CN114457288A - 高氮奥氏体不锈钢及其中板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于不锈钢生产制造技术领域，具体涉及一种高氮奥氏体不锈钢及其中板的制备方法。本发明提供的高氮奥氏体不锈钢，按重量百分比计，包括：C：0.030％‑0.15％，Si：0.3％‑1.00％，Mn：15.00％‑17.00％，P≤0.040％，S≤0.010％，Cr：20.00％‑22.00％，Ni：1.00％‑3.00％，Mo≤0.30％，Cu≤0.30％，N：0.50％‑0.70％，其余为Fe与不可避免的杂质。本发明的高氮奥氏体不锈钢，通过以Mn、N代替部分Ni，在提高奥氏体不锈钢强度的同时降低了贵重金属Ni的含量，降低了成本；而且，通过确定钢种其余元素如C、Si、Cr等达到最佳的成本匹配，得到一种低成本、综合性能高的资源节约型高氮奥氏体不锈钢。

Description

高氮奥氏体不锈钢及其中板的制备方法
技术领域
本发明属于不锈钢生产制造技术领域，具体涉及一种高氮奥氏体不锈钢及其中板的制备方法。
背景技术
高氮不锈钢是指氮含量在0.3％以上的奥氏体不锈钢，其突出的特点是屈服强度为普通奥氏体不锈钢的2-3倍，同时具有良好的耐腐蚀性能、无磁性能和耐磨性能，在采矿、国防、水利工程等领域得到广泛的使用。
但，高氮不锈钢面临生产难度增加的难题，如：高含量的氮如何加入以及如何精确控制其含量；如何解决连铸过程随着钢水的温度下降伴随氮的溶解度下降导致的N析出形成皮下气泡以及高氮不锈钢热塑性差、热轧易产生裂纹缺陷等。因此，高氮不锈钢生产过程必须采取相应的措施，确保最终生产出合格的高氮不锈钢产品。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种高氮奥氏体不锈钢及其中板的制备方法。
本发明提供的高氮奥氏体不锈钢，按重量百分比计，包括：C：0.030％-0.15％，Si：0.3％-1.00％，Mn：15.00％-17.00％，P≤0.040％，S≤0.010％，Cr：20.00％-22.00％，Ni：1.00％-3.00％，Mo≤0.30％，Cu≤0.30％，N：0.50％-0.70％，其余为Fe与不可避免的杂质。
上述的高氮奥氏体不锈钢，按重量百分比计，包括：C：0.050％-0.13％，Si：0.30％-0.60％，Mn：16.0％-17.0％，P≤0.035％，S≤0.005％，Cr：21.0％-22.0％，Ni：1.0％-2.0％，Mo≤0.20％，Cu≤0.20％，N：0.60％-0.70％，其余为Fe与不可避免的杂质。
上述的高氮奥氏体不锈钢，按重量百分比计，包括：C：0.08％-0.12％，Si：0.40％-0.50％，Mn：16.00％-16.50％，P≤0.030％，S≤0.003％，Cr：21.00％-21.50％，Ni：1.50％-2.00％，Mo≤0.15％，Cu≤0.15％，N：0.60％-0.65％，其余为Fe与不可避免的杂质。
本发明还提供了高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用电弧炉化钢—氩氧炉脱碳—钢包精炼炉精炼工序制备钢水；
(2)选择直立型或水平型铸机对所述钢水进行连铸得到铸坯；其中，中间包中钢水温度为1435-1455℃，拉速为0.70-0.90m/min，结晶器冷却水控制为窄面250-350L/min，宽面2000-2200L/min；
(3)对所述铸坯加热后进行热轧；其中，纵轧两道次，道次压下率为15-18％，之后转向横轧四个道次，道次压下率为10-15％，展宽至所需要的宽度，展宽余量控制在100-120mm，再转向纵轧到底，轧制到所需要的钢板厚度；
(4)经固溶热处理、酸洗、钝化、烘干后，得到高氮奥氏体不锈钢中板产品。
上述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，在氩氧炉的脱碳期及还原期全程吹氮，还原末期根据成分补加Cr、Mn合金。
上述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，在钢包精炼炉精炼工序中，通过侧吹氮气或氩气来调整钢水中的N含量。
上述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，对所述铸坯加热包括：预热段温度＜500℃，均热段温度：1280-1300℃，加热总时间为200-230min。
上述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，所述固溶热处理包括：控制炉内均热段温度为1000-1080℃，加热总时长根据钢板厚度按4-5min/mm控制，出炉后水冷至常温。
上述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，所述酸洗包括：将钢板放入酸洗槽内，酸洗液为盐酸和H2SO4的混合液，温度为40-60℃，浸泡20-40min。
上述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，所述钝化包括：将钢板放入钝化槽内，钝化液为硝酸和氢氟酸的混合液，温度为30-40℃，浸泡时间＞20min。
本发明的技术方案具有如下的有益效果：
(1)本发明的高氮奥氏体不锈钢，通过以Mn、N代替部分Ni，在提高奥氏体不锈钢强度的同时降低了贵重金属Ni的含量，降低了成本；而且，通过确定钢种其余元素如C、Si、Cr等达到最佳的成本匹配，得到一种低成本、综合性能高的资源节约型高氮奥氏体不锈钢；
(2)本发明的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，采用吹氮“N气合金化”方法，与现有技术中加入氮化合金增氮方式相比，不仅大大减少了工序成本，提高了效率，同时所生产的高氮奥氏体不锈钢中板板型和表面良好，性能优良。
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。
本发明中的术语“优选的”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特征时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
具体的，本发明提供的高氮奥氏体不锈钢，按重量百分比计，包括：C：0.030％-0.15％，Si：0.30％-1.00％，Mn：15.00％-17.00％，P≤0.040％，S≤0.010％，Cr：20.00％-22.00％，Ni：1.00％-3.00％，Mo≤0.30％，Cu≤030％，N：0.50％-0.70％，其余为Fe与不可避免的杂质。
本发明通过以Mn、N代替部分Ni，在提高奥氏体不锈钢强度的同时降低了贵重金属Ni的含量，降低了成本。而且，通过确定钢种其余元素如C、Si、Cr等达到最佳的成本匹配，得到一种低成本、综合性能高的资源节约型高氮奥氏体不锈钢。
本发明的高氮奥氏体不锈钢中，各元素通过协同作用使奥氏体不锈钢具备高强度及低磁性能，在降低成本的同时，满足了下游用户的使用要求。其中，各元素的作用及其含量(重量百分比)的优选范围如下：
C：是一种间隙元素，起到固溶强化的作用，形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区，奥氏体不锈钢中C易与Cr形成碳化物Cr23C6，导致发生晶界腐蚀。因此，确定C含量在0.030％～0.10％之间，优选为0.050％-0.13％，最优选为0.080％～0.12％。
Si：铁素体形成元素，在炼钢时常用作脱氧剂，冶炼脱氧适量带入。因此，确定Si含量在0.30％～1.00％之间，优选为0.30％-0.60％，最优选为0.40％～0.50％。
Mn：强烈稳定奥氏体的元素，具有固溶强化作用，可以提高钢的强度并且改善钢的热塑性，但是Mn含量过多，会降低成型性和焊接性，并降低钢的耐蚀性能。因此，确定Mn含量在15.00％～17.00％之间，优选为16.00％-17.00％，最优选为16.00％～16.50％。
P、S：均为不可避免的元素，是不锈钢中的有害元素。因此，本发明将将P含量控制在不高于0.040％，优选为不高于0.035％，最优选为不高于0.030％；将S含量控制在不高于0.010％，优选为不高于0.005％，最优选为不高于0.003％
Cr：是奥氏体不锈钢中形成并稳定铁素体的元素，缩小奥氏体区，是不锈钢中重要的抗腐蚀元素，形成Cr2O3氧化膜使不锈钢具有良好耐蚀性能，为了实现室温奥氏体组织，确定Cr含量在20.00％～22.00％之间，优选为21.00％-22.00％，最优选为21.00％～21.50％。
Ni：是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素，是材料实现纯奥氏体组织、低磁导率的重要元素。因此，确定Ni含量在1.00％～3.00％之间，优选为1.00％-2.00％，最优选为1.50％～2.00％。
Mo：是铁素体形成元素，能使钝化膜更致密牢固，提高不锈钢抗局部点蚀能力，尤其是提高氯化物腐蚀环境的耐蚀性能。另外，Mo元素可提高焊缝金属的热强性，提高焊缝的抗热裂性。但Mo对材料的磁性影响较大。因此，确定Mo含量在0％～0.30％之间，优选为≤0.20％，最优选为≤0.15％。
Cu：是奥氏体形成元素，能显著降低奥氏体不锈钢的冷作硬化倾向，提高冷加工成型性能，但含量太高对热加工性能不利。因此，确定Cu含量≤0.30％，优选为≤0.20％，最优选为≤0.15％。
N：是强奥氏体形成元素，能显著提高奥氏体的稳定性，可提高钢的强度、耐蚀性，但N含量过高容易在钢液凝固过程形成气孔缺陷。因此，确定N含量在0.50％～0.70％之间，优选为0.60％-0.70％，最优选为0.60％～0.65％。
另一方面，基于相同的发明构思，本发明还提供了一种高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用电弧炉化钢—氩氧炉脱碳—钢包精炼炉精炼工序制备钢水；
(2)选择直立型或水平型铸机对所述钢水进行连铸得到铸坯；其中，中间包中钢水温度为1435-1455℃，拉速为0.70-0.90m/min，结晶器冷却水控制为窄面250-350L/min，宽面2000-2200L/min；
(3)对所述铸坯加热后进行热轧；其中，纵轧两道次，道次压下率为15-18％，之后转向横轧四个道次，道次压下率为10-15％，展宽至所需要的宽度，展宽余量控制在100-120mm，再转向纵轧到底，轧制到所需要的钢板厚度；
(4)经固溶热处理、酸洗、钝化、烘干后，得到高氮奥氏体不锈钢中板产品。
本发明的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，采用吹氮“N气合金化”方法，与现有技术中加入氮化合金增氮方式相比，不仅大大减少了工序成本，提高了效率，同时所生产的高氮奥氏体不锈钢中板板型和表面良好，性能优良。
在一些优选的实施方式中，本发明的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用电弧炉化钢—氩氧炉脱碳—钢包精炼炉精炼工序制备钢水。
在电炉化钢工序中，选用高质量铬不锈废钢、304不锈钢以及高碳铬铁等为原料，电炉配料目标成分为C1.8％、Cr 22.0％、Ni 1.50％，装炉前要保证炉内无残留钢液，防止造成Cr、Ni成分的波动，影响产品质量。
其中，氩氧炉冶炼包括氩氧炉兑钢、吹氧脱碳及还原过程。
具体的，氩氧炉兑钢过程包括：电炉化好钢后将钢水兑入氩氧炉内，考虑后续还需加入合金，钢水重量不能超过炉容量的85％，温度要求为1450℃-1550℃。
钢水的成分要求为：C 1.2％-2.5％，Si≤0.20％，Mn≤0.20％，P≤0.040％，S≤0.020％，Cr 19.0％-23.0％，Ni 1.0％-2.0％，Mo≤0.20％，Cu≤0.20％，其余为Fe与不可避免的杂质。
具体的，氩氧炉吹氧脱碳过程包括：兑钢后测温、取样，随即加入石灰90-110Kg/吨钢、白云石30-40Kg/吨钢造渣，并开始吹氧脱碳。氧气流量110-130m3/min，吹氧量根据钢水的含碳量及计算机二级模型计算，脱碳目标为0.080-0.085％。氩氧炉脱碳期间全程吹氮搅拌。吹氧结束后，测温并取样分析成分，根据碳含量决定是否再进行吹氧。如碳含量满足要求，则停止吹氧，准备进行还原操作。
具体的，氩氧炉还原过程包括：脱碳过程大量吹氧导致合金元素大量氧化，必须加入还原剂使合金还原，提高合金收得率。
还原过程加入硅铁45-55Kg/吨钢、石灰20-30Kg/吨钢、萤石10-20Kg/吨钢，并全程吹氮搅拌。还原末期取样分析成分，根据成分补加金属Cr、分批加入金属Mn，加入后倾炉3-4min，并吹入氮气弱搅拌5-7min出钢，倒入烤好的钢包内。
其中，当钢液到达钢包精炼炉后，首先扒掉部分炉渣，并在炉渣表面按1-1.2Kg/吨钢撒入铝粉调整炉渣至黄白色以及使用萤石调整炉渣的粘度。送电加热钢水，并取成分试样、测温。根据成分分析结果，加入镍板、硅铁、金属铬来调整成分。
具体的，在精炼过程调整钢液成分时，将N含量控制主要调控目标。N含量超过目标上限时，可以通过钢包精炼炉的侧吹Ar气进行氮的脱除，脱氮的速度为50ppm/min。若低于下限，可通过钢包精炼炉精炼的侧吹氮气来增氮，增氮速度控制为40ppm/min。当氮含量达到要求后再分批加入金属锰来调整锰的含量，最终调整成分满足内控要求。
在一些实施方式中，精炼炉钢液成分的内控要求为：C 0.080％-0.12％，Si≤0.30-0.60％，Mn 16.00％-17.00％，P≤0.035％，S≤0.005％，Cr 21.00％-22.00％，Ni1.00％-2.00％，Mo≤0.20％，Cu≤0.20％，N 0.60％-0.70％，其余为Fe与不可避免的杂质。
本发明通过氩氧炉、钢包精炼炉吹氮进行氮气合金化增氮的方式，实现了氮含量在6000-6500ppm范围内的精确控制，为该钢种的成功进行冶炼生产奠定了技术基础。
优选的，当精炼炉的成分调整好后，还需脱除钢中的氧含量。具体包括：加入1.0-1.2Kg/吨钢的铝丸，喂入6.0-6.5米/吨钢的硅钙线，打开钢包底吹氩，按氩气流量300-350L/min进行强搅拌10-12min，再按50-55L/min氩气流量弱搅拌15-18min，吹氩过程钢水尽量不要裸露，以防氧化。
本发明通过加强铝丸脱氧，并进行硅钙线处理，控制了组织内夹杂物尺寸，使钢板表面良好，无夹杂缺陷。
其中，在进入连铸工序前，需调整钢水温度为1485-1495℃。
(2)选择直立型或水平型铸机对所述钢水进行连铸得到铸坯；
为了避免立弯式铸机在矫直过程强度高，矫直难度大，而且容易产生矫直裂纹缺陷，本发明优先选用直立型或水平型铸机。
优选的，在连铸前，所用中间包需提前2个小时以上开始烘烤，直到浇注开始才能停止。检查冷却水、引锭杆、电磁搅拌、各种液压设备工作状态是否良好等。
可选的，采用的结晶器规格为180×1250(mm)。
优选的，在连铸过程中，为了避免钢水氧化，大包水口全程氩气保护浇注。中间包中钢水温度为1435-1455℃，拉速为0.75-0.85m/min，结晶器冷却水控制为窄面250-350L/min，宽面2000-2200L/min。中包到结晶器的水口插入深度控制在130-180mm。
本发明通过连铸过程调整冷却水、拉速等工艺，使高氮钢钢水在结晶器凝固过程初生坯壳对N元素起到固定作用，避免N元素析出形成表面气孔。
进一步优选的，本发明还包括对铸坯表面的氧化皮、皮下气孔缺陷等用砂轮进行修磨，修磨深度5mm，上下表面均匀修磨。
(3)对所述铸坯加热后进行热轧；
优选的，铸坯加热在步进炉内进行，炉长30米，炉内气氛为高炉煤气和焦炉煤气的混合气体，铸坯在炉内均匀抽钢。其中，控制预热段温度＜500℃，均热段温度：1280-1300℃，加热总时间为200-230min。上下两面均匀加热，以防止铸坯过烧。
铸坯加热结束后，快速运行，高压水除鳞。纵轧两道次，道次压下率控制在15-18％，之后转向横轧四个道次，道次压下率控制在10-15％，展宽至所需要的宽度，展宽余量控制在100-120mm，再转向纵轧到底，轧制到所需要的厚度。轧制过程快速过钢，严禁铸坯长时间停留在辊道上，注意控制板型及边部裂边。
(4)经固溶热处理、酸洗、钝化、烘干后，得到高氮奥氏体不锈钢中板产品。
优选的，所述固溶热处理包括：控制炉内均热段温度为1000-1080℃，加热总时长根据钢板厚度按4-5min/mm控制，出炉后水冷至常温。借此，使高氮奥氏体不锈钢获得最佳的综合使用性能。
进一步优选的，所述固溶热处理在连续常化炉内进行。
在热轧与固溶热处理过程的高温使钢板表面覆盖了一层厚厚的氧化膜，主要成分为FeO和Fe3O4，钢板在使用前必须去除氧化膜，形成钝化膜，这样就需进行表面酸洗、钝化。
优选的，所述酸洗包括：将钢板放入酸洗槽内，酸洗液为盐酸和H2SO4的混合液，温度为40-60℃，浸泡20-40min，期间每隔5min吊出查看钢板表面，以防过酸洗。
优选的，所述钝化包括：将酸洗后的钢板放入钝化槽内，钝化液为硝酸和氢氟酸的混合液，温度为30-40℃，浸泡时间＞20min。
钝化结束后，吊出钢板，采用流动水洗净钢板的表面，烘干。
本发明通过合理的热轧、热处理工艺实施，避免有害相的析出，使钢板屈服强度达到700MPa以上，抗拉强度达到900MPa以上，延伸率40％以上，钢板的综合性能最佳。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明高氮不锈钢的制备方法，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。
本实施例的工艺路线为90吨电弧炉—45吨氩氧炉—45吨钢包精炼炉—200×1250(mm)立式连铸机—铸坯修磨—铸坯加热—2300mm热轧机组—连续常化炉固溶热处理—酸洗、钝化—表面检查。
生产预期目标：(1)化学成分(重量)满足：C：0.050％-0.13％；Si：0.30-0.60％；Mn：15.00％-17.00％；P≤0.045％；S≤0.010％；Cr：21.00％-22.00％；Ni：1.00％-2.00％；Mo≤0.20％；Cu≤0.20％；N：0.60％-0.70％，其余为Fe与不可避免的杂质。(2)中板表面符合No.1表面要求。(3)性能符合：屈服强度达到700MPa以上，抗拉强度达到900MPa以上，延伸率40％以上。
高氮不锈钢的制备方法步骤如下：
电弧炉出尽残余钢液，开始配料，选择Cr不锈钢返回废钢21吨、Ni不锈废钢4.5吨以及高碳铬铁6吨装入炉内，通电熔化40min。测成分为C：1.02％；Si：0.10％；Mn：0.10％；P：0.021％；S：0.006％；Cr：17.43％；Ni：1.2％；Mo：0.10％；Cu：0.05％，其余为Fe与不可避免的杂质。补加2吨高碳铬铁，通电熔化15min，直接出钢。
将钢水兑入氩氧炉内，测温1482℃，测成分：C：1.51％；Cr：19.81％。
加入3.5吨石灰、1吨白云石，开始脱碳。炉顶吹氧气、炉底吹氮气搅拌。根据模型计算，脱碳到0.08％时，需吹氧2600m3，时间25min。
吹氧结束后，测温并取样分析成分，温度为1690℃，成分C：0.075％。
还原过程加入硅铁1500Kg、石灰800Kg、萤石500Kg，并全程吹氮搅拌10min。测成分为C：0.082％；Si：0.080％；Mn：0.10％；P：0.021％；S：0.008％；Cr：17.25％；Ni：1.25％；Mo：0.10％；Cu：0.09％；N：0.5732％，其余为Fe与不可避免的杂质。补加1.8吨金属Cr、9吨金属Mn、0.3吨镍板、0.3吨硅铁，倾炉3min，并吹入氮气弱搅拌5min出钢，倒入烤好的钢包内。
到达钢包精炼炉后，扒渣并加入2袋铝粉(每袋20Kg)、1袋萤石调整炉渣的粘度。侧吹N气2min，并开始送电、测温、取样，成份分析结果为：C：0.093％；Si：0.310％；Mn：15.52％；P：0.022％；S：0.001％；Cr：21.56％；Ni：1.53％；Mo：0.10％；Cu：0.08％；N：0.6158％，其余为Fe与不可避免的杂质。
加入1Kg/吨钢的铝丸，喂入280米的硅钙线，打开钢包底吹氩，按氩气流量300L/min进行强搅拌10min，再按50L/min氩气流量弱搅拌15min，吹氩过程钢水尽量不要裸露，以防氧化。
调整钢水温度1493℃后吊大包进入铸台。
连铸大包开浇，待中间包钢水达到15吨时中间包水口开浇。结晶器规格选用200×1250(mm)，结晶器冷却水控制为窄面300L/min，宽面2100L/min，中包到结晶器的水口插入深度控制在150mm，恒拉速0.70m/min。每隔10min中间包测一次温，分别为1445℃、1450℃、1449℃、1440℃。浇注20min时取样测一次成分，结果为：C：0.103％；Si：0.360％；Mn：15.62％；P：0.022％；S：0.001％；Cr：21.66％；Ni：1.57％；Mo：0.10％；Cu：0.08％；N：0.6149％，其余为Fe与不可避免的杂质。
采用16#砂轮修磨铸坯表面，单面修磨5mm，检查表面无肉眼可见缺陷。
铸坯装入步进炉内加热，设定预热段温度＜500℃，加热段温度1300℃，均热段温度1280℃，加热总时间为220min，出炉热轧。
热轧采用“纵-横-纵”的展宽纵轧方式，坯料由修磨后190mm轧制到12mm。
固溶热处理在常化炉内进行，炉内均热段温度控制在1050℃，热处理总时间60min，出炉后水冷至常温。
将钢板放入酸洗槽内，酸洗液为盐酸和H2SO4的混合液，温度为50℃，浸泡25min，再将钢板放入钝化槽内，钝化液为硝酸和氢氟酸的混合液，温度为35℃，浸泡时间25min。
吊出钢板后用流动水洗净钢板的表面，烘干。
表面检查无裂纹、夹杂等钢质缺陷，但有少量压坑缺陷存在，用角质砂轮研磨处理。
性能检验：力学屈服强度达到754MPa以上，抗拉强度达到962MPa以上，延伸率51％以上。冲击功AKv：192、184、191J。
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，均应视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 (10)

1.一种高氮奥氏体不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，包括：C：0.030％-0.15％，Si：0.3％-1.00％，Mn：15.00％-17.00％，P≤0.040％，S≤0.010％，Cr：20.00％-22.00％，Ni：1.00％-3.00％，Mo≤0.30％，Cu≤0.30％，N：0.50％-0.70％，其余为Fe与不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高氮奥氏体不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，包括：C：0.050％-0.13％，Si：0.30％-0.60％，Mn：16.0％-17.0％，P≤0.035％，S≤0.005％，Cr：21.0％-22.0％，Ni：1.0％-2.0％，Mo≤0.20％，Cu≤0.20％，N：0.60％-0.70％，其余为Fe与不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的高氮奥氏体不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，包括：C：0.08％-0.12％，Si：0.40％-0.50％，Mn：16.00％-16.50％，P≤0.030％，S≤0.003％，Cr：21.00％-21.50％，Ni：1.50％-2.00％，Mo≤0.15％，Cu≤0.15％，N：0.60％-0.65％，其余为Fe与不可避免的杂质。
4.权利要求1-3任一项所述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用电弧炉化钢—氩氧炉脱碳—钢包精炼炉精炼工序制备钢水；
(2)选择直立型或水平型铸机对所述钢水进行连铸得到铸坯；其中，中间包中钢水温度为1435-1455℃，拉速为0.70-0.90m/min，结晶器冷却水控制为窄面250-350L/min，宽面2000-2200L/min；
(3)对所述铸坯加热后进行热轧；其中，纵轧两道次，道次压下率为15-18％，之后转向横轧四个道次，道次压下率为10-15％，展宽至所需要的宽度，展宽余量控制在100-120mm，再转向纵轧到底，轧制到所需要的钢板厚度；
(4)经固溶热处理、酸洗、钝化、烘干后，得到高氮奥氏体不锈钢中板产品。
5.根据权利要求4所述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，其特征在于，在氩氧炉的脱碳期及还原期全程吹氮，还原末期根据成分补加Cr、Mn合金。
6.根据权利要求4所述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，其特征在于，在钢包精炼炉精炼工序中，通过侧吹氮气或氩气来调整钢水中的N含量。
7.根据权利要求4所述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，其特征在于，对所述铸坯加热包括：预热段温度＜500℃，均热段温度：1280-1300℃，加热总时间为200-230min。
8.根据权利要求4所述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，其特征在于，所述固溶热处理包括：控制炉内均热段温度为1000-1080℃，加热总时长根据钢板厚度按4-5min/mm控制，出炉后水冷至常温。
9.根据权利要求4所述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，其特征在于，所述酸洗包括：将钢板放入酸洗槽内，酸洗液为盐酸和H2SO4的混合液，温度为40-60℃，浸泡20-40min。
10.根据权利要求4所述的高氮奥氏体不锈钢中板的制备方法，其特征在于，所述钝化包括：将钢板放入钝化槽内，钝化液为硝酸和氢氟酸的混合液，温度为30-40℃，浸泡时间＞20min。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1432073A (zh) * 2000-08-07 2003-07-23 Ati资产公司 改善奥氏体不锈钢耐蚀性的表面处理
CN102534424A (zh) * 2012-01-05 2012-07-04 山西太钢不锈钢股份有限公司 不锈钢、桥梁拉吊索用不锈钢钢丝以及制备方法和应用
WO2015063374A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 Outokumpu Oyj Austenitic stainless steel resistant to intergranular corrosion and a method for its production
CN108004487A (zh) * 2016-10-28 2018-05-08 宝钢特钢有限公司 一种高氮无磁奥氏体不锈钢及其制造方法
CN108941492A (zh) * 2018-07-19 2018-12-07 山东泰山钢铁集团有限公司 一种高氮奥氏体不锈钢冶炼方法
CN109773023A (zh) * 2018-12-26 2019-05-21 六安科耐德电气有限公司 一种配电箱板材的冲压工艺
CN112974532A (zh) * 2021-02-05 2021-06-18 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法
CN113528963A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 浙江青山钢铁有限公司 易切削高耐腐蚀的奥氏体不锈钢盘条及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1432073A (zh) * 2000-08-07 2003-07-23 Ati资产公司 改善奥氏体不锈钢耐蚀性的表面处理
CN102534424A (zh) * 2012-01-05 2012-07-04 山西太钢不锈钢股份有限公司 不锈钢、桥梁拉吊索用不锈钢钢丝以及制备方法和应用
WO2015063374A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 Outokumpu Oyj Austenitic stainless steel resistant to intergranular corrosion and a method for its production
CN108004487A (zh) * 2016-10-28 2018-05-08 宝钢特钢有限公司 一种高氮无磁奥氏体不锈钢及其制造方法
CN108941492A (zh) * 2018-07-19 2018-12-07 山东泰山钢铁集团有限公司 一种高氮奥氏体不锈钢冶炼方法
CN109773023A (zh) * 2018-12-26 2019-05-21 六安科耐德电气有限公司 一种配电箱板材的冲压工艺
CN112974532A (zh) * 2021-02-05 2021-06-18 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种超高氮奥氏体不锈钢热连轧卷板的轧制方法
CN113528963A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 浙江青山钢铁有限公司 易切削高耐腐蚀的奥氏体不锈钢盘条及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李正邦文集编委会: "《现代冶金工艺学 钢铁冶金卷》", 西北工业大学出版社, pages: 598 - 535 *

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