專利名稱：一種抗皺紋性良好的鐵素體不銹鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于不銹鋼產(chǎn)品制造領(lǐng)域，主要涉及利用單穩(wěn)定元素Nb使鐵素體不銹鋼 中的C、N與之形成析出物，提高鐵素體不銹鋼的綜合性能，并結(jié)合制造工藝，改善純鐵素體 不銹鋼冷軋后表面的起皺現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
鐵素體不銹鋼，特別是C、N含量較低的中、高Cr超純鐵素體不銹鋼越來越多地受 到青睞。這是因為它與傳統(tǒng)的C、N含量較高的鐵素體不銹鋼相比，耐腐蝕性能和加工成形 性能都有很大程度的提高，在許多應(yīng)用場合其綜合性能優(yōu)于含鎳的奧氏體不銹鋼。但是中、 高Cr鐵素體不銹鋼在生產(chǎn)冷軋偏厚規(guī)格(》2. Omm)成品2B板時，由于材料機體內(nèi)不容易 形核、晶粒偏粗，且熱軋過程形 成的晶粒拉長和晶粒變形方向難于在后續(xù)加工過程完全消 除，導致成品表面的起皺現(xiàn)象比起低Cr系的鐵素體不銹鋼更加嚴重，影響外觀質(zhì)量。針對 這種不盡如意的現(xiàn)象，一般通過在此類鐵素體不銹鋼中添加適量的穩(wěn)定化元素Ti，使鐵素 體不銹鋼中的C、N與之形成氮化鈦，增加連鑄坯的等軸晶區(qū)，以此來改善后續(xù)加工過程的 起皺現(xiàn)象；另一種方法是增加后續(xù)冷軋過程的退火次數(shù)，使材料不斷地回復和再結(jié)晶，達到 消除鐵素體不銹鋼起皺現(xiàn)象的目的。以上兩種方法存在的問題是第一種方法不能完全消除 冷軋板的起皺問題，而且影響連鑄坯表面質(zhì)量，增加鑄坯磨修量，以及使鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度 提高。第二種方法浪費能源，增加工序成本和影響生產(chǎn)節(jié)奏。中國專利號98801478. 5公開了 “深沖性和耐皺紋狀變形性良好的鐵素體不銹鋼 及其制造方法”和200410046247. 3公開了“具有優(yōu)良成形性的鐵素體不銹鋼板及其生產(chǎn)方 法”，以上專利主要通過在鐵素體不銹鋼里添加穩(wěn)定化元素Ti和Nb或復合添加V等元素，來 促進TiN等沉淀析出，且按Ti與N—定的乘積配比控制；除了添加Ti外，第一個專利還強 調(diào)了熱軋要求950°C 1170°C范圍的熱加工工藝；第二個專利則強調(diào)了終軋溫度在800°C 以下的熱軋工藝控制，以及450°C 1080°C的退火生產(chǎn)工藝，最終完成成形性和起皺性良 好的鐵素體不銹鋼冷軋成品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種抗皺紋性良好的鐵素體不銹鋼及其生產(chǎn)方法，消除中、高 Cr鐵素體不銹鋼冷軋2B板(成品)表面的起皺現(xiàn)象，減少生產(chǎn)過程的磨修損耗，降低生產(chǎn) 成本。本發(fā)明采用在鐵素體不銹鋼里添加適量的穩(wěn)定化元素Nb，使碳氮化鈮沉淀析出， 適當增加連鑄坯等軸晶比例；更主要的是配合高的粗軋溫度和低的終軋精軋溫度，確保粗 軋過程的表面質(zhì)量和低溫精軋儲蓄一定的變形儲能，使材料機體內(nèi)的晶粒破碎，促進形核； 再進行高于精軋終軋溫度100度或以上的熱處理退火溫度，在釋放能量的過程中促進材料 重新形核的晶粒均勻長大和再結(jié)晶回復，為后續(xù)的冷軋和退火能夠消除原本很難消除的鐵 素體織構(gòu)(晶粒變形方向)，創(chuàng)造回復條件，達到改善和消除中、高Cr鐵素體不銹鋼冷軋2B板成品表面起皺現(xiàn)象的目的。具體地，本發(fā)明的一種抗皺紋性良好的鐵素體不銹鋼，其成分重量百分比為 C^O. 02%,N ^ 0. 02%,Si 0. 10 0. 50%、Mn 0. 10 0. 50%、P 彡 0. 03%、S 彡 0. 01 %、 Cr 16-30%,Ni 彡 1. 00%,Nb 0. 15 0. 40%,Nb/(C+N)彡 16、0 彡 0. 010%,Cu 彡 1. 00%, 余Fe以及不可避免的雜質(zhì)元素。進一步，還包含Mo彡2. 00%，重量百分比計在上述化學成份中，鉻是使鐵素體不銹鋼具有鐵素體組織并具有良好耐腐蝕性的 合金元素。鐵素體不銹鋼在氧化性介質(zhì)中，鉻能使不銹鋼的表面上迅速生成氧化鉻(Cr2O3) 的鈍化膜。鐵素體不銹鋼的不銹性和耐蝕性的獲得是由于在介質(zhì)作用下，鉻促進了鋼的鈍 化并使鋼保持穩(wěn)定鈍態(tài)的結(jié)果。鉻對鐵素體不銹鋼性能影響最大的是耐蝕性。主要表現(xiàn)在 鉻提高鋼的耐氧化性介質(zhì)和酸性氯化物介質(zhì)的性能；鉻還提高鋼耐局部腐蝕，比如晶間腐 蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕以及某些條件下應(yīng)力腐蝕的性能。本發(fā)明屬于中、高鉻級別高純鐵素 體抗皺不銹鋼，鉻保持在16-30 %。
碳和氮，在鐵素體不銹鋼中是不受歡迎的，但又沒有辦法完全避免。鐵素體中碳 和氮，除了能使鋼強化外，鐵素體不銹鋼的所有缺點，例如，脆性轉(zhuǎn)變溫度高，缺口敏感性 大，焊后耐蝕性下降等都與鋼中的碳、氮有關(guān)，碳和氮之所以沒有辦法完全避免是因為大氣 中含有很高的氮，且煉鋼用原材料鉻、廢鋼等中也含有碳，在冶煉過程中雖然能夠去除部分 和大部分去除碳和氮，但若要完全去除則是非常困難的，且鋼中碳、氮越低，鐵素體不銹鋼 起皺現(xiàn)象越嚴重。根據(jù)目前我國不銹鋼企業(yè)冶煉裝備水平和成本等因素，實施例要求控制 (C+N) 0. 010 0. 025%。鉬的重要作用主要是提高鐵素體不銹鋼的耐點蝕和耐縫隙腐蝕性能，促進鐵鉻合 金的鈍化，提高不銹鋼的耐點蝕性能。但鉬含量過高對鐵素體不銹鋼冷軋態(tài)的應(yīng)力腐蝕敏 感性提高，且成本增加，因此本發(fā)明中、高Cr純鐵素體抗皺不銹鋼中保持Mo < 2. 0 %，可根 據(jù)使用要求適量選擇。鎳可以提高鐵素體不銹鋼的室溫力學性能、強度和韌性，并使鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度 下移，還可進一步提高某些介質(zhì)中鋼的耐腐蝕性能，對純鐵素體不銹鋼的冷熱加工性能不 禾IJ。但鎳為強的奧氏體形成元素，為保證中高鉻純鐵素體抗皺不銹鋼具有單一的鐵素體組 織，避免晶粒成分偏析導致不銹鋼抗皺性能下降，本發(fā)明不銹鋼保持m ^ 1.00%。鈮為鐵素體形成元素，適量的鈮可使鐵素體不銹鋼中鉻的碳、氮化物轉(zhuǎn)而形成鈮 的碳、氮化物和Fe2Nb沉淀析出，提高鐵素體不銹鋼的耐晶間腐蝕和高溫性能，但過高的Nb 會引起過多的沉淀析出和夾雜物尺寸變大，并不利地提高鐵素體不銹鋼的再結(jié)晶溫度，綜 合考慮鈮合金元素的影響，保持Nb 0. 15 0.40%，且Nb/C+N應(yīng)彡16倍。硅、錳等是不銹鋼中不可缺少的合金元素，可作為脫氧元素，為了提高不銹鋼液的 純凈度，提高冷軋板帶的表面質(zhì)量，本發(fā)明中高鉻純鐵素體抗皺不銹鋼中保持Si 0. 10 0. 50%, Mn 0. 10 0. 50%。本發(fā)明的抗皺紋性良好的鐵素體不銹鋼的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟1)按上述成分冶煉、澆鑄成鑄坯；2)熱軋，在920°C 1180°C熱軋粗軋，在精軋終軋溫度為750 860°C完成熱軋；3)熱軋后退火酸洗，熱軋后的板帶采用連續(xù)退火酸洗，退火溫度850 1080°C，保溫時間1 5分鐘，工藝走帶速度為25 40米/分；4)冷軋，采用一個軋程，累計冷軋壓下率彡40% ；5)冷軋后退火酸洗，退火溫度850 1080°C，處理時間為1 5分鐘。冶煉中、高Cr鐵素體不銹鋼時，除了必要的耐腐蝕元素外，只須添加0. 15 0. 40%穩(wěn)定化元素Nb，使鋼中形成碳氮化物和Fe2Nb,適當增加鑄坯等軸晶區(qū)，改善鑄坯表 面質(zhì)量。更重要的是通過后續(xù)熱軋過程在920°C 1180°C范圍完成粗軋，在750 860°C 相對較低的精軋終軋溫度范圍完成熱軋過程，積蓄一定的變形儲能，在低溫大變形過程中， 促使材料機體內(nèi)粗大的晶粒破碎和再形核；再進行高于精軋終軋溫度約100°C或850°C 1080°C范圍，工藝走帶速度為25 40米/分，進行退火和酸洗，以促進材料的重新形核、晶 粒均勻長大和充分再結(jié)晶；然后再以累計壓下率大于等于40%的工藝再冷軋、退火，且退 火溫度不超過前一次溫度并酸洗，可以有效改善中、高Cr超純鐵素體不銹鋼成品表面的起 皺現(xiàn)象，避免加Ti后各工序的磨修量增加和成品Ti條紋(另一種表面缺陷)產(chǎn)生。
1、Nb單穩(wěn)定化的純鐵素體不銹鋼連鑄坯，使連鑄坯形成少量的等軸晶區(qū)；經(jīng) 920°C 1180°C熱軋粗軋，在精軋終軋溫度750 860°C的范圍完成熱軋階段生產(chǎn)，為后續(xù) 的熱處理加工積蓄一定的變形儲能，促使材料機體內(nèi)的晶粒破碎和形成新的形核點。2、熱軋后退火酸洗熱軋后的板帶采用連續(xù)退火酸洗，退火溫度保持在850 1080°C，一般退火溫度 要求比熱軋終軋溫度至少提高100度，保溫時間在1 5分鐘，工藝走帶速度為25 40分 /米，促使熱軋過程破碎的晶粒重新形核、長大和再結(jié)晶，使熱軋同方向拉長的晶粒得到充 分的回復和均勻長大，避免材料在后續(xù)冷軋變形過程中沿著原來拉長的晶粒繼續(xù)變形，為 冷軋過程的晶?；貜蛣?chuàng)造條件，從而有效消除冷軋后成品起皺現(xiàn)象的產(chǎn)生。本發(fā)明中、高鉻純鐵素體抗皺不銹鋼通過Nb穩(wěn)定化和上述熱軋、連續(xù)退火酸洗工 藝生產(chǎn)即可保證后道工序生產(chǎn)出來的冷軋2B成品板具有良好的抗皺性能，與采用Ti、Nb復 合穩(wěn)定化生產(chǎn)出來的高純鐵素體不銹鋼比，節(jié)約成本、減少過程工序的磨修損耗，和生產(chǎn)過 程的斷帶風險，且成品表面質(zhì)量更佳。3、冷軋不銹鋼熱軋板帶在連續(xù)退火酸洗后到獲得冷軋成品之間可采用一個軋程，累計冷 軋壓下率>40%，即使累計冷軋壓下率偏低，只要保證較低的熱軋精軋終軋溫度和較高的 熱卷退火溫度，成品表面的起皺性能也能改善。4、冷軋后退火酸洗冷軋后的退火酸洗處理中，退火溫度保持在850 1080°C，處理時間為1 5分 鐘，根據(jù)材料厚度，偏薄規(guī)格取下限和偏厚規(guī)格取上限作為保溫時間的控制原則。退火溫度 過高，容易導致再結(jié)晶晶粒的粗化，從而劣化最終產(chǎn)品的抗皺性能，退火溫度過低，不能實 現(xiàn)帶鋼的完全再結(jié)晶，也將劣化最終產(chǎn)品的抗皺性能。保溫時間過長，容易導致再結(jié)晶晶粒 的粗化，從而劣化最終產(chǎn)品的抗皺性能，保溫時間過短，同樣不能實現(xiàn)帶鋼的完全再結(jié)晶。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明中、高鉻Nb單穩(wěn)定化純鐵素體抗皺不銹鋼的特點是低碳氮、中高鉻級別、 起皺性良好，生產(chǎn)工藝可行。本發(fā)明不添加有損連鑄坯表面質(zhì)量和提高脆性轉(zhuǎn)變溫度的穩(wěn) 定化元素Ti，僅添加穩(wěn)定化元素Nb，可減少鑄坯磨修量，降低斷帶風險，提高表面質(zhì)量和綜合性能。在920 1180°C的粗軋溫度范圍熱軋，和在750 860°C精軋終軋溫度完成熱軋 生產(chǎn)，促使材料機體內(nèi)的晶粒破碎并促進其形核；再進行至少高于熱軋終軋溫度100度以 上的熱處理退火工藝，使熱軋變形儲能在能量釋放過程中機體內(nèi)破碎的晶粒重新形核、長 大和再結(jié)晶，并使熱軋拉長的晶粒同時再回復；及執(zhí)行以后的冷軋、退火酸洗工藝，就能獲 得冷軋后表面沒有起皺現(xiàn)象的偏厚規(guī)格> 2mm中、高Cr鐵素體不銹鋼2B成品板。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進步說明。表1為用Nb單穩(wěn)定組成化學成分的鐵素體不銹鋼實施例；表2為分別用不同熱軋 工藝和熱處理退火工藝制度生產(chǎn)的實施例。表 1 表 權(quán)利要求
一種抗皺紋性良好的鐵素體不銹鋼，其成分重量百分比為C≤0.02％、N≤0.02％、Si 0.10～0.50％、Mn 0.10～0.50％、P≤0.03％、S≤0.01％、Cr 16-30％、Ni≤1.00％、Nb 0.15～0.40％、Nb/(C+N)≤16、O≤0.010％、Cu≤1.00％、余Fe以及不可避免的雜質(zhì)元素。
2.如權(quán)利要求1所述的抗皺紋性良好的鐵素體不銹鋼，其特征是，還包含 Mo ( 2. 00%，重量百分比計。
3.如權(quán)利要求1或2所述的抗皺紋性良好的鐵素體不銹鋼的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟1)按上述成分冶煉、澆鑄成鑄坯；2)熱軋，在920°C 1180°C熱軋粗軋，在精軋終軋溫度為750 860°C完成熱軋；3)熱軋后退火酸洗，熱軋后的板帶采用連續(xù)退火酸洗，退火溫度850 1080°C，保溫時 間1 5分鐘，工藝走帶速度為25 40米/分；4)冷軋，采用一個軋程，累計冷軋壓下率>40% ；5)冷軋后退火酸洗，退火溫度850 1080°C，處理時間為1 5分鐘。
全文摘要
一種抗皺紋性良好的鐵素體不銹鋼及其生產(chǎn)方法，其成分重量百分比為C≤0.02％、N≤0.02％、Si 0.10～0.50％、Mn 0.10～0.50％、P≤0.03％、S≤0.01％、Cr 16-30％、Ni≤1.00％、Nb 0.15～0.40％、Nb/(C+N)≤16、O≤0.010％、Cu≤1.00％、余Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明不添加有損連鑄坯表面質(zhì)量和提高脆性轉(zhuǎn)變溫度的穩(wěn)定化元素Ti，僅添加穩(wěn)定化元素Nb，可減少鑄坯磨修量，降低斷帶風險，提高表面質(zhì)量和綜合性能，消除中、高Cr鐵素體不銹鋼冷軋板表面的起皺現(xiàn)象，減少生產(chǎn)過程的磨修損耗，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C22C38/48GK101845595SQ20091004829
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者崔培耀, 徐軍, 沈春飛 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司