專利名稱：一種奧氏體不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼及其制造方法，更具體地說(shuō)是一種具有優(yōu)良拋光性能的低鎳奧氏體不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
304、316等奧氏體不銹鋼因其優(yōu)良的機(jī)械性能和耐腐蝕性能，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。但近年來(lái)鎳價(jià)格的劇烈波動(dòng)，給304、316等高鎳含量奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)帶來(lái)了巨大風(fēng)險(xiǎn)，低鎳甚至無(wú)鎳的奧氏體不銹鋼開(kāi)發(fā)已受到人們的高度關(guān)注。低鎳型奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的機(jī)械性能和一定的耐蝕性能，可以滿足弱腐蝕環(huán)境條件下的使用要求，例如裝飾、制品等領(lǐng)域。然而，裝飾、制品用不銹鋼往往需要進(jìn)行表面拋光，對(duì)不銹鋼的拋光性能提出較高的要求。因此，開(kāi)發(fā)具有優(yōu)良拋光性能的低鎳奧氏體不銹鋼有著十分重要的實(shí)際應(yīng)用意義。國(guó)內(nèi)外有介紹低鎳奧氏體不銹鋼的成分設(shè)計(jì)和改善不銹鋼的拋光性能的文獻(xiàn)。CN1584098A公開(kāi)了一種低Ni奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成，在這些化學(xué)組成中雖然采用了進(jìn)一步降低Ni含量(Ni彡1.2%)，提高M(jìn)n含量(8. 5%彡Mn彡10. 0% )的合金化方法，但沒(méi)有考慮加入一定含量Cu提高冷加工性能，另外也沒(méi)有考慮到提高拋光性能的工藝措施。CN1500894A和CN1704497A公開(kāi)了一種低Ni奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成，在這些化學(xué)組成中雖然也采用了進(jìn)一步降低Ni含量(1.0%彡Ni彡5.0%)，提高M(jìn)n含量(7.5% ^ Mn ^ 10. 5% )的合金化方法，并且CN1500894A也考慮到添加微量B改善熱加工。但Ni 含量依然較高，而且沒(méi)有考慮到Ca處理提高鋼液純凈度以及夾雜物改性可以避免拋光過(guò)程中出現(xiàn)起皮、沙眼而改善不銹鋼拋光性的作用。CN1876882A描述了一種低Ni奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成，在這些化學(xué)組成中雖然也采用了進(jìn)一步降低Ni含量(0.6%彡Ni彡1.3%)，提高M(jìn)n含量(8. 5%彡Mn彡12. 0% ) 的合金化方法，并且也考慮到添加微量稀土元素Re改善熱加工性。但M含量依然較高，而且沒(méi)有考慮到Ca處理提高鋼液純凈度以及夾雜物改性可以避免拋光過(guò)程中出現(xiàn)起皮、沙眼而改善不銹鋼拋光性的作用，同時(shí)稀土元素在工業(yè)化大生產(chǎn)中難以加入而且收得率不穩(wěn)定，不利于工業(yè)化大生產(chǎn)的組織。CN1240839A描述了一種低Ni奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成，在這些化學(xué)組成中雖然也采用了進(jìn)一步降低Ni含量(1.0%彡Ni彡4.0%)，提高M(jìn)n含量(5. 0%彡Mn彡11. 0% ) 的合金化方法，并且也考慮到添加微量元素B和Ca處理，但該技術(shù)Ni含量依然較高而且該技術(shù)沒(méi)有加入N元素，使該技術(shù)產(chǎn)品的奧氏體穩(wěn)定性下降，不利于冷加工成形。CN12160132A描述了一種低Ni奧氏體不銹鋼的化學(xué)組成，在這些化學(xué)組成中將Ni 含量降低到較低含量(0. 彡Ni彡2.0% )，但是Mn含量(5. 0%彡Mn彡9. 0% )不是很高，會(huì)降低奧氏體的穩(wěn)定性。另外，該技術(shù)也沒(méi)有考慮到Ca處理等改善不銹鋼拋光性能的工藝方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低鎳奧氏體不銹鋼，以及使不銹鋼具有優(yōu)良拋光性能的制造方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的優(yōu)良拋光性能的低鎳奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分(重量百分比)為C 0. 05-0. 12 Si 0. 3-1 Mn 9. 2-11. 0 Cr :14-16
Ni ^ 0. 4 N 0. 12-0. 25 P < 0. 08 S < 0. 01 Cu 1. 5-3. 5 %、10X 1(Γ4 % 彡B彡30Χ1(Γ4%、30Χ1(Γ4%彡Ca彡60Χ1(Γ4%，余量為！^e和不可避免雜質(zhì)。優(yōu)選地，Mn9. 2-10. 5 Cr :14-15 Ni ^ 0. 4 N 0. 12-0. 20 Cu 1. 5-2. 0%。優(yōu)選地，Ni0. 1-0. 4%。下面，對(duì)本發(fā)明的具有優(yōu)良拋光性能低鎳奧氏體抗菌不銹鋼中各元素的作用進(jìn)行敘述。C :C是強(qiáng)烈形成、穩(wěn)定和擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，C對(duì)室溫下形成奧氏體組織起到重要作用。但是C含量太高會(huì)降低不銹鋼的塑性，而且對(duì)不銹鋼的耐蝕性不利，所以C要有適當(dāng)?shù)陌俜趾俊n :Mn是比較弱的奧氏體形成元素，但在不銹鋼中是強(qiáng)烈的奧氏體組織穩(wěn)定元素，并能提高N在鋼中的溶解度。在低鎳型奧氏體不銹鋼中，Mn與鋼中C、N等元素復(fù)合作用，部分取代M確保不銹鋼在室溫下為奧氏體組織。但Mn對(duì)奧氏體不銹鋼的耐蝕性有著負(fù)面影響，因此Mn含量也不能太高。Cr =Cr是不銹鋼中最重要的合金元素，是獲得不銹鋼不銹性和耐蝕性的保證。本發(fā)明的低鎳型奧氏體抗菌不銹鋼Cr含量控制在14-16%。Cr不能太高的原因是為了獲得室溫下單一的奧氏體組織。Ni =Ni是形成和穩(wěn)定奧氏體相最重要的元素，并且還可以增強(qiáng)不銹鋼抗還原酸的能力和提高加工性能，但為了降低成本，本發(fā)明大大降低M的含量，限制M含量小于 0. 4%，優(yōu)選為 0. 1-0. 4%。N :N在不銹鋼中是非常強(qiáng)烈地形成、穩(wěn)定和擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素。N在不銹鋼中除了可以替代貴重資源如Ni之外，還可以在不明顯降低材料塑性和韌性的前提下明顯提高材料的強(qiáng)度，還能提高不銹鋼的不銹性、耐蝕性以及延緩碳化物的析出等。但由于N在不銹鋼中的溶解度有限，為了避免鋼在凝固過(guò)程中出現(xiàn)皮下氣泡，N含量的確定必須與其它合金元素協(xié)調(diào)作用以確保N以固溶狀態(tài)存在，并且與其它合金元素復(fù)合作用來(lái)確保不銹鋼在室溫下為單相奧氏體組織。Cu =Cu可以改善不銹鋼冷加工性能，但是隨著Cu含量的提高，不銹鋼的熱加工性能變差，因此本發(fā)明添加1.5-3. 5%重量的Cu。另外，從降低成本的角度考慮，本發(fā)明的Cu 含量?jī)?yōu)選為1.5-2.0%重量。Si :Si在低鎳奧氏體不銹鋼冶煉過(guò)程作為脫氧劑加入，因此，為了控制鋼中低的總
含量，鋼中必須具有一定的還原Si含量。但Si在不銹鋼中又是鐵素體形成元素，為了確保不銹鋼在室溫下為單相奧氏體組織，Si含量必須加以一定的限制。本發(fā)明Si含量控制在0. 3-1.0%。
P =P在不銹鋼中被視為有害元素，應(yīng)盡量控制得越低越好。S 考慮到本發(fā)明鋼Mn含量較高，容易形成MnS夾雜物，影響耐蝕性能，因此要求控制S含量在較低的水平。Ca 利用鋼水Ca處理進(jìn)行Al2O3高熔點(diǎn)夾雜物的改性作用，使Al2O3夾雜物轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO-Al2O3-SiO2復(fù)合型夾雜物。通常認(rèn)為復(fù)合型夾雜物中CaO的質(zhì)量百分比大于20%時(shí)， 夾雜物的改性效果比較明顯，因此根據(jù)鋼水中Al含量的計(jì)算，若Ca元素的含量大于30ppm 以上，可以取得理想效果。另外，Ca元素不能太高的原因是避免過(guò)多的CaO類夾雜物。需要說(shuō)明的是，Cr、Mn、N三個(gè)元素的含量必須協(xié)同設(shè)計(jì)添加，為了使N在鋼中有足夠的固溶度，就必須添加一定量的Cr、Mn元素，但為了保證單一的奧氏體組織，Cr含量也不會(huì)旨太尚。本發(fā)明的低鎳奧氏體不銹鋼按如下工藝流程進(jìn)行制造電爐冶煉一轉(zhuǎn)爐冶煉一爐外精煉一連鑄一熱軋一熱退酸洗一冷軋一冷退酸洗一平整。本發(fā)明在改善拋光性能的工藝措施是轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程，采用Si脫氧，控制還原Si含量在0. 3-1. 0%。保持鋼中一定還原 Si的含量是降低鋼中總
含量的有效措施，而鋼中總
含量越低，夾雜物的含量就越低，從而改善拋光性能。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)還原Si含量大于0.3%時(shí)，鋼水中的總
含量可以降低至50ppm以下，鋼水的純凈度得以很好地保證。爐外精煉過(guò)程，保證精煉時(shí)間不少于40分鐘，氬氣軟攪拌時(shí)間不少于10分鐘，并進(jìn)行Ca處理。保證足夠時(shí)間的精煉和氬氣軟攪拌時(shí)間，可以促使鋼水中夾雜物的充分上浮，提高鋼水純凈度。對(duì)于鋼中可能存在的高熔點(diǎn)Al2O3夾雜，通過(guò)Ca處理進(jìn)行改性，可以減小高熔點(diǎn)夾雜物對(duì)后續(xù)加工性能的影響。制定合理的冷退酸洗(即冷軋后退火酸洗)工藝，控制材料溫度為1000-1050°C， TV (Τ是材料厚度，單位為mm ；V為帶鋼退火走帶速度，單位為m/min)值為50-80mm*m/min， 控制材料的晶粒度在8-9級(jí)。奧氏體不銹鋼的晶粒度對(duì)拋光性能具有重要的影響，晶粒太大，材料太軟，成形過(guò)程會(huì)出現(xiàn)表面起皺，拋光過(guò)程容易出現(xiàn)拋光條紋；晶粒過(guò)細(xì)，材料太硬，難以進(jìn)行表面拋光，因此，本發(fā)明鋼控制晶粒度在8-9級(jí)，使材料具有良好的拋光效果。


圖1為本發(fā)明具有良好拋光性能的低鎳奧氏體不銹鋼冷軋退火態(tài)金相組織。圖2為本發(fā)明具有良好拋光性能的低鎳奧氏體不銹鋼制備的餐盤。
具體實(shí)施例方式以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施方式的描述，最佳實(shí)施方式并不對(duì)本發(fā)明的范圍有任何限制。實(shí)施例1 采取電爐、AOD的兩步法冶煉，冶煉過(guò)程控制鋼水中還原Si含量大于0. 3%，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際分析為0.45%。LF工位精煉時(shí)間為45min。吹氬軟攪拌時(shí)間為12min。在LF工位終點(diǎn)進(jìn)行Ca處理、B微合金化，使鋼水中Ca元素的含量控制在30-60ppm，B元素的含量控制在10-30ppm。鋼水經(jīng)過(guò)連鑄得到板坯，板坯再經(jīng)過(guò)熱軋、熱退酸洗、冷軋、冷退酸洗生產(chǎn)出2B表面狀態(tài)的帶鋼，其中冷軋后退火工藝為材溫1030士5°C，TV值60-70mm*m/min。成分檢測(cè)表明帶鋼總氧含量
<50ppm，為38ppm。因此，通過(guò)本發(fā)明的生產(chǎn)工藝可以獲得高純凈的鋼水，有效避免產(chǎn)品在表面拋光過(guò)程中出現(xiàn)由于夾雜物引起的砂眼缺陷，從而改善拋光性能。實(shí)施例2 采取電爐、AOD的兩步法冶煉，冶煉工藝的控制要求和實(shí)施例1相同，不再重復(fù)敘述，各主要控制點(diǎn)實(shí)際值為L(zhǎng)F精煉時(shí)間40min，吹氬軟攪拌時(shí)間為15min。鋼水經(jīng)過(guò)連鑄、 熱軋、冷軋、退火酸洗、平整，生產(chǎn)出2B表面狀態(tài)的低鎳奧氏體不銹鋼，其中冷軋退火藝為 1050士5°C，TV 值 70-80mm*m/min。利用金相法對(duì)鋼中的夾雜物等級(jí)進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定依據(jù)為GB/T10561-2005，結(jié)果如表1所示?？梢钥闯?，影響材料拋光性能的C類夾雜物，如A1203、MgO等數(shù)量少，尺寸小，有利于改善拋光性能。表2實(shí)施例2的夾雜物評(píng)定結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種低鎳奧氏體不銹鋼，其特征在于，所述奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分以重量百分比計(jì)包括:C :0. 05-0. 12%, Si :0. 3-1 Mn :9. 2-11. 0%, Cr :14-16 %、Ni ^ 0. 4%, N 0. 12-0. 25 P < 0. 08 S < 0. 01 Cu 1. 5-3. 5 %、10X 1(T4 % ^ B ^ 30X 1(Γ4 %、 30X 10"4%^ Ca ^ 60X 10"4%,余量為！^和不可避免雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的低鎳奧氏體不銹鋼，其特征還在于，優(yōu)選化學(xué)成分以重量百分比計(jì)包括:Mn 9. 2-10. 5%, Cr :14-15%,Ni ( 0. 4%,N 0. 12-0. 20%, Cu :1. 5-2. 0%o
3.如權(quán)利要求1或2所述的低鎳奧氏體不銹鋼，其特征還在于，Ni0. 1-0. 4%。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的低鎳奧氏體不銹鋼的制造方法，包括采取電爐、AOD兩步法冶煉，冶煉過(guò)程控制鋼水中還原Si含量大于0. 3% ；鋼中總氧含 S^ 50ppm ；LF爐精煉時(shí)間彡40min ；吹氬軟攪拌時(shí)間彡IOmin ；在LF工位終點(diǎn)進(jìn)行Ca處理、B微合金化，使鋼水中Ca元素的含量控制在30-60ppm，B 元素的含量控制在10-30ppm ；鋼水經(jīng)過(guò)連鑄得到板坯，板坯再經(jīng)過(guò)熱軋、熱退酸洗、冷軋、冷退酸洗。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，LF爐精煉時(shí)間優(yōu)選為45-50min。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，吹氬軟攪拌時(shí)間優(yōu)選為15-20min。
7.如權(quán)利要求4-6任一所述的方法，其特征還在于，還包括冷軋后的帶鋼在 1000-1050°C進(jìn)行退火，帶鋼退火走帶速度為50-80mm*m/min。
8.如權(quán)利要求4-7任一所述的方法制造的低鎳奧氏體不銹鋼，冷軋成品帶鋼的晶粒度為8-9級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)良拋光性能的低鎳奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分(wt％)C0.05-0.12％、0.3％＜Si＜1％、Mn9.2-11.0％、Cr14.0-16.0％、Ni≤0.4％、N0.12-0.25％、P＜0.08％、S＜0.01％、Cu1.5-3.5％、10×10-4％≤B≤30×10-4％、30×10-4％≤Ca≤60×10-4％，余量為Fe和不可避免雜質(zhì)。該不銹鋼在大幅度減少使用貴金屬Ni的前提下，通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)，獲得室溫下單一的奧氏體組織，使其具有良好的機(jī)械性能和一定的耐蝕性。另外，通過(guò)科學(xué)的制造方法，提高鋼水純凈度，并利用夾雜物改性技術(shù)，有效避免不銹鋼在拋光過(guò)程中的起皮、砂眼等缺陷；控制冷軋產(chǎn)品的晶粒度等級(jí)，避免拋光條紋的產(chǎn)生，從而獲得良好的拋光性能。本發(fā)明鋼可以很好滿足裝飾、制品等領(lǐng)域高拋光性不銹鋼的使用要求，并大大降低了成本。
文檔編號(hào)C21D8/02GK102230136SQ20111002721
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者吳挺強(qiáng), 吳狄峰, 季燈平, 楊宴賓, 江來(lái)珠 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司