专利名称：热加工性优良的铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种不锈钢及其制造方法，特别是涉及一种铁-铬-锰-氮沃斯田铁 不锈钢、铁-铬-猛-氮沃斯田铁不锈钢钢卷的制造方法、及生产铁-铬-猛-氮沃斯田铁 不锈钢的热轧钢胚出炉温度计算方法。
背景技术：
不锈钢随着经济的发展、生活水平的提高而被大量使用，其中，沃斯田铁不锈钢因 具有优良的耐蚀性、加工性，所以广为应用于一般家庭用具，如厨具、卫浴设备、五金零件等 方面。以往，沃斯田铁不锈钢为了要得到稳定的沃斯田铁相，是透过添加成本较昂贵的 镍来达成的，如此所成的沃斯田铁不锈钢一般也称为铁-铬-镍沃斯田铁不锈钢；由于镍的 矿藏量并不丰富而使用需求却稳定增加，因此价格也愈来愈贵，相对地造成铁-铬-镍沃斯 田铁不锈钢的生产限制。目前，则有以相对价格较为低廉的锰及氮来取代镍，形成所谓的铁_铬-锰-氮沃 斯田铁不锈钢，取代铁-铬-镍沃斯田铁不锈钢的做法，以提高市场的竞争力。但是，铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢在热轧时容易产生边裂及剥片，所以例如 日本特开昭61-124556号提出添加钙、及特公平6-86645号专利案提出控制锰、铜含量来 加以改善其热加工性与热脆性；此外，例如中国台湾公告第091124567号专利申请案及WO 00/26428号专利案，则提出限定其中δ -肥粒铁(δ -ferrite)的含量的技术以避免热轧边 裂(Edgecrack)的发生。根据发明人研究，上述各专利案揭示的技术，虽然可以确实解决其各自所欲针对 解决的热加工性、热脆性，以及热轧边裂发生等的问题，但是，发明人同时注意到，当特定组 份的铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢的热轧钢胚出炉温度对应其组份过高时，其组织会进 入双相区，此时，进行热轧会造成过温轧延破裂(Cracks caused by overheating)，而这问 题由于牵涉复杂，并无法被这些相关的专利案提出的技术手段，例如添加钙、控制锰、铜含 量或是限定δ-肥粒铁(δ-ferrite)含量所解决。
发明内容
本发明的目的，是在提供一种生产过程中不会出现过温轧延破裂的铁-铬-锰-氮 沃斯田铁不锈钢钢卷的制造方法。本发明的另一目的，在于提供一种生产过程中不会出现过温轧延破裂而造成生产 损失的铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢。本发明的又一目的，在于提供一种生产铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢的热轧钢 胚出炉温度的计算方法，用以避免在生产铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢的过程中出现过 温轧延破裂的问题。
本发明一种铁-铬-猛-氮沃斯田铁不锈钢钢卷的制造方法包含以下四个步骤。首先是选择至少包含铬、锰、氮、铜、镍、硅、碳，及平衡量的铁的铁-铬-锰-氮沃 斯田铁不锈钢的组份含量。接着建立该铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢其中的组份的实测双相区温度与组份 元素当量，并由实测双相区温度与组份元素当量建立一双相区温度TD(°C )公式。再由建立的该双相区温度TD(°C )公式得到一铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢钢 胚的热轧钢胚出炉温度T(°c)，其中，T(°C) =TD(°C)-k(°C) ；T(oC)的下限值依热轧轧 机能力而定，沃斯田铁不锈钢钢胚热轧轧延时的钢胚出炉温度一般需大于iioo°c，而最高 的热轧钢胚出炉温度则自Td(°C)降低30°C，以避免过温轧延破裂，故30彡K彡TD-1100。最后控制该铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢钢胚以T (°C )的出炉温度自热轧加热 炉中出炉，经热轧制得该铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢钢卷。此外，本发明一种铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢包含13. 5wt% 16. 5衬％的 铬、8. Owt % 11. Owt % 的锰、0. 12wt% 0. 18wt% 的氮、0. 6wt% 2. 2wt% 的铜、不大于 1. 8wt %的镍、0. 20wt % 0. 70wt %的硅、0. 07wt % 0. IOwt %的碳及平衡量的铁，且其 中，该等组份范围所成的钢胚的热轧钢胚出炉温度，是先建立其中的组份的实测双相区温 度与组份元素当量，并由实测双相区温度与组份元素当量建立一双相区温度TdCC )公式 后，再以热轧钢胚出炉温度T(°C ) = Td (°C )_k(°C )，其中，30彡K彡TD-1100，计算得到。另外，本发明一种生产铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢的热轧钢胚出炉温度计算 方法，包含以下三个步骤。首先选择至少包含铬、锰、氮、铜、镍、硅、碳，及平衡量的铁的铁_铬-锰_氮沃斯 田铁不锈钢的组份含量。接着建立该铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢其中的组份的实测双相区温度与组份 元素当量，并由实测双相区温度与组份元素当量建立一双相区温度TD(°C )公式。最后自TD(°C)降低k(°C )，其中，30彡K彡Td-I 100，得到生产该铁-铬-锰-氮 沃斯田铁不锈钢钢胚的热轧钢胚出炉温度。本发明的有益效果在于提供解决生产铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢时，其热轧 钢胚出炉温度过高时会发生过温轧延破裂问题的制造方法，及钢胚的热轧出炉温度计算方 法，进而达到增快开发速度、降低生产成本的目的。
图1是一流程图，说明本发明铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢钢卷的制造方法的 一优选实施例；图2是一铁_铬-镍不锈钢三元相图，说明双相区温度与铬、镍含量的关系；及图3是一关系图，说明欲生产的特定组份的铁_铬-猛_氮沃斯田铁不锈钢的双 相区温度及铬当量与镍当量比值的关系，同时经由线性回归计算得到双相区温度TD(°C )公 式。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明
如图1所示，本发明一种铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢钢卷的制造方法的一优 选实施例，适用于生产预定组份、且不会出现过温轧延破裂的铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈 钢钢卷。首先进行步骤11，选择至少包含铬、锰、氮、铜、镍、硅、碳，及平衡量的铁的 铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢的组份含量；在此，该铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢 至少包含 13. 5wt% 16. 5wt% 的铬、8. Owt % 11. Owt % 的锰、0. 12wt% 0. 18wt % 的 氮、0. 6wt%~ 2. 2wt% 的铜、不大于 1. 8wt% 的镍、0. 20wt% 0. 70wt% 的硅、0. 07wt%~ 0. 10wt%的碳，及平衡量的铁，要特别说明的是，不锈钢的生产中会有许多难以避免的杂质 元素，例如钼、硫、氧等等，无法完全避免，但因并不影响本发明的实施，故在此不另加说明。接着进行步骤12，建立该铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢其中的组份的实测双相 区温度与组份元素当量，并由实测双相区温度与组份元素当量建立一双相区温度TD(°C)公 式。详细地说，上述欲生产的铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢当温度升高时会进入双 相区(Y — Y +S)，此现象与一般的铁-铬-镍不锈钢相似。从铁-铬-镍三元相图可知 (如图2，γ — γ + δ双相区温度线所示)，当镍含量越高其进入双相区的温度越高。故进入 双相区温度与镍、铬有关，又因为铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢是利用锰、氮两种元素来 取代价格昂贵的镍元素，所以可以用镍当量(Nieq)=(镍含量)+18Χ(氮含量)+30Χ(碳 含量)+0. 1 X (锰含量)-0. 01 X (锰含量)2预测铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢的性质，同 时，因为硅可取代部分铬，所以必须同时配合铬当量(Creq)=(铬含量)+0. 48X (硅含量) 进行相关预测，之后，以铬当量/镍当量与实测双相区(Y相+ S相)温度作图，得到如图 3所示的双相区温度与铬当量/镍当量的比值关系，再利用线性回归即可求得双相区温度 Td (°C )公式=1417. 7-66. 524X (铬当量/镍当量)；又，要补充说明的是，对应图3的详细 组份与双相区温度、铬当量、镍当量、铬当量与镍当量的比值，双相温度与计算值TD(°C)，详 载于表一。表一(元素含量数值表Wt %，双相温度单位为°C ) 如图1所示，继续进行步骤13，由上述步骤12求出的双相区温度Td°C公式，即可 得到该铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢钢胚的热轧钢胚出炉温度T(°c)，其中，T(°C)= Td (°C )-k(°C )，30 ≤K≤ Td-IIOO0更详细地说，发明人研究得知，加热炉炉内温度均会高于钢胚温度，所以当发生轧 延延迟时，钢胚表面会有机会过温而造成过温轧延破裂，而在对铁_铬-锰_氮沃斯田铁不 锈钢钢胚进行热轧时，钢胚温度高于双相区温度时则会造成过温轧延破裂，且当钢胚出炉 温度设定与双相区温度相近时仍会有部份钢胚发生过温轧延破裂的状况，所以，相对于双 相区温度TD(°C )公式所计算的双相区温度最好再至少降低30°C，做为热轧钢胚出炉温度， 且考虑热轧轧机能力，热轧轧延沃斯田铁不锈钢其热轧钢胚出炉温度一般需大于1100°C。最后进行步骤14，由上述步骤11确定欲生产的铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢的 预定组份，与步骤13计算得知较佳的热轧钢胚出炉温度后，即控制钢胚以T (°C )的热轧出 炉温度自热轧加热炉中出炉，即可在不发生过温轧延破裂的生产状况下进行热轧，生产制 得铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢钢卷。如表二所示，由表中可以得知不同组份的铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢热轧的 钢胚出炉温度与过温轧延破裂的关系，进而验证以本发明的铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈 钢钢卷的制造方法生产钢卷时，确实可以完全避免过温轧延破裂的状况发生，进而达到降 低生产成本、提升市场竞争力的目的。表二 〇无过温轧延破裂发生 Δ 部分发生过温轧延破裂X 过温轧延破裂/ 未测试另外要说明的是，上述的制造方法除了可以完全避免生产出过温轧延破裂问题的 铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢钢卷，同时也可以用来估算预定组份的铁_铬-锰-氮沃 斯田铁不锈钢生产时的热轧钢胚出炉温度，或是反向由热轧钢胚出炉温度评估生产过程是 否超出热轧能力，进而调整欲生产的铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢的组份，以生产出预定 组份且于生产过程中没有过温轧延破裂问题的铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢钢卷；由于 此部份技术重点已详揭如上述，在此不再多加重复赘述。综上所述，本发明主要是根据铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢温度升高时会进入 双相区，且镍含量越高时其进入双相区的温度越高的现象，发展出铁-铬-锰-氮沃斯田铁 不锈钢进入双相区温度的预测公式，进而可以完全避免生产铁_铬-猛_氮沃斯田铁不锈 钢时过温轧延破裂的状况发生，进而达到降低生产成本、提升市场竞争力的目的，确实达成 本发明的目的。
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权利要求
一种铁 铬 锰 氮沃斯田铁不锈钢钢卷的制造方法；其特征在于所述制造方法包含(a)选择至少包含铬、锰、氮、铜、镍、硅、碳，及平衡量的铁的铁 铬 锰 氮沃斯田铁不锈钢的组份含量；(b)建立所述铁 铬 锰 氮沃斯田铁不锈钢的组份的实测双相区温度与组份元素当量，并由实测双相区温度与组份元素当量建立一双相区温度TD(℃)公式；(c)由建立的所述双相区温度TD℃公式得到一铁 铬 锰 氮沃斯田铁不锈钢的热轧钢胚出炉温度T(℃)，其中，T(℃)＝TD(℃) k(℃)，30≤K≤TD 1100；及(d)控制所述铁 铬 锰 氮沃斯田铁不锈钢钢胚以T(℃)的热轧钢胚出炉温度自热轧加热炉中出炉，经热轧制得所述铁 铬 锰 氮沃斯田铁不锈钢钢卷。
2.根据权利要求1所述的铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢钢卷的制造方法，其特征在于所述铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢的组份至少包含13. 5wt % 16. 5wt %的铬、 8. Owt % 11. Owt % 的猛、0. 12wt % 0. 18wt % 的氮、0. 6wt % 2. 2wt % 的铜、不大于I.8wt%的镍、0. 20wt% 0. 70wt%的硅、0. 07wt% 0. IOwt%的碳及平衡量的铁。
3.根据权利要求2所述的铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢钢卷的制造方法，其特征在于所述双相区温度Td (V )公式是Td (V ) = 1417. 7-66. 524X (铬当量/镍当量)，其中， 镍当量=(镍含量)+18 X (氮含量)+30 X (碳含量)+0. 1 X (锰含量)-0. 01 X (锰含量)2， 铬当量=(铬含量)+0. 48 X (硅含量)。
4.一种铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢，其特征在于所述铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢包含13. 5wt % 16. 5wt %的铬、8. Owt % II.Owt % 的锰、0. 12wt% 0. 18wt% 的氮、0. 6wt%~ 2. 2wt% 的铜、不大于 1. 8wt% 的镍、 0. 20wt% 0. 70wt%的硅、0. 07wt% 0. IOwt %的碳及平衡量的铁，且其中，所述等组份 范围所成的钢胚的热轧钢胚出炉温度，是先建立其中的组份的实测双相区温度与组份元素 当量，并由实测双相区温度与组份元素当量建立一双相区温度TD(°C )公式后，再以热轧钢 胚出炉温度T (°C ) = Td (°C )_k(°C )，其中，30彡K彡Td-I 100，计算得到。
5.根据权利要求4所述的铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢，其特征在于所述双相区温度TD(°C)公式是TD(°C) = 1417. 7-66. 524X(铬当量/镍当量)，且镍 当量=(镍含量)+18X (氮含量)+30X (碳含量)+0· IX (锰含量)-0·01Χ (锰含量)2，铬 当量=(铬含量)+0·48Χ(硅含量)。
6.一种生产铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢的热轧钢胚出炉温度计算方法；其特征在于所述计算方法包含(a)选择至少包含铬、锰、氮、铜、镍、硅、碳，及平衡量的铁的铁-铬-锰_氮沃斯田铁不 锈钢的组份含量；(b)建立所述铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢其中的组份的实测双相区温度与组份元 素当量，并由实测双相区温度与组份元素当量建立一双相区温度TD(°C )公式；及(c)自TD(°C)降低k(°C)，其中，30彡K彡TD-1100，得到生产所述铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢的热轧钢胚出炉温度。
7.根据权利要求6所述的生产铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢的热轧钢胚出炉温度计 算方法，其特征在于所述欲生产的铁_铬-锰_氮沃斯田铁不锈钢的组份至少包含13. 5wt% 16. 5wt% 的铬、8. Owt % 11. Owt % 的锰、0. 12wt% 0. 18wt% 的氮、0. 6wt% 2. 2wt% 的铜、不大 于1. 8wt%的镍、0. 20wt% 0. 70wt%的硅、0. 07wt% 0. IOwt%的碳及平衡量的铁。
8.根据权利要求7所述的生产铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢的热轧钢胚出炉温度计 算方法，其特征在于所述双相区温度TD(°C)公式是TD(°C) = 1417. 7-66. 524X(铬当量/镍当量)，且镍 当量=(镍含量)+18X(氮含量)+30X(碳含量)+0·1Χ(锰含量)-0·01Χ(锰含量)2，铬 当量=(铬含量)+0·48Χ(硅含量)。
全文摘要
本发明包括铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢及其钢卷的制造方法，与其设定热轧钢坯出炉温度的计算方法，本发明先就铁-铬-锰-氮沃斯田铁不锈钢的组份，建立双相区温度与当量值，再由此作线性回归以建立双相区温度TD(℃)公式，进而依据双相区温度TD(℃)公式设定钢坯的热轧钢坯出炉温度，避免钢坯过温轧延破裂，另外，也可根据建立的双相区温度TD(℃)公式预先评估所欲生产的沃斯田铁不锈钢是否超出机台热轧能力，进而微调生产的沃斯田铁不锈钢的组份含量，提高生产竞争力。
文档编号B21B37/74GK101892370SQ20091014300
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者吴一诚, 王志国, 谢孟欣, 陈彦名 申请人:烨联钢铁股份有限公司