专利名称：一种中铬铁素体不锈钢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及铁素体不锈钢，特别是可热轧后连续退火的改良的430铁素体不锈钢及其制造方法。
背景技术：
中铬铁素体不锈钢在铁素体不锈钢家族中占有非常重要的地位。与低铬不锈钢相t匕，它有着更好的耐蚀性，与高铬不锈钢相比，又有着优良的成型性，因此非常适合于家电、厨卫制品等对耐蚀性和成型性都有一定要求的行业。以典型的中铬铁素体不锈钢SUS430为例，其在家电、餐具、五金产品等行业的用途已经十分广泛，包括微波炉内外壳、洗衣机内桶、电饭煲、电热水器内胆、电热水瓶、洗碗机、烤箱、灶具、消毒碗柜等等。我国是一个家电、五金生产大国，但目前主要使用304奥氏体不锈钢和430铁素体不锈钢，而国外如美国和日本则以铁素体钢为主。近年来，随着国际镍价的波动，铁素体不锈钢的成本优势更加突出。因此，在我国铁素体不锈钢尤其是中铬铁素体不锈钢在市场上有着巨大的使用空间。然而与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢仍然有很多不足之处，对于中铬铁素体不锈钢而言，虽然在耐蚀性和成型性上有着良好的综合性能，但其抗皱性，成型性仍有较大的改善空间。众所周知，铁素体不锈钢的成型性、抗皱性与其内部的织构有着密切的关系，获得较高(111)/(110)织构系数比能有效提高铁素体不锈钢的成型性和抗皱性，而退火是改善不锈钢内部织构的一条重要途径，因此，铁素体不锈钢的退火工艺对于其最终成品的成型性和抗皱性起着重要的作用。目前，铁素体不锈钢轧制后的退火主要有两种工艺，一种是罩式退火，另一种是连续退火。与传统的罩式炉退火相比，连续退火有以下显著优点(I)连续退火钢带的力学性能，无论是长度方向上还是宽度方向上都比较均匀；(2)钢带的平直度高，板型好；(3)钢带的表面质量好；(4)生产周期短等。另外，罩式炉退火由于生产周期长，一般一卷钢要保温18-24个小时，极大地限制了产能，成为铁素体不锈钢放量生产的瓶颈。因此，以连续退火来取代罩式炉退火是必然趋势。国内的太钢有Crl7铁素体不锈钢热轧后连续退火的相关研究报道，研究指出，通过对化学成分的调整，连铸坯等轴晶比例的控制和低温大压下量的热轧，可以在不显著降低性能的前提下将Crl7铁素体不锈钢的退火工艺从BAF罩式退火改为APL连续退火。研究报告同时指出，目前，阻碍Crl7型不锈钢带采用高温快速连续退火工艺代替传统的低温长时间BAF退火工艺的原因是(I)高温快速退火虽然改善了起皱特性，但r值显著变坏；(2)高温快速退火后的带钢韧性降低，冷轧过程中断带次数增加；(3)高温快速退火后的，不锈钢有较高的屈服点和较大的屈服延伸，甚至当带钢冷轧退火后还是这样； (4)连续退火后的除鳞、酸洗过程中，容易发生晶间腐蚀，并引起成品钢板上出现针状缺陷。
从太钢的研究结果来看，之所以罩式退火改为连续退火后有上述这些问题，归根结底还是在退火后马氏体没有完全分解以及碳化物沿晶界偏析导致的。日本JFE，NSSC以及德国的克虏伯公司也都有采用连续退火的430改良产品，但是从成分上来看，其430改良产品之所以能采用连续退火是以超低碳氮和大量添加合金元素为代价的，超低碳氮的冶炼需要三步法炼钢，使生产成本增加，而增加合金元素同样会使成本增加。传统430铁素体不锈钢目前在不锈钢生产企业中所占的比重的越来越大，但由于传统中铬铁素体不锈钢在生产时必须要经过罩式退火工艺，极大的影响了产能的释放，因此需要开发一种可热轧后连续退火的改良430铁素体不锈钢。
发明内容
本发明目的在于提供一种热轧后可连续退火的430铁素体不锈钢改良产品。 为实现上述目的，本发明的热轧后可连续退火的430铁素体不锈钢改良产品，其化学成分(质量百分比)为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%，其余为铁及不可避免的杂质。C和N :钢中碳、氮都是间隙固溶原子，同样也都是奥氏体形成元素，在常规的430不锈钢中，由于C和N的含量都在400ppm左右，又没有其他的稳定化元素，从而使430不锈钢在高温下有将近50 %的奥氏体相比例，热轧后形成大量的热轧马氏体，必须走长时间罩式退火工艺才能使热轧马氏体缓慢分解。因此，要使430不锈钢能够走连退工艺，必须降低碳氮含量，但是碳氮含量降得太低，又会给炼钢带来一定困难，大幅增加炼钢的成本，所以本发明中的C、N含量必须保证一个合理的范围，既不增加炼钢的成本，又能使改良后的430不锈钢在高温下有一个较低的奥氏体相比例，为连续退火奠定基础。本发明中适宜的碳含量为 0. 010-0. 030%，氮含量为 0. 010-0. 030% OP和S :P和S都是有害元素，P对于热加工性是有害的，而S会在晶粒边缘分离，并使晶粒边缘变脆，另外MnS的形成也对钢的耐蚀性及其有害。因此P和S的含量应该在现有炼钢能力的基础上尽量偏低。本发明中要控制PS 0. 035%, S彡0. 010%。Cr :铬是使铁素体不锈钢具有铁素体组织并且具有良好耐蚀性的主要元素，在铁素体不锈钢中，随铬量的增加对钢的组织的主要影响是加速a ,相和O相的形成和沉淀并使钢的铁素体晶粒更加粗大。由于本发明属于铁素体不锈钢中430系列的产品，因此按照国际标准，其铬含量在16% -18%之间。Si和Mn Si和Mn都是炼钢时要去除的杂质兀素,但是在本发明中，由于Si是铁素体形成元素，而Mn是奥氏体形成元素，因此，炼钢时要保留一定量的Si，而Mn则在炼钢时去除得越干净越好，这样才能保证本发明在高温下拥有尽量多的铁素体相和尽量少的奥氏体相。本发明中控制Si :0. 30-1.0%，而Mn彡0.30%。Nb和Ti :他和打在连铸的过程中，会与钢中的碳氮形成11队他((，吣等析出物，这些析出物在钢液中成为钢液的非均匀形核质点，促进了连铸坯等轴晶的形成，而连铸坯等轴晶的提高对提高铁素体不锈钢的抗皱性，成形性都有非常重要的作用，另外，Ti和Nb都是很强的铁素体形成元素，加入430不锈钢中可以降低高温下的奥氏体相比例，以减少热轧后的马氏体，为430连续退火奠定基础。本发明中添加Ti :0. 1-0. 3%，根据需要选择性添加 Nb 0-0. 3%。V V的加入可以在1000°C左右与钢种的N元素形成VN的沉淀析出，由于VN的析出非常细小，往往是纳米级别的，因此，沉淀强化的效果非常明显。另外，V也是很强的铁素体形成元素，加入430不锈钢中可以降低高温下的奥氏体相比例，以减少热轧后的马氏体，为430连续退火奠定基础。本发明中根据需要选择性添加V 0-0. 3%。 本发明的另一个目的是提供上述铁素体不锈钢的制造方法。本发明钢可利用现有的不锈钢生产线，电炉+AOD两步法冶炼，经浇铸一热轧—APH连续退火酸洗一冷轧一APC冷退酸洗后得到该发明钢。值得注意的是热轧的终轧温度最好控制在850-900°C之间，热轧退火的温度最好控制在950-1000°C之间，时间在 5-15min，冷却方式采用水雾快冷；而冷轧退火的温度最好控制在800-950°C之间，时间在1-5分钟，冷却方式采用水雾快冷。经过上述成分和制造工艺可以得到改良的430铁素体不锈钢，炼钢时采用两步法冶炼，合金元素添加量也较少，有效地控制了成本，在经过热轧后可以走高温短时的连续退火酸洗机组，退火时间从原来的20小时缩短到30分钟以内，极大地提高了 430的生产效率，且通过连续退火出来的430改良产品其性能与之前的430罩式退火后的性能相当，具体表现为抗拉强度400-600MPa，屈服强度200_350MPa，维氏硬度在120-170，延伸率20-40%。
图I是传统的430经罩式退火后的组织性能。图2是本发明改良后的430经连续退火后的组织性能。图3是传统的430生产工艺路线。图4是现有430改良产品的生产工艺路线。图5是本发明改良后的430生产工艺路线。
具体实施例方式以下通过具体实施例对本发明的特点进行较为详细的说明。本发明改良的430钢是经电炉+AOD两步法冶炼，经浇铸一热轧一APH连续退火酸洗一冷轧一APC冷退酸洗后得到。热轧的终轧温度最好控制在850-900°C之间，热轧退火的温度最好控制在950-1000°C之间，时间在5-15min，冷却方式采用水雾快冷；而冷轧退火的温度最好控制在800-950°C之间，时间在1-5分钟，冷却方式采用水雾快冷。本发明的各个实施例和对比例的化学成分及工艺条件以及性能结果如表I所示。本发明钢与现有技术钢的对比见表2。从太钢的研究结果来看，高温快速退火虽然改善了起皱特性，但r值显著变坏；高温快速退火后的带钢韧性降低，冷轧过程中断带次数增加；高温快速退火后的，不锈钢有较高的屈服点和较大的屈服延伸，甚至当带钢冷轧退火后还是这样；连续退火后的除鳞、酸洗过程中，容易发生晶间腐蚀，并引起成品钢板上出现针状缺陷。这些问题，是由于在退火后马氏体没有完全分解以及碳化物沿晶界偏析导致的。
而本发明中，高温下为纯铁素体组织，不存在热轧马氏体，碳化物是在基体均匀弥散分布，因此，完全可以避免太钢的研究结果中所出现的问题。日本JFE，NSSC以及德国的克虏伯公司也都有采用连续退火的430改良产品，但是从成分上来看，其430改良产品之所以能采用连续退火是以超低碳氮和大量添加合金元素为代价的，超低碳氮的冶炼需要三步法炼钢，使生产成本增加，而增加合金元素同样会使成本增加。 本发明中改良后430仍然采用两步法炼钢，仅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。
权利要求
1.ー种中铬铁素体不锈钢，其质量百分比化学成分为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%，其余为铁及不可避免的杂质。
2.如权利要求I所述的中铬铁素体不锈钢，其特征在于，其在热轧后能够连续退火得到屈服强度为200-350MPa，抗拉强度为400_600MPa，维氏硬度为120-170，延伸率为.20-40%的430铁素体不锈钢改良产品。
3.如权利要求I或2所述的中铬铁素体不锈钢的制造方法，包括 电炉+AOD两步法冶炼，经浇铸一热轧一APH连续退火酸洗一冷轧一APC冷退酸洗。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，热轧的终轧温度控制在850-900°C之间；热轧退火的温度控制在950-1000°C之间，时间控制在5-15min。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，热轧后冷却方式采用水雾快冷。
6.如权利要求3-5任一所述的方法，其特征在于，冷轧退火的温度控制在800-950°C之间，时间控制在1-5分钟。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，冷轧后冷却方式采用水雾快冷。
8.如权利要求3-7任一所述的方法制造的中铬铁素体不锈钢，其屈服强度为.200-350MPa，抗拉强度为400_600MPa，维氏硬度为120-170，延伸率为20-40%。
全文摘要
本发明涉及一种中铬铁素体不锈钢，其质量百分比化学成分为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％，其余为铁及不可避免的杂质。本发明的中铬铁素体不锈钢的制造方法，包括电炉+AOD两步法冶炼，经浇铸→热轧→APH连续退火酸洗→冷轧→APC冷退酸洗，得到屈服强度为200-350MPa，抗拉强度为400-600MPa，维氏硬度为120-170，延伸率为20-40％的铁素体不锈钢。
文档编号C21D8/02GK102690994SQ20111007364
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者孙全社, 张鑫, 江来珠, 袁敏 申请人:宝山钢铁股份有限公司