一种5Cr13不锈钢带钢及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种5Cr13不锈钢带钢及制备方法，其中钢的化学元素组成及其质量%为：0.45-0.55%的碳、≤1.0%的硅、≤1.0%的锰、≤0.030%的磷、≤0.030%的硫、12.50-14.00%的铬，余为铁，其中，钢中的气体含量为：[N]=200-400ppm，[H]≤2.5ppm，[O]=20-40ppm。本发明中化学元素及其质量百分含量选择合理并且氢、氧和氮有害气体的量控制得当，使其材料内部夹杂物有效减少，同时具有硬度高、耐磨性能优异、使用寿命长，且在满足同类型产品需求的同时在配料上又具有较高的低成本优势。
【专利说明】一种5Cr13不绣钢带钢及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种不锈钢材料【技术领域】，特别是涉及一种5Crl3园林工具专用钢，并且还涉及该园林工具专用钢的制造方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术和人民生活水平的不断提高，当前园林行业对于园林工具钢材料的表面硬度、材料强度和耐磨性能的要求都越来越高，传统的园林工具钢材料已经不能完全满足客户对于园林材料的性能需求，因此，很多并且上述这些园林工具钢的性能因素将极大的影响园林工具产品的质量和各类技术指标。为了适应这种新的市场需求，本厂自主研发了一款新的园林工具钢，即5Crl3用以替代原有的传统的园林工具钢。
[0003]现阶段国内在使用同类型园林工具钢时都是依赖德国进口的X46Crl3，国内尚没有同类产品问世。鉴于上述情况，本厂从产业自主的角度出发，进行了长期而积极的探索与尝试，并最终获得成功，下面要介绍的技术方案就是在这种背景下产生的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种配方合理而有助于体现优异的硬度、耐磨性以及超长的使用寿命藉以摆脱依赖进口并且可显著降低使用者的使用成本的一种5Crl3不锈钢带钢。
[0005]本发明的目的还在于提供一种5Crl3不锈钢带钢的制备方法，该方法具有成材料高而藉以节约资源、工艺流程简短并且无需频繁使用电能加热而藉以节约能源以及可将有害元素有效去除和得以使钢中的夹杂物含量显著降低而藉以保障质量。
[0006]本发明提供一种5Crl3不锈钢带钢，其化学元素组成及其质量％为:0.45-0.55%的碳、≤1.00%的硅、≤1.00%的锰、≤0.030%的磷、≤0.030%的硫、12.50-14.00%的铬，余量为铁，其中:钢中的气体含量为:[N]=200-400ppm，[H] ( 2.5ppm，[O] =20_40ppm。
[0007]本发明还提供一种5Crl3不锈钢带钢的制备方法，包括以下步骤:
A)熔炼，将马氏体不锈钢废钢、碳素钢废钢和铁合金投入中频炉内初炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量％含量，而后将初炼钢水兑入LF精炼炉精炼，同时吹氧气和氩气，并且控制精炼温度和精炼时间以及控制吹氩量，得到LF炉精炼钢水，对LF炉精炼钢水取样分析并且调整LF炉精炼钢水的化学元素的质量％含量，再经过VD真空炉对钢中的氢、氧和氮的气体含量进行控制，得到待浇铸钢水，对待浇铸钢水取样分析并且进而调整待浇铸钢水的化学元素质量％含量；
B)浇铸，将待浇铸钢水浇入专用钢锭模之中，自然冷却后得到钢锭；
C)锻打，将钢锭装入加热炉加热，并且控制加热温度，出加热炉后送入锻锤锻打成相应尺寸，得到锻打坯料；
D)退火，将锻打坯料装入退火炉中加热，控制加热温度和控制保温时间，出炉后自然冷
却；E)锯床，将退火后的锻打坯料经锯床锯成方便热轧加工的各种尺寸；
F)钢带热轧，将锻打坯料装入加热炉加热，并且控制加热温度，出加热炉后送入热轧机热轧，再自然冷却后得到热轧毛坯或热轧成品。
[0008]G)钢带冷轧，将热轧后的热轧毛坯经退火后酸洗，再经过冷轧得到冷轧成品。
[0009]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤A)中所述的调整初炼钢水的化学元素的质量％含量是将化学元素的质量百分含量调整为:0.45-0.55%的碳、< 1.00%的硅、< 1.00%的锰、≤0.030%的磷、≤0.030%的硫、12.50-14.00%的铬，余量为铁。
[0010]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤A)中所述的控制LF炉精炼温度和精炼时间是将精炼温度和时间分别控制为1540-1570°C和45-50min ;所述的控制吹氩量是将吹氩量控制为145-155 m3/h。
[0011]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤A)中所述的经过VD炉对钢中的氢、氧和氮的气体含量控制是将钢中的氢、氧和氮的气体含量分别控制为[N]=200-400ppm，
[H]≤2.5ppm ，[O]=20_40ppm。
[0012]在本发明一个较佳实施例中，所述的对钢中的氢、氧和氮的气体含量控制的控制方式是通过将氧气和氩气的体积比依次调节为I期3: O、II期3: 1、111期1: 3、和IV期O: I来控制精炼钢水中的氢、氧和氮的气体含量。
[0013]在本发明一个较 佳实施例中，所述步骤C)中锻打前控制加热温度为1160°C，加热时间为IO小时，保温温度为600°C，保温时间为6小时。
[0014]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤D)中控制退火时保温温度为850°C，升温时间为5小时,保温时间为10小时。
[0015]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤F)中热轧后热轧成品钢带尺寸的厚度为
4.0mm~8.0mm,宽度为 80mm~250mm。
[0016]在本发明一个较佳实施例中，所述步骤G)中冷轧后冷轧成品钢带尺寸的厚度为
0.3mm~4.0mm,宽度为 50mm~250mm。
[0017]本发明的有益技术效果在于:本发明提供的技术方案由于化学元素及其质量百分含量选择合理并且氢、氧和氮有害气体的量控制得当，硬度(HRC)可达50-55度；非金属夹杂物达到B类0.5级、C类0.5级、D类I级和DS类I级；防锈性(盐雾试验)达到I级；具有硬度高、耐磨性能优异、耐腐蚀性好以及理想的韧性。提供的制备方法具有成材料高而得以节约能源、工艺流程短而可节约能源，通过对氢、氧和氮有害气体含量控制和有效去除有害元素及夹杂物而可确保质量。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0019]实施例1:
以制备宽度为250mm和厚度为8.0mm的5Crl3不锈钢热轧带钢为例:
A)熔炼，将同钢种或化学成分近似的马氏体不锈钢废钢、碳素钢废料和经过精确计算好的相关铁合金根据不同时期逐步加入到中频炉内初步冶炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量％含量为=0.45%的碳、0.56%的硅、44%的锰、0.013%的磷、0.006%的硫、13.50%的铬，余量为铁，将上述经取样分析并且经调整化学元素的质量％含量后进行除渣并还原从而得出成分合格、渣白、流动性良好的初炼钢水，初炼钢水的出炉温度控制在1617°C ;之后将初炼钢水兑入LF炉钢包中进行LF炉精炼，精炼炉中用2-3批AD粉进行还原，调渣采用石灰、氟石，通电> IOmin之后炉渣白且流动性良好，保持此状态> 15min，保持温度在1550-1580°C，终调合金> 5min后，确保化学成分合格，炉渣良好，温度1600-1610°C终结LF炉精炼过程，在钢包精炼过程中为了使钢水的合金元素和钢水温度更加均匀，对钢包底部连续吹Ar2, Ar2压力为0.35MPa、流量为145m3/h ;使初炼钢水得到最大程度的精炼，保证了钢水的温度准确、成分均匀，夹杂物含量较低；之后将经过LF精炼的钢水吊入VD真空罩式炉进行抽真空操作，通过工艺的优化，既确保了钢中氮、氢、氧的气体进行有效去除，又保证了钢水的可浇性，最终得到优质的待浇注钢水；在这个过程中，抽真空时间为15-20min最高真空度为8Pa，钢水中的氢、氧和氮气的气体含量分别为24ppm、27 ppm和22 ppm，温度达到1550_1580°C，再经过取样分析并调整化学元素的质量％含量和H、O、N气体含量得到最终待浇钢水，并且对待浇铸钢水取样分析以及调整化学元素的质量％含量，其中:所述的调整精炼钢水的化学元素的质量％含量和所述的调整待浇铸钢水的质量％含量是将化学元素的质量％含量调整为:0.32%的碳、0.46%的硅、34%的锰、0.013%的磷、0.006%的硫、16.32%的铬，余为铁；
B)浇铸，将由步骤A)得到的待浇铸钢水浇入经预先预热至100-120°C的特制钢锭模内，自然冷却得到钢锭；
C)锻打，将由步骤B)得到的钢锭装入加热炉加热，加热温度为1160°C，加热时间为10小时，保温温度为600°C，保温时间为6小时，出加热炉后送入锻锤锻打成相应尺寸，得到锻打坯料；
D)退火，将由步骤C)得到的锻打坯料装入退火炉中升温，升温温度为850°C，升温时间为5小时，达到850°C之后，保温10小时，然后随炉冷却至460°C以下，出炉，自然冷却至常温；` E)锯床，将由步骤D)得到的经过退火的锻打坯料锯成适合热轧的尺寸；
F)钢带热轧，将由步骤E)得到的经过锯床的锻打坯料装入加热炉加热至1150°C，出加热炉后送入热轧机热轧，轧制尺寸为厚8.0mm,宽250mm,再自然冷却后得到热轧成品:5Crl3不锈钢带钢。
[0020]实施例2:
以制备宽度为250mm和厚度为1.0mm的5Crl3不锈钢冷轧带钢为例:
A)熔炼，将模具钢废钢、碳素钢废钢和铁合金投入中频炉内初炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量％含量为:0.54%的碳、0.40%的硅、
0.32%的锰、0.009%的磷、0.004%的硫、13.50%的铬、余量为铁，将上述经取样分析并且经调整化学元素的质量％含量后进行除渣并还原从而得出成分合格、渣白、流动性良好的初炼钢水，初炼钢水的出炉温度控制在1615°C。之后将初炼钢水兑入LF炉钢包中进行LF炉精炼，精炼炉中用2-3批AD粉进行还原，调渣采用石灰、氟石，通电> IOmin之后炉渣白且流动性良好，保持此状态> 15min，保持温度在1550-1580°C，终调合金> 5min后，确保化学成分合格，炉渣良好，温度1600-1610°C终结LF炉精炼过程，在钢包精炼过程中为了使钢水的合金元素和钢水温度更加均匀，对钢包底部连续吹Ar2, Ar2压力为0.35MPa、流量为145 m3/ho之后将经过LF精炼的钢水吊入VD真空罩式炉进行抽真空操作，抽真空时间为15-20min最高真空度为lOPa，钢水中的氢、氧和氮气的气体含量分别为[N]=252ppm，[H] =2.2ppm,
[0]=26ppm，温度达到1550-1580°C，再经过取样分析并调整化学元素的质量％含量和H、O、N气体含量得到最终待浇钢水，并且对待浇铸钢水取样分析以及调整化学元素的质量％含量，其中:所述的调整精炼钢水的化学元素的质量％含量和所述的调整待浇铸钢水的质量％含量是将化学元素的质量％含量调整为:0.54%的碳、0.40%的硅、0.32%的锰、0.009%的磷、
0.004%的硫、13.50%的铬、余量为铁；
B)浇铸，将由步骤A)得到的待浇铸钢水浇入经预先预热至100-120°C的特制钢锭模内，自然冷却得到钢锭；
C)锻打，将由步骤B)得到的钢锭装入加热炉加热，加热温度为1160°C，加热时间为10小时，保温温度为600°C，保温时间为6小时，出加热炉后送入锻锤锻打成相应尺寸，得到锻打坯料；
D)退火，将由步骤C)得到的锻打坯料装入退火炉中升温，升温温度为850°C，升温时间为5小时，达到850°C之后，保温10小时，然后随炉冷却至460°C以下，出炉，自然冷却至常温；
E)锯床，将由步骤D)得到的经过退火的锻打坯料锯成适合热轧的尺寸；
F)钢带热轧，将由步骤E)得到的经过锯床的锻打坯料装入加热炉加热至1150°C，出加热炉后送入热轧机热轧，轧制尺寸为厚3.5mm,宽250mm,再自然冷却后得到热轧毛还；
G)钢带冷轧，将由步骤F)得到的经过热轧的热轧毛坯参照步骤D进行退火后酸洗，再经过冷轧轧机轧制厚度1.0mm,宽度250_，最终得到冷轧成品；
由上述实施案例得到的本发明5Crl3不锈钢带钢与已有技术相比具有下表所示的技术效果。
【权利要求】
1.一种5Crl3不锈钢带钢，其特征在于，其化学元素组成及其质量％为:0.45-0.55%的碳、≤1.00%的硅、≤1.00%的锰、≤0.030%的磷、≤0.030%的硫、12.50-14.00%的铬，余量为铁，其中:钢中的气体含量为:[N]=200-400ppm, [H] ( 2.5ppm，[O] =20_40ppm。
2.—种5Crl3不锈钢带钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: A)熔炼，将马氏体不锈钢废钢、碳素钢废钢和铁合金投入中频炉内初炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量％含量，而后将初炼钢水兑入LF精炼炉精炼，同时吹氧气和氩气，并且控制精炼温度和精炼时间以及控制吹氩量，得到LF炉精炼钢水，对LF炉精炼钢水取样分析并且调整LF炉精炼钢水的化学元素的质量％含量，再经过VD真空炉对钢中的氢、氧和氮的气体含量进行控制，得到待浇铸钢水，对待浇铸钢水取样分析并且进而调整待浇铸钢水的化学元素质量％含量； B)浇铸，将待浇铸钢水浇入专用钢锭模之中，自然冷却后得到钢锭； C)锻打，将钢锭装入加热炉加热，并且控制加热温度，出加热炉后送入锻锤锻打成相应尺寸，得到锻打坯料； D)退火，将锻打坯料装入退火炉中加热，控制加热温度和控制保温时间，出炉后自然冷却； E)锯床，将退火后的锻打坯料经锯床锯成方便热轧加工的各种尺寸； F)钢带热轧，将锻打坯料装入加热炉加热，并且控制加热温度，出加热炉后送入热轧机热轧，再自然冷却后得到热轧毛坯或热轧成品； G)钢带冷轧，将热轧后的热轧毛坯经退火后酸洗，再经过冷轧得到冷轧成品。
3.根据权利要求2所述的5Crl3不锈钢带钢的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中所述的调整初炼钢水的化学元素的质量％含量是将化学元素的质量百分含量调整为:(λ 45-0.55% 的碳、(1.00% 的硅、(1.00% 的锰、(0.030% 的磷、(0.030% 的硫、12.50-14.00%的铬，余量为铁。
4.根据权利要求2所述的5Crl3不锈钢带钢的制备方法，其特征在于，所述步骤Α)中所述的控制LF炉精炼温度和精炼时间是将精炼温度和时间分别控制为1540-1570°C和45-50min ;所述的控制吹氩量是将吹氩量控制为145-155 m3/h。
5.根据权利要求2所述的5Crl3不锈钢带钢的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中所述的经过VD炉对钢中的氢、氧和氮的气体含量控制是将钢中的氢、氧和氮的气体含量分别控制为[N] =200-400ppm, [H]≤ 2.5ppm，[O] =20_40ppm。
6.根据权利要求2所述的5Crl3不锈钢带钢的制备方法，其特征在于，所述的对钢中的氢、氧和氮的气体含量控制的控制方式是通过将氧气和氩气的体积比依次调节为I期3: O、II期3: 1、111期1: 3、和IV期O:1来控制精炼钢水中的氢、氧和氮的气体含量。
7.根据权利要求2所述的5Crl3不锈钢带钢的制备方法，其特征在于，所述步骤C)中锻打前控制加热温度为1160°C，加热时间为10小时，保温温度为600°C，保温时间为6小时。
8.根据权利要求2所述的5Crl3不锈钢带钢的制备方法，其特征在于，所述步骤D)中控制退火时保温温度为850°C，升温时间为5小时，保温时间为10小时。
9.根据权利要求2所述的5Crl3不锈钢带钢的制备方法，其特征在于，所述步骤F)中热轧后热轧成品钢带尺寸的厚度为4.0mnT8.0mm,宽度为80mnT250mm。
10.根据权利要求2所述的5Crl3不锈钢带钢的制备方法，其特征在于，所述步骤G)中冷乳后冷乳成品钢带尺寸的厚度为0.3mm~4.0mm，宽度为50mm~250mm。
【文档编号】C21D8/02GK103820711SQ201410066083
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】金振华 申请人:常熟市长江不锈钢材料有限公司