CN115948690A

CN115948690A - 一种冷轧不锈钢带、精密冷轧不锈钢带及应用

Info

Publication number: CN115948690A
Application number: CN202211677729.3A
Authority: CN
Inventors: 王波
Original assignee: Zhangjiagang Pohang Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Zhangjiagang Pohang Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-04-11

Abstract

本发明公开了一种冷轧不锈钢带、精密冷轧不锈钢带及应用，成分包括：C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、N、Mo；Md30为10～29℃，表面等级为2B，厚度为1.0～1.8mm，晶粒度等级为8～9.5级；制备工艺包括：采用AOD+VOD二精炼→板坯连铸→连铸板坯加热热轧成黑皮卷→空冷至常温→热退火酸洗→冷轧，总压下率55～65％→冷退火酸洗→获得冷轧不锈钢带。本发明的有益效果是通过对不锈钢成分的设计、配合改进的制备工艺，减小夹非金属杂尺寸及数量，冷轧压下率、退火控制晶粒，合适的压下率使精密冷轧不锈钢带具有更高的抗拉强度、屈服强度，同时，反复抽拉复原的使用寿命满足L≥2.5m卷簧使用要求。

Description

一种冷轧不锈钢带、精密冷轧不锈钢带及应用

技术领域

本发明属于不锈钢制造技术领域，尤其涉及一种冷轧不锈钢带、精密冷轧不锈钢带及应用。

背景技术

卷簧由成卷状态拉直后再复原的次数决定了其使用寿命。奥氏体不锈钢具有冷变形强化特性，精密冷轧不锈钢带就是利用该特性控制冷变形量(冷轧压下量)来获得各种硬度、强度(力学性能)钢带，因此，精密冷轧不锈钢带是制备卷簧的理想原料。中国专利申请，申请号CN200810038105.0,申请日2008.05.27，授权公告号CN101320031B，授权公告日2012.09.26，公开了一种奥氏体不锈钢精密钢带性能预测模型及其冷轧工艺设计，是对精密冷轧不锈钢带冷轧工艺的介绍，该技术方案公开了不锈钢带的化学成分：碳0.01～0.30％，硅0～2.0％，锰0～2％，磷≤0.045％，硫≤0.030％，镍0～42.0％，铬10.0～26.0％，钼0～4.0％，氮0～0.3％，钛0～0.5％，铌0～0.5％；轧制方式：轧制道次1～10次，轧制速度30～360米/分，终轧变形量5～80％；产品性能：抗拉强度350～2100MPa，屈服强度250～1900MPa，延伸率0～70％，维氏硬度135～600单位；产品厚度：0.03～1.1mm。该专利申请公开了300系和400系不锈钢带的精密压延工艺，以及精密压延不锈钢带能达到的抗拉强度、屈服强度、延伸率和维氏硬度。缺点是，卷簧的制作长度L≥2.5m时，要求材质同时具备抗拉强度TS≥2000MPa、屈服强度YS≥1800MPa，且拉直复原的使用寿命应尽量长，上述专利申请所公开的化学成分(包括300系和400系不锈钢)及性能数据(抗拉强度、屈服强度、延伸率和维氏硬度)，仅仅是概括总结，并未公开何种成分搭配精密冷轧工艺能够获得均一性好、满足长度L≥2.5m卷簧制造需求的精密不锈钢带。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术制造的精密冷轧不锈钢带不能制造长度L≥2.5m卷簧的问题，本发明的目的在于提供一种冷轧不锈钢带、精密冷轧不锈钢带及应用，通过对不锈钢成分的设计、配合改进的制备工艺，通过AOD+VOD冶炼，减小非金属夹杂尺寸及数量，通过冷轧压下率、退火工艺参数的调整控制晶粒度等级，同时在精密冷轧工艺设计合适的压下率，赋予精密冷轧不锈钢带具有更高的抗拉强度、屈服强度，同时，反复抽拉复原的使用寿命满足L≥2.5m卷簧使用要求。

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：

一种冷轧不锈钢带，其特点是按质量百分比计，冷轧不锈钢带的成分包括：C：0.08～0.099；Si:1.0～1.3；Mn:0.9～1.299；P≤0.035；S≤0.004；Cr：16.8～17.5；Ni：6.6～6.9；N：0.06～0.10；Mo：0.65～0.9，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；

Md30为10～29℃，Md30＝413-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-9.5Ni-18.5Mo；所述冷轧不锈钢带的表面等级为2B，厚度为1.0～1.8mm，晶粒度等级为8～9.5级；所述冷轧不锈钢带的制备工艺包括：

钢坯冶炼，采用AOD+VOD二精炼→板坯连铸→连铸板坯加热热轧成黑皮卷→空冷至常温→热退火酸洗→冷轧，总压下率55～65％→冷退火酸洗→获得冷轧不锈钢带。

进一步地，所述冷轧不锈钢带按质量百分比计，其成分包括：C：0.0984；Si:1.15；Mn:1.049；P：0.03；S：0.003；Cr：16.8；Ni：6.64；N：0.0617；Mo：0.68，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；Md30为14.1℃。

进一步地，所述冷轧不锈钢带按质量百分比计，其成分包括：C：0.0923；Si:1.11；Mn:1.036；P：0.03；S：0.002；Cr：16.8；Ni：6.68；N：0.0624；Mo：0.67，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；Md30为16.9℃。

进一步地，所述冷轧不锈钢带按质量百分比计，其成分包括：C：0.0964；Si:1.13；Mn:1.045；P：0.03；S：0.002；Cr：16.9；Ni：6.70；N：0.0680；Mo：0.68，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；Md30为10.4℃。

本发明的另一个目的在于提供一种精密冷轧不锈钢带，其特点是由上述冷轧不锈钢带经精密冷轧工艺制备，所述精密冷轧工艺的总压下率为62～65％，该精密不锈钢带的TS＞

2000MPa、YS＞1800MPa。

本发明的另一个目的在于提供一种精密冷轧不锈钢带在制备长度≥2.5米卷簧中的应用。

本发明所采用的各种元素的作用以及优选的成分组成分析如下：

C:碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素。碳形成奥氏体是镍的30倍。碳是一种间隙元素，在变形过程阻碍金属流动，对卷簧拉直复原的抗疲劳性不利，为强化卷簧抗疲劳性(卷簧拉伸为长条状态后自动复原的次数)，需降低C含量，优选C含量为0.08～0.099。

N:在不锈钢中，与Ni一样，N也是对奥氏体相稳定化贡献较大的元素之一，N含量的提升有利增加强度、提高耐蚀性，优选N含量为0.06～0.10。

Cr:是形成铁素体的元素，奥氏体中存在一定比例的铁素体有利冷变形，有利提升卷簧抗疲劳性，因此，Cr含量优选为16.8～17.5。

Si：可以降低层错能，材料不容易过早地出现持久滑移带，有利于阻止疲劳裂纹的成核和长大，抗疲劳性能力提升；Si含量增加，冷变形过程中变形孪晶数量增多合金强度提升，但不降低合金塑性，优选Si含量1.0～1.3。

Mn：可以提高合金的层错能，减少变形孪晶在合金变形过程中的形成数量；与Si元素的性能相反，考虑其是奥氏体相稳定化元素，Mn含量优选：0.9～1.29。

Ni：奥氏体相稳定化元素，Ni含量不足会降低不锈钢的耐蚀性和加工性，由于弹簧用途需要一定的强度，此钢种为亚稳态奥氏体不锈钢，综合考虑强度、抗疲劳性，Ni优选含量为6.6～6.9。

Mo：对晶均匀化有利，晶粒细化对强度提升有利，晶粒均匀化有利性能稳定，对抗疲劳性提升有利，优选Mo含量：0.65～0.9。

2B表面的冷轧不锈钢带的晶粒度，对精密冷轧后的性能影响较大，晶粒度过小，精密冷轧后强度无法达到TS＞2000MPa、YS＞1800MPa要求；晶粒度过大，固溶不充分，有害物质残留，材料性能降低，抗疲劳性下降，因此晶粒度优选：8.0～9.5。

精密冷轧压下率对卷簧用材性能影响较大，压下率小无法达到要求强度：TS＞2000MPa、YS＞1800MPa，压下率过大产生的位错等内在缺陷较多，抗疲劳性下降，因此精密冷轧总压下率为：62～65％。

3.有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对不锈钢材料成分的精确设计，并对Md30进行限定，使各组成元素的选择具有一定的依据，获得具有统一标准性能的冷轧不锈钢带，提升产品性能的稳定性；将冷轧不锈钢带进行精密冷轧后获得高强度:TS＞2000MPa、YS＞1800MPa,同时抗疲劳性获得提升的精密冷轧不锈钢带，既满足对长度≥2.5米卷簧的高强度要求，又增使用寿命，降低产品更换频率，有效降低材料损耗。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明精密冷轧总压下率与YS、TS的关系图。

图2是本发明卷簧抗疲劳测试示意图。

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。

一种冷轧不锈钢带，按质量百分比计，冷轧不锈钢带的成分包括：C：0.08～0.099；Si:1.0～1.3；Mn:0.9～1.299；P≤0.035；S≤0.004；Cr：16.8～17.5；Ni：6.6～6.9；N：0.06～0.10；Mo：0.65～0.9，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；

Md30为10～29℃，Md30＝413-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-9.5Ni-18.5Mo；冷轧不锈钢带的表面等级为2B，厚度为1.0～1.8mm，晶粒度等级为8～9.5级。

实施例1，一种冷轧不锈钢带，按质量百分比计，其成分包括：C：0.0984；Si:1.15；Mn:1.049；P：0.03；S：0.003；Cr：16.8；Ni：6.64；N：0.0617；Mo：0.68，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；Md30为14.1℃。

实施例2，一种冷轧不锈钢带，按质量百分比计，其成分包括：C：0.0923；Si:1.11；Mn:1.036；P：0.03；S：0.002；Cr：16.8；Ni：6.68；N：0.0624；Mo：0.67，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；Md30为16.9℃。

实施例3，一种冷轧不锈钢带，按质量百分比计，其成分包括：C：0.0964；Si:1.13；Mn:1.045；P：0.03；S：0.002；Cr：16.9；Ni：6.70；N：0.0680；Mo：0.68，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；Md30为10.4℃。

将实施例1至实施例3的冷轧不锈钢带，按照下述工艺制备：

钢坯的冶炼，钢坯通过电炉将原料进行溶解，再通过AOD+VOD精炼，得到成分符合、夹杂物少的钢水，再通过板坯连铸工程控制浇铸速度为1.1mpm(米/分)，获得规格为220mm厚*1260mm宽板的坯；连铸板坯加热热轧成黑皮卷；空冷至常温；热退火酸洗；冷轧，总压下率55～65％；冷退火酸洗，获得晶粒度为9.0级的2B表面冷轧不锈钢卷。冷轧不锈钢带的机械性能如表1。

表1冷轧不锈钢带的机械性能

区分	TS(MPa)	YS(MPa)	EL(％)	HV
					实施例1	826	332	56	193
实施例2	836	328	58	198
					实施例3	825	335	56	205

将现有的301SiMo冷轧不锈钢带进行精密冷轧，精密冷轧总压下率为64.2％，得到精密冷轧不锈钢带1#；实施例1的冷轧不锈钢带进行精密冷轧，精密冷轧的总压下率为63.8％、64.1％，分别得到精密冷轧不锈钢带2#和3#；将1#、2#、3#制作成长度≥2.5米的卷簧，进行卷簧抗衰减周期测试，卷簧抗衰减周期测试方式如图2所示，即卷簧成卷状态→拉开→卷簧成卷状态复原记为1个周期(次)；拉开无法完全复原时测试结束，记录周期值。抗衰减周期次数越高，说明抗疲劳性越好。测试结果如表2所示。

表2卷簧抗衰减周期测试统计

由表2可以看出，实施例1提供的冷轧不锈钢在在经过精密冷轧加工后，其机械性能明显高于301SiMo，长度≥2.5米卷簧抗衰减周期测试中，2#、3#的抗衰减周期明显优于1#，因此，2#、3#的抗疲劳性优于1#。

由图2可以看出，精密冷轧工艺中，总压下率为62％～65％时，TS＞2000MPa、YS＞1800MPa,卷簧使用满足要求；压下率＞65％，TS、YS性能下降，不能满足卷簧使用需求。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种冷轧不锈钢带，其特征在于按质量百分比计，冷轧不锈钢带的成分包括：C：0.08～0.099；Si:1.0～1.3；Mn:0.9～1.299；P≤0.035；S≤0.004；Cr：16.8～17.5；Ni：6.6～6.9；N：0.06～0.10；Mo：0.65～0.9，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；

钢坯冶炼：采用AOD+VOD二精炼→板坯连铸→连铸板坯加热热轧成黑皮卷→空冷至常温→热退火酸洗→冷轧，总压下率55～65％→冷退火酸洗→获得冷轧不锈钢带。

2.根据权利要求1所述一种冷轧不锈钢带，其特征在于：所述冷轧不锈钢带按质量百分比计，其成分包括：C：0.0984；Si:1.15；Mn:1.049；P：0.03；S：0.003；Cr：16.8；Ni：6.64；N：0.0617；Mo：0.68，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；Md30为14.1℃。

3.根据权利要求1所述一种冷轧不锈钢带，其特征在于：所述冷轧不锈钢带按质量百分比计，其成分包括：C：0.0923；Si:1.11；Mn:1.036；P：0.03；S：0.002；Cr：16.8；Ni：6.68；N：0.0624；Mo：0.67，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；Md30为16.9℃。

4.根据权利要求1所述一种冷轧不锈钢带，其特征在于：所述冷轧不锈钢带按质量百分比计，其成分包括：C：0.0964；Si:1.13；Mn:1.045；P：0.03；S：0.002；Cr：16.9；Ni：6.70；N：0.0680；Mo：0.68，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素；Md30为10.4℃。

5.一种精密冷轧不锈钢带，其特征在于：由权利要求1-4任一项所述一种冷轧不锈钢带经精密冷轧工艺制备，所述精密冷轧的总压下率为62～65％，该精密不锈钢带的TS＞2000MPa、YS＞1800MPa。

6.一种权利要求5所述精密不锈钢带在制备长度≥2.5米卷簧中的应用。