專利名稱：一種新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼；屬于金屬材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉻錳氮系列不銹鋼屬于節(jié)鎳型奧氏體鋼，節(jié)鎳型奧氏體鋼以形成奧氏體的C、Mn、N、Cu等元素取代部分貴重稀缺金屬Ni，在目前全球鎳資源緊張而不銹鋼需求量激增的形式下，開發(fā)節(jié)鎳型不銹鋼具有現(xiàn)實意義。如中國專利申請(95118510.1)一種中錳奧氏體耐磨鑄鋼，其化學(xué)成分及其含量如下C0.75～1.0，Mn7～8.5，Si0.4～0.7；Cr1.2～1.5，Re0.02～0.04，P≤0.06，S≤0.04，Mo0.9～1.2，雖然該專利申請所制成的中錳奧氏體鋼和高錳鋼相比，在冶煉、鑄造和熱處理等生產(chǎn)條件不變的情況下，具有成本低的缺點；但是該專利申請的化學(xué)成分中Cr的含量太低，抗氧化耐高溫性能較差，無法形成不銹鋼，此外所述的中錳奧氏體鋼利用其它元素全部替代Ni，因此其加工性能較差，而且無法加強鉻氧化膜對基體的保護作用，材料的抗腐蝕性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的奧氏體耐磨鑄鋼的抗氧化耐高溫性能較差，無法形成不銹鋼，以及材料的抗腐蝕性能較差的缺點提供一種抗氧化耐高溫性能較好，全面提高材料的內(nèi)在質(zhì)量、熱加工性能、機械性能和抗腐蝕性能的新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼。
本發(fā)明的上述技術(shù)方案是通過以下技術(shù)問題得以實施的一種新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼，其特征在于該不銹鋼的成份重量百分比為C0.04-0.15％、Si0.20-0.95％、Mn6.5-12.0％、P≤0.080％、S≤0.040％、Cr12.0-17.0％、Ni0.90-1.5％、Cu1.0-3.0％、N0.04-0.20％、RE0.010-0.020％、Fe余量。
本發(fā)明的材料中C、Mn、N、Cu、Ni均為形成奧氏體元素，Si、Cr為形成鐵素體元素，在成分設(shè)計時引用鉻、鎳當(dāng)量控制各元素范圍，將鉻、鎳當(dāng)量比值控制在一定數(shù)據(jù)區(qū)間。經(jīng)金相測定材料奧氏體比例超過98％，鐵素體比例小于2％，本發(fā)明中的材料在常溫下呈穩(wěn)定的奧氏體組織，無磁性。
其中本發(fā)明各成份的作用機理C除穩(wěn)定奧氏體外，還可提高材料強度，但C的含量過高材料加工時容易于晶界析出碳化物導(dǎo)致晶間腐蝕；Si主要用來脫氧、凈化鋼液、提高材料的紅硬性并有一定的抗氧化性，但Si的含量過高會提高鐵素體比例，增加高溫脆性，不利于材料加工；Mn穩(wěn)定奧氏體的元素，有效取代部分Ni；Cr不銹鋼中最主要的元素，在材料表面形成氧化膜保護基體不被氧化，當(dāng)材料中Cr≥12％時，該材料具有較強的耐高溫抗氧化特性，可稱為不銹鋼；但Cr＞17％時在本發(fā)明中會導(dǎo)致鐵素體比例提高，影響奧氏體組織的穩(wěn)定性并影響熱加工性能；Ni為不銹鋼中次重要元素，貴重金屬，本發(fā)明中用C、Mn、N等元素代替部分鎳以穩(wěn)定奧氏體組織，并大幅度降低成本。添加重量百分?jǐn)?shù)為0.90-1.5％的Ni是因為Ni可改善材料加工性能，而且加強鉻氧化膜對基體的保護作用，提高材料的抗腐蝕能力。
Cu形成奧氏體元素，有效改善材料冷加工性能，但Cu的含量過高過高不僅增加成本，而且還會導(dǎo)致材料熱加工性能惡化；N強烈形成奧氏體元素，主要的節(jié)鎳元素之一，但在N元素的重量百分含量的范圍控制難度大，本發(fā)明中將N元素的重量百分含量控制在0.04-0.20％是生產(chǎn)本材料的技術(shù)重點和難點；本發(fā)明人在AOD和出鋼后進行吹氬以控制N的含量。
RE在本發(fā)明中為精煉變質(zhì)劑，通過一定工藝加入不銹鋼中可起到以下作用1)RE能有效起到固熔強化和彌散強化作用，并抑制鑄態(tài)組織碳化物在晶間析出，從而大幅度提高材料的力學(xué)性能和抗腐蝕性能；2)RE能凈化鋼水，消除氣體，改善晶界夾雜物的形態(tài)、大小、分布，起到晶界強化作用，從而改善鋼的熱塑性、熱加工性，減少熱軋碎邊缺陷，提高成材率；3)RE能明顯細(xì)化晶粒，提高晶界結(jié)合強度，提高材料的綜合性能；4)RE能促進材料表面迅速形成氧化皮保護膜，改善氧化膜粘著性，提高材料的抗腐蝕性和耐熱性。
在上述的一種新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼，所述的成份的優(yōu)化重量百分比為C0.05-0.10％、Si0.20-0.90％、Mn8.5-10.0％、P≤0.060％、S≤0.030％、Cr13.5-15.0％、Ni1.0-1.3％、Cu1.5-2.0％、N0.06-0.15％、RE0.015-0.018％、Fe余量。
本發(fā)明鋼種的生產(chǎn)工藝為1、配料、電爐根據(jù)鋼種的成分要求，結(jié)合各種原材料的成分，按相應(yīng)比例裝入電爐進行熔化，造渣，加入鐵合金，調(diào)整成分，達到出鋼溫度后出鋼。冶煉時間為120分鐘，出鋼溫度大于等于1630℃2、AOD通過吹入Ar、O、N的混合氣體對鋼水進行攪拌，分鋼種成分要求加入錳、銅等調(diào)整成分。成分測試合格后調(diào)整溫度至1670±10℃出渣后將鋼水倒入大包測溫后吊至連鑄臺。AOD冶煉時間70分鐘。
3、連鑄鋼水注入中間包后加入覆蓋劑，鋼水注入結(jié)晶器后加入保護渣防止二次氧化。每十分鐘對中間包測溫，根據(jù)鋼水溫度調(diào)整拉速。坯切割后按爐號集中堆放。
4、板坯修磨坯冷卻后，用磨光機對切口進行修磨，同時修磨表面的氣孔、夾渣等缺陷，判級后入庫。
5、加熱爐、軋鋼、焊接坯按規(guī)格、爐號裝入加熱爐，加熱至開軋溫度后，經(jīng)立軋調(diào)整寬度，高壓水除鱗，初軋開坯至精軋要求的厚度后，切頭，精軋，收卷。待紅帶冷卻后，按鋼種、規(guī)格組織焊接，件重3～5噸。
6、固熔處理、酸洗紅帶經(jīng)固熔處理后達到符合要求的硬度，經(jīng)酸洗洗去表面的氧化皮，同時在表面形成鉻的鈍化膜。
7、成品帶鋼帶酸洗后，修磨掉殘留的氣泡、夾渣等缺陷，判級后入庫。
因此本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明利用N元素擴大奧氏體區(qū)，降低C、Mn的加入量，改善本發(fā)明不銹鋼的耐蝕性，使Ni的重量百分含量降低至0.90-1.5％，大大降低了生產(chǎn)成本，同時添加重量百分含量為1.0-3.0％的Cu克服現(xiàn)有技術(shù)不銹鋼的防腐蝕性、沖壓性能差的缺點。
2、采用本發(fā)明的材料制備的新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼可以滿足熱軋、冷軋、沖壓的要求；力學(xué)性能較好和批量生產(chǎn)的要求。
具體實施例方式
下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明；但是本發(fā)明并不限于這些實施例。
實施例按表1所示成份配料，1、配料、電爐根據(jù)鋼種的成分要求，結(jié)合表1中各種原材料的成分，按相應(yīng)比例裝入電爐進行熔化，造渣，加入鐵合金，調(diào)整成分，達到出鋼溫度后出鋼。冶煉時間為120分鐘，出鋼溫度大于等于1630℃2、AOD通過吹入Ar、O、N的混合氣體對鋼水進行攪拌，分鋼種成分要求加入錳、銅等調(diào)整成分。成分測試合格后調(diào)整溫度至1670±10℃出渣后將鋼水倒入大包測溫后吊至連鑄臺；AOD冶煉時間70分鐘。
3、連鑄鋼水注入中間包后加入覆蓋劑，鋼水注入結(jié)晶器后加入保護渣防止二次氧化。每十分鐘對中間包測溫，根據(jù)鋼水溫度調(diào)整拉速。坯切割后按爐號集中堆放。
4、板坯修磨坯冷卻后，用磨光機對切口進行修磨，同時修磨表面的氣孔、夾渣等缺陷，判級后入庫。
5、加熱爐、軋鋼、焊接坯按規(guī)格、爐號裝入加熱爐、加熱至開軋溫度后，經(jīng)立軋調(diào)整寬度，高壓水除鱗，初軋開坯至精軋要求的厚度后，切頭，精軋，收卷。待紅帶冷卻后，按鋼種、規(guī)格組織焊接，件重3～5噸。
6、固熔處理、酸洗紅帶經(jīng)固熔處理后達到符合要求的硬度，經(jīng)酸洗洗去表面的氧化皮，同時在表面形成鉻的鈍化膜。
7、成品帶鋼帶酸洗后，修磨掉殘留的氣泡、夾渣等缺陷，判級后入庫。
表1本發(fā)明的新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼組分(重量百分比)

利用上述工藝及其成份制備成18mm厚的鋼板、測得其力學(xué)性能如表2所示表2實施例1～5的力學(xué)性能

綜上所述本發(fā)明的新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼板的固溶態(tài)屈服強度σs≥379Mpa、抗拉強度σb≥758Mpa、σ5≥52％、Ak≥163J/cm2且耐腐蝕性優(yōu)于201不銹鋼。
本發(fā)明中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
盡管對本發(fā)明已作出了詳細(xì)的說明并引證了一些具體實例，但是對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說，只要不離開本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。
權(quán)利要求
1.一種新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼，其特征在于該不銹鋼的成份重量百分比為C0.04-0.15％、Si0.20-0.95％、Mn6.5-12.0％、P≤0.080％、S≤0.040％、Cr11.5-17.0％、Ni0.90-1.5％、Cu1.0-3.0％、N0.04-0.20％、RE0.010-0.020％、Fe余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼，其特征在于該不銹鋼的成份重量百分比為C0.05-0.10％、Si0.20-0.90％、Mn8.5-10.0％、P≤0.060％、S≤0.030％、Cr13.5-15.0％、Ni1.0-1.3％、Cu1.5-2.0％、N 0.06-0.15％、RE0.015-0.018％、Fe余量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼；屬于金屬材料領(lǐng)域。該不銹鋼的成份重量百分比為C0.04－0.15％、Si0.20－0.95％、Mn6.5－12.0％、P≤0.080％、S≤0.040％、Cr12.0－17.0％、Ni0.90－1.5％、Cu1.0－3.0％、N0.04－0.20％、Re0.010－0.020％、Fe余量。1.本發(fā)明利用N元素擴人奧氏體區(qū)，降低C、Mn的加入量，改善本發(fā)明不銹鋼的耐蝕性，使Ni的重量百分含量降低至0.90－1.5％，大大降低了生產(chǎn)成本，同時添加重量百分含量為1.0－3.0％的Cu克服現(xiàn)有技術(shù)不銹鋼的防腐蝕性、沖壓性能差的缺點。2.采用本發(fā)明的材料制備的新型稀土鉻錳氮系列不銹鋼可以滿足熱軋、冷軋、沖壓的要求；力學(xué)性能較好和批量生產(chǎn)的要求。
文檔編號C22C38/58GK101082113SQ20061005169
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者邢勇 申請人:寧波華光不銹鋼有限公司