CN115261744A - 一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板及其制造方法，高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板的成分按照质量百分比计为：C：≤0.08%；N：≤0.08%；Si：≤0.5%；Cr：12%～14%；P：0.04%以下；S：0.005%以下；Al：0.010%～0.20%；Mn：0.6%～1.0%；在热轧压缩比较低的情况下，在热轧及热处理后，仍然具有较高的韧性。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢加工技术领域，涉及一种不锈钢中厚板的生产，具体是一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板及其制造方法。
背景技术
O6Cr13由于具有良好的耐蚀性与经济性，主要用于制造五金餐具及对耐蚀性要求较低的装饰行业，其使用厚度多为6mm以下，为了改善热轧过程中产生的裂边现象，其铬当量（Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％）一般控制在12以上，但这种成分如果用于生产中厚板，由于压缩比不足，就会出现晶粒粗大，韧性不足、加工开裂等情况。
发明内容
本发明的目的就是提供一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板及其制造方法，以解决目前的O6Cr13中厚板产生的韧性不足，加工开裂的问题。
本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：
一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板，其成分元素的质量百分比满足：
C：≤0.08%；N：≤0.08%；Si：≤0.5%；Cr：12%～14%；P：≤0.04%；S：≤0.005%；Al：0.10%～0.20%；Mn：0.6%～1.0%；Ni≤0.6%；其中C+N≤0.08%；
铬当量Creq ：10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％;
当其成分中含有Cu时，Cu的质量百分比满足：Cu：≤0.5%，且铬当量Creq满足10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％－0.25Cu％；
一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、钢水经过真空氧脱碳炉（VOD）或者氩氧脱碳炉（AOD）处理，且VOD或者AOD处理后，除了Al元素外，其它元素组成的质量百分比满足下述要求：
C：≤0.08%；N：≤0.08%；Si：≤0.5%；Cr：12%～14%；P：≤0.04%；S：≤0.005%；Mn：0.6%～1.0%；Ni≤0.6%；其中C+N≤0.08%；铬当量Creq ：10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％；
步骤2、随后钢水进入钢包精炼（LF）炉，加入CaO 4-6kg/t，CaF 5-10kg/t，控制2≤CaO/SiO2≤2.5，然后加入铝线、铝粉或铝丸，强搅拌10-15分钟；确保Al的质量百分比满足：0. 10%～0.20%；
步骤3、钢锭或者铸坯在加热炉内加热，加热温度为1200-1250℃，然后进行热轧，开轧温度≤1150℃，终轧温度≥950℃；
步骤4、热轧后的钢板进行热处理，热处理制度为快速升温至800-900℃，保温时间1-2min/mm，然后冷却至650-750℃，保温4-6min，之后出炉空冷。
其中，步骤1中其成分还可含有Cu，当含有Cu时，其含量≤0.5%。且铬当量Creq满足10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％－0.25Cu％。
本发明的有益效果是：通过本发明方法制造的不锈钢中厚板，其晶粒尺寸可达到约10um，冲击功可达到80J以上。
附图说明
图1是本发明中实施例一成品钢板的显微组织图；
图2是本发明中实施例二成品钢板的显微组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步阐述：
一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板，其成分元素的质量百分比满足：
C：≤0.08%；N：≤0.08%；Si：≤0.5%；Cr：12%～14%；P：≤0.04%；S：≤0.005%；Al：0.10%～0.20%；Mn：0.6%～1.0%；Ni≤0.6%；其中C+N≤0.08%；
铬当量Creq ：10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％;
除了上述成分外，还可以含有Cu，其质量百分比小于等于0.5%，且铬当量Creq满足10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％－0.25Cu％；
这种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板的制造方法，包括如下步骤：
步骤1、钢水经过VOD或者AOD处理，且VOD或者AOD处理后，除了Al元素外，其它元素组成的质量百分比满足下述要求：
C：≤0.08%；N：≤0.08%；Si：≤0.5%；Cr：12%～14%；P：≤0.04%；S：≤0.005%；Mn：0.6%～1.0%；Ni≤0.6%；其中C+N≤0.08%；铬当量Creq ：10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％；
除了上述成分外，还可含有Cu，当含有Cu时，其含量≤0.5%。且铬当量Creq满足10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％－0.25Cu％。
C是奥氏体形成元素，形成的M23C6也能起到细化晶粒的作用，但含量过高，一方面会导致析出相增多，冲击功下降；另一方面C作为间隙元素，也会降低材料的冲击性能，综合上述影响，确定C的质量百分比小于等于0.08%；
N与C基本相同，但除了上述作用外，还可以提高材料的耐蚀性，但N在上述成分体系下的溶解度小于等于0.08%；
C+N综合上述作用，其质量百分比之和不宜超过0.08%；
Mn是奥氏体形成元素，另外随着Mn含量增加，冲击功略有增加，在06Cr13这个标准体体系下，Mn的质量百分比取上限值，即0.6%-1.0%之间；
Ni与Mn作用相同，但对冲击功的提升更为明显，在06Cr13这个标准体体系下，宜取上限值，但考虑到成本的影响，Ni的质量百分比可控制在0.6%之内；
Cr是铁素体形成元素，是不锈钢中重要的抗腐蚀元素，在06Cr13这个标准体体系下，Cr的质量百分比为12%-14%；
Cu是奥氏体形成元素，另外可以提高不锈钢的耐均匀腐蚀能力，也可提高不锈钢的加工性能，考虑到成本的影响，Cu的质量百分比控制在0.5%以下；
Si是铁素体形成元素，随着Si含量的提高，材料强度增加，韧性下降；也可作为脱氧元素；考虑到成本的影响，Si的质量百分比控制在0.5% 以下；
P为不锈钢中的杂质元素，P固溶于基体，提高强度，但P很容易在晶界偏析，导致晶间作用弱化，降低不锈钢韧性并引起冷脆性，考虑到生产成本，将P的质量百分比控制在0.04%以下；
S为不锈钢中的杂质元素，S极易与基体中的Mn元素形成MnS夹杂，成为点蚀源，恶化耐蚀性，且降低材料的韧性，考虑到生产成本，将S的质量百分比控制在0.005%以下；
步骤2、随后钢水进入LF炉，加入CaO 4-6kg/t，CaF 5-10kg/t，控制2≤CaO/SiO2≤2.5，然后加入铝线、铝粉或铝丸，强搅拌10-15分钟，确保Al的质量百分比满足：0. 10%～0.20%；
Al是不锈钢中的重要脱氧元素，在本发明中Al的质量百分比需要控制在0.01%以上，钢中的总氧量T[O]即可控制在25ppm以下，同时，考虑到Al的过度加入会恶化不锈钢的加工性，将Al的质量百分比上限控制在0.2%
步骤3、钢锭或者铸坯在加热炉内加热，加热温度为1200-1250℃，然后进行热轧，开轧温度≤1150℃，终轧温度≥950℃；
步骤4、热轧后的钢板进行热处理，热处理制度为快速升温至800-900℃，保温时间1-2min/mm，然后冷却至650-750℃，保温4-6min，之后出炉空冷。
由于本发明中Si的含量较低，钢水采用Al脱氧，通过控制钢中溶解Al来控制钢中的氧含量，同时对渣系及搅拌时间进行调整，以提高夹杂物的去除能力；本发明方法生产的不锈钢中厚板，即便在低压缩比（3≤原料厚度/钢板厚度≤5的中厚板生产）下，其冲击功也能保证≥80J（检测标准 GB/T 229-2020，试样为标准试样，测试温度为20℃）。能够满足常用的加工需求。
实施例一
步骤1、将铁水倒入AOD炉中进行脱碳，过程中加入合金进行成分调整，出钢成分为：
C：0.03%；N：0.03%；Si：0.35%；Cr：12%；P：0.025%；S：0.005%；Mn：0.8%；其Creq为10.55；
钢水随后进入LF进行二次精炼，进站加入CaO400kg，CaF500kg进行调渣，然后加入铝丸（吨钢0.8kg），然后强搅拌12min，视渣况进行调整，保证渣中２≤CaO/SiO2≤2.5。
钢水连铸成220mm的铸坯，然后在加热炉进行加热，加热温度为1200-1250℃；然后进行热轧，开轧温度≤1150℃，终轧温度≥950℃；成品钢板厚度为50mm。
钢板随后进行热处理，快速升温至850℃，保温时间2min/mm，然后冷却至750℃，保温4min，出炉空冷。
成品钢板的晶粒尺寸约为10um（显微组织如图1所示），按照标准GB/T229-2020检测，测试温度为20℃，其冲击功为112/105/130J。
实施例二
将铁水倒入AOD炉中进行脱碳，过程中加入合金进行成分调整，出钢成分为C：0.02%；N：0.04%；Si：0.25%；Cr：12.5%；P：0.025%；S：0.005%；Mn：0.9%；Cu:0.4%，Ni:0.4其Creq为10.025。
钢水随后进入LF炉进行二次精炼，进站加入CaO 4-6kg/t，CaF 5-10kg/t进行调渣，然后加入铝丸（吨钢0.8kg），然后强搅拌15min，视渣况进行调整，保证渣中２≤CaO/SiO2≤2.5。
钢水连铸成200mm的铸坯，然后在加热炉进行加热，加热温度为1200-1250℃；然后进行热轧，开轧温度≤1150℃，终轧温度≥950℃；成品钢板厚度为40mm。
钢板随后进行热处理，快速升温至900℃，保温时间1.5min/mm，然后冷却至700℃，保温4min，出炉空冷。
成品钢板的晶粒尺寸约为10um(显微组织如图2所示)，按照标准GB/T229-2020检测，测试温度为20℃，其冲击功为121/128/130J。
Claims (3)
1.一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板，其特征在于：成分元素的质量百分比满足：
C：≤0.08%；N：≤0.08%；Si：≤0.5%；Cr：12%～14%；P：≤0.04%；S：≤0.005%；Al：0. 10%～0.20%；Mn：0.6%～1.0%；Ni≤0.6%；其中C+N≤0.08%；
铬当量Creq满足：10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板，其特征在于：所述成分元素中还可含有Cu，当含有Cu时，Cu的质量百分比≤0.5%；且铬当量Creq满足：10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％－0.25Cu％。
3.一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、钢水经过真空氧脱碳炉或者氩氧脱碳炉处理，且真空氧脱碳炉或者氩氧脱碳炉处理后，除了Al元素外，其它成分元素的质量百分比满足下述要求：
C：≤0.08%；N：≤0.08%；Si：≤0.5%；Cr：12%～14%；P：≤0.04%；S：≤0.005%；Mn：0.6%～1.0%；Ni≤0.6%；其中C+N≤0.08%；
铬当量Creq满足 ：10≤Creq≤12，Creq＝Cr％+2Si％-2Ni％-Mn％-15N％-30C％；
步骤2、随后钢水进入钢包精炼炉，加入CaO 4-6kg/t，CaF 5-10kg/t，控制2≤CaO/SiO2≤2.5，然后加入铝线、铝粉或铝丸，强搅拌10-15分钟，确保Al的质量百分比满足：0. 10%～0.20%；
步骤3、钢锭或者铸坯在加热炉内加热，加热温度为1200-1250℃，然后进行热轧，开轧温度≤1150℃，终轧温度≥950℃；
步骤4、热轧后的钢板进行热处理，热处理制度为快速升温至800-900℃，保温时间1-2min/mm，然后冷却至650-750℃，保温4-6min，之后出炉空冷。
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| CN202210850211.9A Active CN115261744B (zh) | 2022-07-20 | 2022-07-20 | 一种高韧性低铬铁素体不锈钢中厚板及其制造方法 |
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN101338402A (zh) * | 2008-08-19 | 2009-01-07 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种含铜铁素体抗菌不锈钢钢带及其制造方法 |
| CN103429777A (zh) * | 2011-03-14 | 2013-12-04 | 新日铁住金不锈钢株式会社 | 抗锈蚀性和防眩性优良的高纯度铁素体系不锈钢 |
| CN107747050A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-03-02 | 江苏理工学院 | 一种铁素体不锈钢合金材料及其制备方法 |
| CN111448326A (zh) * | 2017-12-22 | 2020-07-24 | 株式会社Posco | 具有优异的热加工性的通用铁素体不锈钢及其制造方法 |
| CN112739843A (zh) * | 2018-09-19 | 2021-04-30 | 株式会社Posco | 具有优异的冲击韧性的热轧未退火铁素体不锈钢板及其制造方法 |
-
2022
- 2022-07-20 CN CN202210850211.9A patent/CN115261744B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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