專利名稱：一種不銹鋼線材及其制造方法
(一)技術(shù)領(lǐng)域本實用新型涉及一種不銹鋼線材及其制造方法。
背景技術(shù)：
不銹鋼線材中的奧氏體型OCr18Ni9及其衍生鋼種如SUS304M和SUS304HC一般要進(jìn)一步冷加工，如拉拔、冷鐓、彎曲等。拉拔時要保證一次拉拔量很大而不斷絲，以盡量減少退火次數(shù)，冷鐓時則要保證鐓頭部不開裂，OCr18Ni9、SUS304M和SUS304HC不銹鋼線材一般用于生產(chǎn)絲網(wǎng)、緊固件、五金制品、裝飾品、機構(gòu)機械零件、彈簧等。
OCr18Ni9、SUS304M和SUS304HC的特點是Cr、Ni、Cu元素含量較高，在大變形量下也能保證足夠的塑性，加工后磁性較低，被大量應(yīng)用在要求大變形量如拉拔、冷鐓加工的場合如生產(chǎn)緊固件、機械零件、細(xì)絲等。但Cr、Ni等貴重元素含量較高，使OCr18Ni9、SUS304M和SUS304HC不銹鋼線材的價格也較高，從而生產(chǎn)的產(chǎn)品價格也較高，在某些民用領(lǐng)域，產(chǎn)品價格高，應(yīng)用的普及性要受到影響。
現(xiàn)有的OCr18Ni9、SUS304M和SUS304HC制造方法在電爐冶煉、氬氧爐精煉過程中所加的Cr、Ni等貴重元素較多，制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的宗旨是為克服現(xiàn)有OCr18Ni9、SUS304M、SUS304HC不銹鋼線材的上述不足之處，提供一種耐腐蝕性和冷加工工藝性能不低于OCr18Ni9，而制造成本低于OCr18Ni9線材的不銹鋼線材。在基本不影響性能的基礎(chǔ)上降低成本，適應(yīng)于不需高加工性能的民用產(chǎn)品或?qū)Υ判砸蟛缓芨叩念I(lǐng)域。本發(fā)明提出的不銹鋼線材不需要拉拔或只需輕微拉拔冷加工即可生產(chǎn)產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一個宗旨是克服現(xiàn)有不銹鋼線材制造方法的上述不足之處，提供一種成本較低的不銹鋼線材制造方法。
本不銹鋼線材的組成成份相對OCr18Ni9，降低價格高的Cr、Ni元素，以降低材料成本，但可以滿足耐大氣、海洋性氣候、氧化性酸腐蝕，加入價格較低的Mn、Cu元素，以提高不銹鋼線材的熱塑性和冷加工的工藝性。
對于大氣、水蒸氣、水等弱腐蝕性介質(zhì)，Cr的含量大于10-12％即有足夠的耐腐蝕性。對于氧化性酸，Cr的含量大于16％，不銹鋼線材即具有較高的鈍化能力。如添加大于6％的Ni和1-3％的Cu，提高M(jìn)n的含量，可以在海洋性氣候、一般的非氧化性酸中耐腐蝕。本發(fā)明的不銹鋼線材Cr的含量在16-18％，Ni在6-8％，Cu在2-3％，Mn在2-3％，便具有不低于OCr18Ni9的耐腐蝕性。
為了提高奧氏體的穩(wěn)定度以達(dá)到提高奧氏體不銹鋼線材的熱塑性和冷加工工藝性，本發(fā)明的不銹鋼線材的原材料中必須增加穩(wěn)定奧氏體元素的含量。C、N、Mn、Ni、Cr、Cu等元素可提高奧氏體的穩(wěn)定性，本不銹鋼線材中Ni的含量與OCr18Ni9相比降低了2％左右，N的含量控制在0.03-0.05％即中限，Mn的含量控制在2.5-3.0％即上限，加入2％左右的Cu，熱軋制溫度比OCr18Ni9的熱加工溫度降低10-30℃，使δ鐵素體控制在5％以內(nèi)，并且加強鋼水脫S、脫O，使熱塑性不低于OCr18Ni9。
在冷加工過程中形變馬氏體α′相使亞穩(wěn)定型奧氏體不銹鋼加工硬化率增大并引起磁性，OCr18Ni9與本發(fā)明的不銹鋼線材都屬于亞穩(wěn)定型奧氏體不銹鋼，在冷加工變形過程中都會產(chǎn)生形變馬氏體α′相。形變馬氏體α′相多少與化學(xué)成分和冷變形量有關(guān)，提高奧氏體穩(wěn)定度的元素如C、N、Mn、Ni、Cr、Cu，都可以抑制形變馬氏體α′相的形成，本發(fā)明的不銹鋼線材雖然降低了Ni、Cr的含量，但與OCr18Ni9相比增加了Mn、Cu等元素，在冷變形量小于40％的情況下，其冷加工工藝性與OCr18Ni9相當(dāng)。
本發(fā)明的不銹鋼線材的主要成分如下(重量以％表示)碳C ≤0.06硅Si≤1.00錳Mn2.00-3.00 磷P ≤0.035硫S ≤0.030 鉻Cr16.0-18.0鎳Ni6.00-8.00 銅Cu2.00-3.00其余為平衡量的鐵Fe。在溫度1220-1230℃下軋成。
本發(fā)明的不銹鋼線材優(yōu)選的主要成分如下(重量以％表示)碳C 0.03-0.05硅Si0.3-0.6錳Mn2.50-3.00磷P ≤0.030硫S ≤0.020 鉻Cr16.5-17.5鎳Ni6.50-7.50銅Cu2.50-3.00
其余為平衡量的鐵Fe。在溫度1220-1230℃下軋成。
本發(fā)明的不銹鋼線材的最佳主要成分如下(重量以％表示)碳C 0.03-0.04硅Si0.3-0.4錳Mn2.75 磷P ≤0.020硫S ≤0.010 鉻Cr17鎳Ni7銅Cu2.75其余為平衡量的鐵Fe。在溫度1220-1230℃下軋成。
注本申請文件所說的主要成分是因本不銹鋼線材還含有如鋁、鉬、鈦等其它雜質(zhì)，雜質(zhì)的含量不超過0.5％；S、P的最下限不為零。
本不銹鋼線材的直徑一般為5.5毫米至18毫米，可大于18毫米。
本發(fā)明的不銹鋼線材在本申請文件中命名為304ES。
本發(fā)明的不銹鋼線材304ES與OCr18Ni9的耐蝕性試驗對比見下表
國際上對于腐蝕分為下列3級耐腐蝕 每年鋼板腐蝕深度小于0.1毫米。
尚耐腐蝕每年鋼板腐蝕深度介于0.1到1.0毫米。
不耐腐蝕每年鋼板腐蝕深度大于1.0毫米。
我們將試驗結(jié)果換算后腐蝕深度為0.072毫米屬耐腐蝕范圍。
本不銹鋼線材304ES與OCr18Ni9、SUS304M和SUS304HC線材冷加工性試驗對比見圖1。
從圖中可見，在冷變形量小于30-40％的情況下，304ES與OCr18Ni9的形變馬氏體α′相比相差不足0.5％，其冷加工性在同一水平。而且本不銹鋼線材在同樣的變形量下，產(chǎn)品強度比OCr18Ni9要高，因此可以減小產(chǎn)品的尺寸，達(dá)到節(jié)約鋼材的效果。
本不銹鋼線材成分中降低了昂貴的Cr和Ni的含量，提高了價格較低的Cu和Mn的含量，本不銹鋼線材僅從原材料上每噸比OCr18Ni9降低成本1400元，降低約10％，結(jié)合工藝，因軋制溫度降低30℃節(jié)約能源，可降低約2000元，降低成本約15％，而耐腐蝕性和冷加工性與OCr18Ni9線材基本相同，在五金制品、網(wǎng)筐、螺釘、裝飾品等方面達(dá)到與OCr18Ni9線材制品同樣的效果。
本不銹鋼線材的制造方法依次為電爐冶煉、氬氧爐精煉、澆鑄、軋制。
a)將下述重量配比的混合料加入電爐在1600-1650℃溫度下冶煉廢鋼(主要含鉻Cr18％，鎳Ni8％，銅Cu2.0％) 30-35份高碳鉻鐵(主要含鉻Cr65％，碳C90％) 15-20份純鎳3-5份 純銅 1-3份普碳鋼廢鋼(含碳C0.2％)40-45份鋼水成分(重量％)達(dá)到下述值時出鋼，鋼水倒入鋼包中C 0.80-1.5P ≤0.028Cr16-17(16.5) Ni6-7(6.5)Cu1.5-2.2(2.0)其余為平衡量的Fe。
b)將鋼包中鋼水加入氬氧爐在1670---1720℃溫度下精煉氧化期I期用氮、氬混合氣體吹煉，氧化期I期調(diào)整鋼中錳Mn、鉻Cr、鎳Ni、銅Cu成分，加紫銅板合金化，使上述四種元素成分達(dá)(重量％)Mn2.50-3.00Cr16.5-17.5Ni6.50-7.50Cu2.50-3.00加入渣料石灰，加入量為鋼水重量的2.2-2.8。
II期末純吹氬攪拌精煉5-7分鐘，加硅鐵塊進(jìn)行還原，控制還原Si為0.3-0.4％，還原采用純氬攪拌6-8分鐘，扒渣85％以上，根據(jù)爐內(nèi)溫度、硫S的含量，加入渣料螢石，加入量為鋼水量的0.6-0.8％，純氬化渣、出鋼。出鋼過程中鋼包中加入硅鈣塊，加入量為鋼水量的0.1-0.25％。
c)澆注錠型為5.6噸矩形錠，鋼包烘烤呈暗紅色，采用不銹鋼專用包護(hù)渣，不得冷模澆注。鎮(zhèn)靜4-10分鐘，錠身澆注4分30秒-6分，帽口充填時間為錠身的1-1.5倍，帽口澆高(冷態(tài))340毫米，脫模時間10小時。
d)軋制本不銹鋼線材的軋制特點在于軋制溫度，軋制溫度為1220-1230℃比普通不銹鋼軋制溫度低30℃，可以減少高溫下鋼組織中鐵素體相的量，提高熱塑性，減少軋制開裂。
鋼錠在初軋機和高速線材軋機上軋制成直徑5.5至18毫米的線材。
本不銹鋼線材制造方法的主要特征之一在于原材料的重量配比和精煉過程中的成分，本不銹鋼線材制造方法原材料的最佳重量配比為a)在電爐中冶煉時廢鋼(主要含鉻Cr18％，鎳Ni8％，銅Cu2.0％) 33.33份高碳鉻鐵(主要含鉻Cr65％，碳C90％) 16.67份純鎳3.83份 純銅 1.33份普碳鋼廢鋼(含碳C0.2％)44.83份鋼水成分(重量％)達(dá)到下述值時出鋼，鋼水倒入鋼包中C 0.60-1.5 P ≤0.028Cr16.5 Ni6.5Cu2.0 其余為平衡量的Fe。
b)在精煉中，加入石灰的量為鋼水重量的2.5％，加入渣料螢石為鋼水重量的0.7％，出鋼過程中鋼包中加入鋼水重量0.2％硅鈣塊。


圖1是本不銹鋼線材304ES與OCr18Ni9、SUS304M和SUS304HC線材冷加工性試驗對比圖。
具體實施方式
本不銹鋼線材實施方式本不銹鋼線材的實施方式的直徑為5.5毫米，成分如下(重量以％表示)碳C 0.04 硅Si0.4錳Mn2.75 磷P 0.020硫S 0.010鉻Cr17鎳Ni7銅Cu2.75其余為平衡量的鐵Fe。在溫度1220-1230℃下軋成。
本不銹鋼線材制造方法實施方式本不銹鋼線材的制造方法的實施方式依次為電爐冶煉、氬氧爐精煉、澆鑄、軋制。
a)將下述重量配比的混合料加入36噸電爐在1650℃溫度下冶煉廢鋼(主要含鉻Cr18％，鎳Ni8％，銅Cu2.0％)12000公斤高碳鉻鐵(主要含鉻Cr65％，碳C90％)6000公斤純鎳 1380公斤 純銅480公斤碳鋼(含碳C0.2％) 16140公斤鋼水成分(重量％)達(dá)到下述值時出鋼，鋼水倒入鋼包中C 0.80-1.5 P ≤0.028Cr16.5 Ni6.5Cu2.0 其余為平衡量的Fe。
b)將鋼包中鋼水加入40噸氬氧爐在1670---1720℃溫度下精煉氧化期I期用氮、氬混合氣體吹煉，氧化期I期調(diào)整鋼中錳Mn、鉻Cr、鎳Ni、銅Cu成分，加紫銅板合金化，在精煉過程中隨時化驗鋼水成分，最終使上述四種金屬成分達(dá)(重量％)Mn2.50-3.00 Cr16.5-17.5Ni6.50-7.50 Cu2.50-3.00加入渣料石灰900公斤。
II期末純吹氬攪拌精煉5-7分鐘，加硅鐵塊進(jìn)行還原，控制還原Si為0.3-0.4％，還原采用純氬攪拌6-8分鐘，扒渣85％以上，根據(jù)爐內(nèi)溫度、硫S的含量，加入渣料螢石250公斤，純氬化渣、出鋼。出鋼過程中鋼包中加入硅鈣塊80公斤。
出鋼溫度1590℃，包中溫度1560℃。時間為5月份。
c)澆注錠型為5.6噸矩形錠，鋼包烘烤呈暗紅色，采用不銹鋼專用包護(hù)渣。鎮(zhèn)靜6分鐘，錠身澆注5分鐘，帽口充填時間為10分鐘，帽口澆高(冷態(tài))340毫米，脫模時間10小時。
d)軋制鋼錠在溫度1220-1230℃下，在1000mm初軋機和650---280mm高速線材軋機上軋制成直徑5.5的線材。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼線材，其主要成分如下(重量以％表示)碳C ≤0.06 硅Si≤1.00錳Mn2.00-3.00磷P ≤0.035硫S ≤0.030 鉻Cr16.0-18.0鎳Ni6.00-8.00銅Cu2.00-3.00其余為平衡量的鐵Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼線材，其主要成分如下(重量以％表示)碳C 0.03-0.05硅Si0.3-0.6錳Mn2.50-3.00磷P ≤0.030硫S ≤0.020 鉻Cr16.5-17.5鎳Ni6.50-7.50銅Cu2.50-3.00其余為平衡量的鐵Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的不銹鋼線材，其主要成分如下(重量以％表示)碳C 0.03-0.04硅Si0.3-0.4錳Mn2.75 磷P ≤0.020硫S ≤0.010 鉻Cr17鎳Ni7銅Cu2.75其余為平衡量的鐵Fe。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的不銹鋼線材，其特征是在溫度1220-1230℃下軋成的。
5.一種不銹鋼線材制造方法依次為電爐冶煉、氬氧爐精煉、澆鑄、軋制，a)將下述重量配比的混合料加入電爐在1600-1650℃溫度下冶煉廢鋼(主要含鉻Cr18％，鎳Ni8％，銅Cu2.0％)30-35份高碳鉻鐵(主要含鉻Cr65％，碳C90％) 15-20份純鎳3-5份純銅1-3份普碳鋼廢鋼(含碳C0.2％)40-45份鋼水成分(重量％)達(dá)到下述值時出鋼，鋼水倒入鋼包中C 0.80-1.5P≤0.028Cr16-17(16.5) Ni6-7(6.5)Cu1.5-2.2(2.0)其余為平衡量的Feb)將鋼包中鋼水加入氬氧爐在1670---1720℃溫度下精煉氧化期I期用氮、氬混合氣體吹煉，氧化期I期調(diào)整鋼中錳Mn、鉻Cr、鎳Ni、銅Cu成分，加紫銅板合金化，使上述四種元素成分達(dá)(重量％)Mn2.50-3.00Cr16.5-17.5Ni6.50-7.50Cu2.50-3.00加入量為鋼水重量的2.2-2.8％渣料石灰；II期末純吹氬攪拌精煉5-7分鐘，加硅鐵塊進(jìn)行還原，控制還原Si為0.3-0.4％，還原采用純氬攪拌6-8分鐘，扒渣85％以上，根據(jù)爐內(nèi)溫度、硫S的含量，加入渣料螢石，加入量為鋼水量的0.6-0.8％，純氬化渣、出鋼，出鋼過程中鋼包中加入為鋼水量的0.1-0.25％的硅鈣塊；c)澆鑄、脫模；d)軋制在初軋機和高速線材軋機上軋制成線材，軋制溫度為1220-1230℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的不銹鋼線材制造方法，其特征是a)在電爐中冶煉時，原材料的重量配比為廢鋼(主要含鉻Cr18％，鎳Ni8％，銅Cu2.0％)33.33份高碳鉻鐵(主要含鉻Cr65％，碳C90％) 16.67份純鎳3.83份 純銅 1.33份普碳鋼廢鋼(含碳C0.2％)44.83份鋼水成分(重量％)達(dá)到下述值時出鋼，鋼水倒入鋼包中C 0.60-1.5 P≤0.028Cr16.5 Ni6.5Cu2.0 其余為平衡量的Fe。b)在精煉中，加入石灰的量為鋼水重量的2.5％，加入渣料螢石為鋼水重量的0.7％，出鋼過程中鋼包中加入鋼水重量0.2％硅鈣塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不銹鋼線材及其制造方法，本不銹鋼線材的成分以重量百分比表示為C∶0.04、Si∶0.4、Mn∶2.75、磷P∶0.020、S∶0.010、Cr∶17、Ni∶7、Cu∶2.75其余為平衡量的Fe。其制造方法是電爐冶煉、氬氧爐精煉、澆鑄、軋制，其方法特征是在冶煉、精煉中鋼水中的成分，冶煉時鋼水成分的重量百分比為C∶0.60－1.5、P∶≤0.028、Cr∶16.5、Ni∶6.5出鋼，精煉時Mn∶2.50－3.00、Cr∶16.5－17.5、Ni∶6.50－7.50、Cu∶2.50－3.00，軋制溫度為1220－1230℃。本不銹鋼線材成本低、性能與OCr18Ni9線材相近，用本制造方法軋制的線材提高熱塑性，減少軋制開裂。
文檔編號C22C38/58GK1417368SQ0113022
公開日2003年5月14日 申請日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者王輝綿, 李愛群, 王至春, 張俊堂 申請人:太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司