一种焊接用奥氏体不锈钢盘条的高线轧制方法与流程

本发明涉及一种焊接用奥氏体不锈钢盘条的高线轧制方法，特别是一种300系列焊丝钢盘条的轧制方法，属于高Cr-Ni不锈钢线材轧制领域。

背景技术：

奥氏体不锈钢具有极强的防锈和耐腐蚀性能，又有极佳的塑形和韧性，因此广泛应用于化工、压力容器、核电等领域。但由于该类不锈钢具有变形抗力大、导热性差、宽展系数大等特点，使不锈钢盘条难以高效轧制，从而限制了奥氏体不锈钢实芯焊丝在上述领域中的应用。目前，国内只有少数企业能够生产不锈钢线材，特别是生产高线轧制奥氏体不锈钢盘条的企业则更少。

近年来，不锈钢线材的生产技术逐渐受到研究者的关注，但大部分专利技术仅公布了不锈钢线材的成分设计与改进，如CN 102304674 B、CN 104662189 A、CN 102649202 B等，但对不锈钢盘条的高线轧制方法还未见公布。

值得注意的是，专利CN 101333627 A公开了不锈钢盘条轧制的加热、轧制、固溶处理温度范围，但该种盘条为低Ni型（Ni：0.8～1.45%）标准件用不锈钢，且固溶处理为离线热处理。专利CN 101343682 B公布了防止309L不锈钢盘条轧制开裂的二次加热方法，但这种方坯回炉加热的方法节奏慢、时间长，不适合方坯的高速连轧。专利CN 102121061 A公布了 Cr17型铁素体不锈钢线材的轧制方法，由于轧制过程中组织比例不同，因此这种方法公布的工艺参数窗口不适合奥氏体不锈钢线材轧制。专利CN 104259199A公布的300系列不锈钢盘条轧制时粗轧温降过大，需要在粗轧和中轧之间将轧件感应加热60～80min，一方面容易造成轧件温度不均匀导致开裂，另一方面二次加热的方式节奏慢，轧制速度低（最大轧速仅为65m/s）。

技术实现要素：

本发明目的在于克服现有技术方案的不足，提供一种焊接用奥氏体不锈钢盘条的高线轧制方法，实现奥氏体不锈钢盘条的高速轧制，并能防止轧制开裂，提高盘条的表面质量和拉拔性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种焊接用奥氏体不锈钢盘条的高线轧制方法，制备步骤如下：

步骤（1）：坯料准备；

步骤（2）：加热处理，分预热段、加热段、均热段三段加热，炉内残氧量≤5%，优选为3.5%，更优选为4%；

步骤（3）：高速轧制，分6道次粗轧、6道次中轧、4道次预精轧、10道次精轧四个阶段，最大压下量≤40%；

步骤（4）：Stelmor控制冷却，风冷段前段为缓冷段，后段为强制风冷段。

优选地，步骤（1）中所述的坯料，其表面修磨平整，截面为方形，方形的尺寸为140×140mm～160×160mm。

优选地，步骤（2）中所述的加热处理，预热段温度为920～970℃，优选为920～950℃，更优选为950～970℃；加热段温度为1120～1160℃，优选为1120～1140℃，更优选为1140～1160℃；均热段温度为1170～1210℃，优选为1170～1190℃，更优选为1190～1210℃。

优选地，步骤（3）中所述的高速轧制，轧速为75～100m/s。

进一步优选地，在步骤（3）高速轧制的过程中均匀控制轧件温度，开轧温度为1100～1200℃，优选为1130～1150℃，更优选为1150～1180℃；精轧温度为1000～1100℃，优选为1000～1050℃，更优选为1020～1080℃；吐丝温度为950±10℃。

优选地，步骤（4）中，所述缓冷段为吐丝后2～3个保温罩距离，缓冷工艺为：风机关闭，保温罩闭合，辊道速度为0.1～0.15m/s，使盘条在该段的停留时间大于3min。

进一步优选地，步骤（4）中，所述强制风冷段，强制风冷工艺为：保温罩全部打开，风机风量100%，使盘条冷速达20～25℃/s，盘条终冷温度≤300℃。

本发明的技术优点及有益效果：

（1）本发明可实现高速连轧，最高轧速达100m/s，大大提高了奥氏体不锈钢盘条的轧制生产效率。

（2）本发明分三段加热处理以及通过控制降低轧制过程中除鳞水和冷却水量，使轧制过程中坯料温度在合理区间，避免因为温度过高铁素体相增多或温度过低变形抗力增加；同时通过条形控制保证各道次压下量最高≤40%，从而可避免本发明方法在高线轧制过程中的轧制开裂，并保证盘条良好的表面质量。

（3）本发明利用较高的吐丝温度（950±10℃），并配合Stelmor生产线，保证在950±10℃保持3min缓冷，然后通过快速冷却段，使盘条冷速达20-25℃/s，终冷温度小于300℃，实现了在线固溶热处理，从而提高奥氏体不锈钢的塑形，降低抗拉强度，从而提高奥氏体不锈钢盘条后期拉拔制丝的加工性能。

（4）本发明的高线轧制方法能防止奥氏体不锈钢盘条轧制开裂，改善表面质量，并使盘条强度≤650MPa，延伸率≥40%，从而保证拉拔制丝性能。本发明所轧制的308L奥氏体不锈钢盘条（直径Φ5.5mm），抗拉强度为645MPa，延伸率达42%；所高速轧制的316L奥氏体不锈钢盘条（直径Φ6.5mm），抗拉强度为632MPa，延伸率达46%。

（5）炉内残氧量可改为“≤5%”，当炉内残氧量高于此值时，方坯表面易生成较厚氧化皮，且在后续除鳞过程中难以去除，造成盘条表面开裂等质量问题。

附图说明

图1是实施例1高线轧制奥氏体不锈钢308L盘条（固溶态）的典型组织图。

图2是对比例1在轧制过程中产生难以去除的氧化皮照片。

图3是对比例1所制得的盘条表面有凹坑缺陷的照片。

图4是对比例2最大压下量大于40%后产生开裂的照片。

图5是对比例3未经过Stelmor控制冷却所制得盘条的组织图。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例1

本实施例轧制的是直径Φ5.5mm的308L奥氏体不锈钢盘条。

本实施例的制备步骤如下：

（1）坯料准备，坯料截面尺寸为140×140mm，方坯表面修磨平整，以确保无氧化皮和表面裂纹等缺陷。

（2）加热处理，分三段加热，预热段温度920～950℃，加热段温度1120～1140℃，均热段温度1170～1190℃，炉内残氧量为3.5%。

（3）高速轧制，分6道次粗轧，6道次中轧，4道次预精轧，10道次精轧四个阶段，通过各道次条形设计保证最大压下量≤40%，最高轧速为100m/s。轧制过程中均匀控制轧件温度，降低除鳞水、辊道冷却水、导位冷却水、水冷水箱水量，使开轧温度为1130～1150℃，精轧温度为1000～1050℃，吐丝温度为950±10℃。

（4）Stelmor控制冷却，风冷段前段缓冷，后段强制风冷，模拟在线固溶热处理工艺，缓冷段为吐丝后2～3个保温罩距离，风机关闭，保温罩闭合，辊道速度为0.1～0.15m/s，使盘条在该段停留时间≥3min，盘条温度为900～1000℃；其后为强制风冷段，保温罩全部打开，风机风量100%，使盘条冷速达20～25℃/s，盘条终冷温度≤300℃。

上述步骤高速轧制的308L奥氏体不锈钢盘条直径为Φ5.5mm，表面质量良好，盘条组织主要为奥氏体组织，如图1所示，奥氏体晶粒粗大，孪晶清晰可见，盘条的抗拉强度为645MPa，延伸率为42%，体现了良好的拉拔性能。

实施例2

本实施例轧制的是直径Φ6.5mm的316L奥氏体不锈钢盘条。

本实施例的步骤如下：

（1）坯料准备，坯料截面尺寸为160×160mm，方坯表面修磨平整，以确保无氧化皮和表面裂纹等缺陷。

（2）加热处理，分三段加热，预热段温度950～970℃，加热段温度1140～1160℃，均热段温度1190～1210℃，炉内残氧量为4%。

（3）高速轧制，分6道次粗轧，6道次中轧，4道次预精轧，10道次精轧四个阶段，通过各道次条形设计保证最大压下量≤40%，最高轧速为75m/s。轧制过程中均匀控制轧件温度，降低除鳞水、辊道冷却水、导位冷却水、水冷水箱水量，使开轧温度为1150～1180℃，精轧温度为1020～1080℃，吐丝温度为950±10℃。

（4）Stelmor控制冷却，调节水冷段水箱水量使吐丝温度为950±10℃，风冷段前段缓冷后段强制风冷，模拟在线固溶热处理工艺：缓冷段为吐丝后2～3个保温罩距离，风机关闭，保温罩闭合，辊道速度为0.1～0.15m/s，使盘条在该段停留时间≥3min，盘条温度为900～1000℃；其后为强制风冷段，保温罩全部打开，风机风量100%，使盘条冷速达20～25℃/s，盘条终冷温度≤300℃。

上述步骤轧制的316L奥氏体不锈钢盘条直径为Φ6.5mm，表面质量良好，抗拉强度为632MPa，延伸率为46%。

对比例1

对比例1的制备步骤同实施例1，区别在于炉内残氧量的不同，对比例1的炉内残氧量达8%，此时发现，轧制过程中轧件的氧化皮无法去除干净，如图2所示，从而导致盘条表面有明显氧化皮压入基地的缺陷，如图3所示，这一方面降低了盘条的尺寸精度，另一方面影响了盘条质量。

对比例2

对比例2的制备步骤同实施例1，区别在于最大压下量大于40%，此时发现，超过了不锈钢的塑性变形强度，在轧制过程中产生了轧制开裂的现象，大大降低了成品率，如图4所示。

对比例3

对比例2的制备步骤同实施例1，区别在于不经过Stelmor控制冷却，只经过常规冷却，选择经吐丝温度950±10℃吐丝后，直接以20-25℃/s的速度冷却到300℃以下，此时盘条组织如图5所示，除了明显的奥氏体组织外，大量黑色的第二相弥散分布，经测试，盘条的抗拉强度为768MPa，延伸率为14%，与实施例1中的结果相比，抗拉强度显著升高，同时延伸率大幅降低，可见拉拔性能较差。