專利名稱：一種中鉻鐵素體不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵素體不銹鋼，特別是可熱軋后連續(xù)退火的改良的430鐵素體不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
中鉻鐵素體不銹鋼在鐵素體不銹鋼家族中占有非常重要的地位。與低鉻不銹鋼相t匕，它有著更好的耐蝕性，與高鉻不銹鋼相比，又有著優(yōu)良的成型性，因此非常適合于家電、廚衛(wèi)制品等對耐蝕性和成型性都有一定要求的行業(yè)。以典型的中鉻鐵素體不銹鋼SUS430為例，其在家電、餐具、五金產(chǎn)品等行業(yè)的用途已經(jīng)十分廣泛，包括微波爐內(nèi)外殼、洗衣機內(nèi)桶、電飯煲、電熱水器內(nèi)膽、電熱水瓶、洗碗機、烤箱、灶具、消毒碗柜等等。我國是一個家電、五金生產(chǎn)大國，但目前主要使用304奧氏體不銹鋼和430鐵素體不銹鋼，而國外如美國和日本則以鐵素體鋼為主。近年來，隨著國際鎳價的波動，鐵素體不銹鋼的成本優(yōu)勢更加突出。因此，在我國鐵素體不銹鋼尤其是中鉻鐵素體不銹鋼在市場上有著巨大的使用空間。然而與奧氏體不銹鋼相比，鐵素體不銹鋼仍然有很多不足之處，對于中鉻鐵素體不銹鋼而言，雖然在耐蝕性和成型性上有著良好的綜合性能，但其抗皺性，成型性仍有較大的改善空間。眾所周知，鐵素體不銹鋼的成型性、抗皺性與其內(nèi)部的織構(gòu)有著密切的關(guān)系，獲得較高(111)/(110)織構(gòu)系數(shù)比能有效提高鐵素體不銹鋼的成型性和抗皺性，而退火是改善不銹鋼內(nèi)部織構(gòu)的一條重要途徑，因此，鐵素體不銹鋼的退火工藝對于其最終成品的成型性和抗皺性起著重要的作用。目前，鐵素體不銹鋼軋制后的退火主要有兩種工藝，一種是罩式退火，另一種是連續(xù)退火。與傳統(tǒng)的罩式爐退火相比，連續(xù)退火有以下顯著優(yōu)點(I)連續(xù)退火鋼帶的力學性能，無論是長度方向上還是寬度方向上都比較均勻；(2)鋼帶的平直度高，板型好；(3)鋼帶的表面質(zhì)量好；(4)生產(chǎn)周期短等。另外，罩式爐退火由于生產(chǎn)周期長，一般一卷鋼要保溫18-24個小時，極大地限制了產(chǎn)能，成為鐵素體不銹鋼放量生產(chǎn)的瓶頸。因此，以連續(xù)退火來取代罩式爐退火是必然趨勢。國內(nèi)的太鋼有Crl7鐵素體不銹鋼熱軋后連續(xù)退火的相關(guān)研究報道，研究指出，通過對化學成分的調(diào)整，連鑄坯等軸晶比例的控制和低溫大壓下量的熱軋，可以在不顯著降低性能的前提下將Crl7鐵素體不銹鋼的退火工藝從BAF罩式退火改為APL連續(xù)退火。研究報告同時指出，目前，阻礙Crl7型不銹鋼帶采用高溫快速連續(xù)退火工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低溫長時間BAF退火工藝的原因是(I)高溫快速退火雖然改善了起皺特性，但r值顯著變壞；(2)高溫快速退火后的帶鋼韌性降低，冷軋過程中斷帶次數(shù)增加；(3)高溫快速退火后的，不銹鋼有較高的屈服點和較大的屈服延伸，甚至當帶鋼冷軋退火后還是這樣； (4)連續(xù)退火后的除鱗、酸洗過程中，容易發(fā)生晶間腐蝕，并引起成品鋼板上出現(xiàn)針狀缺陷。
從太鋼的研究結(jié)果來看，之所以罩式退火改為連續(xù)退火后有上述這些問題，歸根結(jié)底還是在退火后馬氏體沒有完全分解以及碳化物沿晶界偏析導致的。日本JFE，NSSC以及德國的克虜伯公司也都有采用連續(xù)退火的430改良產(chǎn)品，但是從成分上來看，其430改良產(chǎn)品之所以能采用連續(xù)退火是以超低碳氮和大量添加合金元素為代價的，超低碳氮的冶煉需要三步法煉鋼，使生產(chǎn)成本增加，而增加合金元素同樣會使成本增加。傳統(tǒng)430鐵素體不銹鋼目前在不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)中所占的比重的越來越大，但由于傳統(tǒng)中鉻鐵素體不銹鋼在生產(chǎn)時必須要經(jīng)過罩式退火工藝，極大的影響了產(chǎn)能的釋放，因此需要開發(fā)一種可熱軋后連續(xù)退火的改良430鐵素體不銹鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種熱軋后可連續(xù)退火的430鐵素體不銹鋼改良產(chǎn)品。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的熱軋后可連續(xù)退火的430鐵素體不銹鋼改良產(chǎn)品，其化學成分(質(zhì)量百分比)為C :0. 010-0. 030 %, S ^ 0. 010 %, P ^ 0. 035 %, Si 0. 30-1. 0 %, Mn ^ 0. 30 %, Cr 16. 0-18. 0 %, N 0. 010-0. 030 %, Ti :0. 1-0. 3 %, V 0-0. 3%, Nb 0-0. 3%, Ti% +Nb% +V%^ 2X (C% +N% )，Si%^ 2XMn%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。C和N :鋼中碳、氮都是間隙固溶原子，同樣也都是奧氏體形成元素，在常規(guī)的430不銹鋼中，由于C和N的含量都在400ppm左右，又沒有其他的穩(wěn)定化元素，從而使430不銹鋼在高溫下有將近50 %的奧氏體相比例，熱軋后形成大量的熱軋馬氏體，必須走長時間罩式退火工藝才能使熱軋馬氏體緩慢分解。因此，要使430不銹鋼能夠走連退工藝，必須降低碳氮含量，但是碳氮含量降得太低，又會給煉鋼帶來一定困難，大幅增加煉鋼的成本，所以本發(fā)明中的C、N含量必須保證一個合理的范圍，既不增加煉鋼的成本，又能使改良后的430不銹鋼在高溫下有一個較低的奧氏體相比例，為連續(xù)退火奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明中適宜的碳含量為 0. 010-0. 030%，氮含量為 0. 010-0. 030% OP和S :P和S都是有害元素，P對于熱加工性是有害的，而S會在晶粒邊緣分離，并使晶粒邊緣變脆，另外MnS的形成也對鋼的耐蝕性及其有害。因此P和S的含量應該在現(xiàn)有煉鋼能力的基礎(chǔ)上盡量偏低。本發(fā)明中要控制PS 0. 035%, S彡0. 010%。Cr :鉻是使鐵素體不銹鋼具有鐵素體組織并且具有良好耐蝕性的主要元素，在鐵素體不銹鋼中，隨鉻量的增加對鋼的組織的主要影響是加速a ,相和O相的形成和沉淀并使鋼的鐵素體晶粒更加粗大。由于本發(fā)明屬于鐵素體不銹鋼中430系列的產(chǎn)品，因此按照國際標準，其鉻含量在16% -18%之間。Si和Mn Si和Mn都是煉鋼時要去除的雜質(zhì)兀素,但是在本發(fā)明中，由于Si是鐵素體形成元素，而Mn是奧氏體形成元素，因此，煉鋼時要保留一定量的Si，而Mn則在煉鋼時去除得越干凈越好，這樣才能保證本發(fā)明在高溫下?lián)碛斜M量多的鐵素體相和盡量少的奧氏體相。本發(fā)明中控制Si :0. 30-1.0%，而Mn彡0.30%。Nb和Ti :他和打在連鑄的過程中，會與鋼中的碳氮形成11隊他((，吣等析出物，這些析出物在鋼液中成為鋼液的非均勻形核質(zhì)點，促進了連鑄坯等軸晶的形成，而連鑄坯等軸晶的提高對提高鐵素體不銹鋼的抗皺性，成形性都有非常重要的作用，另外，Ti和Nb都是很強的鐵素體形成元素，加入430不銹鋼中可以降低高溫下的奧氏體相比例，以減少熱軋后的馬氏體，為430連續(xù)退火奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明中添加Ti :0. 1-0. 3%，根據(jù)需要選擇性添加 Nb 0-0. 3%。V V的加入可以在1000°C左右與鋼種的N元素形成VN的沉淀析出，由于VN的析出非常細小，往往是納米級別的，因此，沉淀強化的效果非常明顯。另外，V也是很強的鐵素體形成元素，加入430不銹鋼中可以降低高溫下的奧氏體相比例，以減少熱軋后的馬氏體，為430連續(xù)退火奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明中根據(jù)需要選擇性添加V 0-0. 3%。 本發(fā)明的另一個目的是提供上述鐵素體不銹鋼的制造方法。本發(fā)明鋼可利用現(xiàn)有的不銹鋼生產(chǎn)線，電爐+AOD兩步法冶煉，經(jīng)澆鑄一熱軋—APH連續(xù)退火酸洗一冷軋一APC冷退酸洗后得到該發(fā)明鋼。值得注意的是熱軋的終軋溫度最好控制在850-900°C之間，熱軋退火的溫度最好控制在950-1000°C之間，時間在 5-15min，冷卻方式采用水霧快冷；而冷軋退火的溫度最好控制在800-950°C之間，時間在1-5分鐘，冷卻方式采用水霧快冷。經(jīng)過上述成分和制造工藝可以得到改良的430鐵素體不銹鋼，煉鋼時采用兩步法冶煉，合金元素添加量也較少，有效地控制了成本，在經(jīng)過熱軋后可以走高溫短時的連續(xù)退火酸洗機組，退火時間從原來的20小時縮短到30分鐘以內(nèi)，極大地提高了 430的生產(chǎn)效率，且通過連續(xù)退火出來的430改良產(chǎn)品其性能與之前的430罩式退火后的性能相當，具體表現(xiàn)為抗拉強度400-600MPa，屈服強度200_350MPa，維氏硬度在120-170，延伸率20-40%。


圖I是傳統(tǒng)的430經(jīng)罩式退火后的組織性能。圖2是本發(fā)明改良后的430經(jīng)連續(xù)退火后的組織性能。圖3是傳統(tǒng)的430生產(chǎn)工藝路線。圖4是現(xiàn)有430改良產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝路線。圖5是本發(fā)明改良后的430生產(chǎn)工藝路線。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發(fā)明的特點進行較為詳細的說明。本發(fā)明改良的430鋼是經(jīng)電爐+AOD兩步法冶煉，經(jīng)澆鑄一熱軋一APH連續(xù)退火酸洗一冷軋一APC冷退酸洗后得到。熱軋的終軋溫度最好控制在850-900°C之間，熱軋退火的溫度最好控制在950-1000°C之間，時間在5-15min，冷卻方式采用水霧快冷；而冷軋退火的溫度最好控制在800-950°C之間，時間在1-5分鐘，冷卻方式采用水霧快冷。本發(fā)明的各個實施例和對比例的化學成分及工藝條件以及性能結(jié)果如表I所示。本發(fā)明鋼與現(xiàn)有技術(shù)鋼的對比見表2。從太鋼的研究結(jié)果來看，高溫快速退火雖然改善了起皺特性，但r值顯著變壞；高溫快速退火后的帶鋼韌性降低，冷軋過程中斷帶次數(shù)增加；高溫快速退火后的，不銹鋼有較高的屈服點和較大的屈服延伸，甚至當帶鋼冷軋退火后還是這樣；連續(xù)退火后的除鱗、酸洗過程中，容易發(fā)生晶間腐蝕，并引起成品鋼板上出現(xiàn)針狀缺陷。這些問題，是由于在退火后馬氏體沒有完全分解以及碳化物沿晶界偏析導致的。
而本發(fā)明中，高溫下為純鐵素體組織，不存在熱軋馬氏體，碳化物是在基體均勻彌散分布，因此，完全可以避免太鋼的研究結(jié)果中所出現(xiàn)的問題。日本JFE，NSSC以及德國的克虜伯公司也都有采用連續(xù)退火的430改良產(chǎn)品，但是從成分上來看，其430改良產(chǎn)品之所以能采用連續(xù)退火是以超低碳氮和大量添加合金元素為代價的，超低碳氮的冶煉需要三步法煉鋼，使生產(chǎn)成本增加，而增加合金元素同樣會使成本增加。 本發(fā)明中改良后430仍然采用兩步法煉鋼，僅添加少量的合金元素，和原有430罩式退火相比,成本增加很少。
權(quán)利要求
1.ー種中鉻鐵素體不銹鋼，其質(zhì)量百分比化學成分為C :0. 010-0. 030 %, S ≤ O. 010 % %, P ≤ O. 035 %, Si 0. 30-1. O %, Mn ≤ O. 30 %, Cr 16. 0-18. O %, N .O.010-0. 030 %, Ti 0. 1-0. 3 %, V 0-0. 3 %, Nb 0-0. 3 %, Ti % +Nb % +V % ≥ 2X (C %+N% )，Si≥2XMn%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求I所述的中鉻鐵素體不銹鋼，其特征在于，其在熱軋后能夠連續(xù)退火得到屈服強度為200-350MPa，抗拉強度為400_600MPa，維氏硬度為120-170，延伸率為.20-40%的430鐵素體不銹鋼改良產(chǎn)品。
3.如權(quán)利要求I或2所述的中鉻鐵素體不銹鋼的制造方法，包括 電爐+AOD兩步法冶煉，經(jīng)澆鑄一熱軋一APH連續(xù)退火酸洗一冷軋一APC冷退酸洗。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，熱軋的終軋溫度控制在850-900°C之間；熱軋退火的溫度控制在950-1000°C之間，時間控制在5-15min。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，熱軋后冷卻方式采用水霧快冷。
6.如權(quán)利要求3-5任一所述的方法，其特征在于，冷軋退火的溫度控制在800-950°C之間，時間控制在1-5分鐘。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，冷軋后冷卻方式采用水霧快冷。
8.如權(quán)利要求3-7任一所述的方法制造的中鉻鐵素體不銹鋼，其屈服強度為.200-350MPa，抗拉強度為400_600MPa，維氏硬度為120-170，延伸率為20-40%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中鉻鐵素體不銹鋼，其質(zhì)量百分比化學成分為C0.010-0.030％，S≤0.010％％，P≤0.035％，Si0.30-1.0％，Mn≤0.30％，Cr16.0-18.0％，N0.010-0.030％，Ti0.1-0.3％，V0-0.3％，Nb0-0.3％，Ti％+Nb％+V％≥2×(C％+N％)，Si％≥2×Mn％，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的中鉻鐵素體不銹鋼的制造方法，包括電爐+AOD兩步法冶煉，經(jīng)澆鑄→熱軋→APH連續(xù)退火酸洗→冷軋→APC冷退酸洗，得到屈服強度為200-350MPa，抗拉強度為400-600MPa，維氏硬度為120-170，延伸率為20-40％的鐵素體不銹鋼。
文檔編號C21D8/02GK102690994SQ20111007364
公開日2012年9月26日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者孫全社, 張鑫, 江來珠, 袁敏 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司