti：0.4％，余量为铁和其他不可避免的杂质，其中C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％＝627.598＞600MPa。
5.根据权利要求1所述一种高成型不锈钢的制备方法，其特征在于：所述高成型不锈钢按质量百分比计，其原料成分包括C：0.019％，Si：0.4％，Mn：1.1％，Cr：16.7％，Ni：10.0％，Mo：2.1％，N：0.084％，S：0.0016％，P：0.026％，Ti：0.5％，余量为铁和其他不可避免的杂质，其中C、N、Si、Ti的质量百分比取值满足：
抗拉强度TC＝530+540×C％+858×N％+37×Si％+48×Ti％＝651.132＞600MPa。
6.一种由权利要求1-5任一项所述高成型不锈钢的制备方法制备的高成型不锈钢。
7.一种由权利要求1-5任一项所述高成型不锈钢的制备方法制备的高成型不锈钢在制造胀形系数在1.35～1.42之间的水涨成型保温杯中的应用。
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