抑制超级奥氏体不锈钢的铬和钼元素中心偏析的铸轧方法技术

一种抑制超级奥氏体不锈钢的铬和钼元素中心偏析的铸轧方法，属于超级奥氏体不锈钢制备技术领域。制备过程为：(1)按超级奥氏体不锈钢的成分配比，称取原料，将各原料在150～250℃保温100～150min；(2)将各原料分类，分步放入真空感应熔炼炉，冶炼得到钢水；(3)高纯氮气保护下，将钢水浇入双辊薄带铸轧机中进行铸轧，其中浇注温度为1450～1550℃，铸轧速度为10～40m/min，铸轧力30～70kN，得到厚度为2.0～3.0mm超级奥氏体不锈钢薄带。制备出的超级奥氏体不锈钢薄带，Cr和Mo元素中心偏析得到了抑制，在保证塑性不变的前提下，屈服强度较同规格的传统工艺的带钢提高了5％～10％，同时本发明专利技术铸轧方法，降低能源消耗和生产成本，提高材料利用率，减少环境污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超级奥氏体不锈钢制备
，特别涉及一种抑制超级奥氏体不锈钢的铬和钼元素中心偏析的铸轧方法。
技术介绍
超级奥氏体不锈钢是一类高合金化的不锈钢，其薄规格的冷轧板在化学、制药、石油化工、发电厂等环境较为恶劣的领域有广阔的应用。较普通奥氏体不锈钢而言，超级奥氏体不锈钢含有大量的Cr、Ni、Mo等合金元素，使其具有更高的强度、韧性和塑性，以及优异焊接性能，最为重要的是其在各种介质中耐蚀性能的大幅提高，满足了用户对可抵抗恶劣环境的材料的需求，使得超级奥氏体不锈钢的应用范围和对其的需求日益增多。在超级奥氏体不锈钢中，某些合金元素含量很高，如Cr和Mo等，在传统的浇注、冶炼过程中，Cr和Mo元素会形成枝晶偏析，在随后的空冷过程中，偏析行为持续进行，最终造成中心部分整体偏析，由于合金元素的扩散系数很小，即使经过长时间高温均匀化退火也很难消除这种偏析，且高含量合金元素导致变形抗力大，铸坯热轧开坯时容易形成裂纹，甚至是开裂，故开坯时多采用在高温保温较长时间后进行锻造开坯的方法。开坯后经多道次热轧变形过程中，上述偏析元素会生长形成第二相，主要为laves、σ、χ、碳化物等，最终，这些第二相会保留在使用状态的组织中。超级奥氏体不锈钢中的第二相主要以金属间化合物的形式存在，多为硬质脆性相，沿晶界连续或不连续分布，在热加工或热处理过程中容易粗化长大，有的甚至与基体剥离，将给超级奥氏体不锈钢带来严重危害：1)恶化超级奥氏体不锈钢的耐蚀性能，由于基体和析出相合金元素含量的差别，导致腐蚀电位的差异，而导致的局部或选择性腐蚀；2)降低超级奥氏体不锈钢的强度、韧性和塑性。当超级奥氏体不锈钢受到外力作用时，如拉伸、冲击等，晶界上存在的第二相使得奥氏体各晶粒之间的结合力减弱，成为裂纹萌生和扩展的源头，严重削弱了其韧性和塑性，降低材料的使用性能和服役寿命，直接影响到其应用领域中设备的安全性和实用性。通过中国知网(CNKI)、专利之星(CPRS)、SooPAT等检索系统检索，没有检索到与利用铸轧方法生产超级奥氏不锈钢以及控制超级奥氏不锈钢中Cr和Mo元素中心偏析相关的申请专利。针对超级奥氏体不锈钢Cr和Mo元素偏析严重、大量第二相析出的问题，目前还没有高效的解决方案，工业生产主要技术手段为：提高固溶处理温度和增加固溶处理时间，其中固溶处理温度高达1200℃以上，甚至更高，该固溶处理温度远高于普通奥氏体不锈钢的固溶处理温度，所以，对加热炉设备的能力提出了更高的要求，同时增加了材料烧损和能耗，降低了材料的利用率，加重了环境的承受能力，不利于经济和环境的可持续绿色发展。
技术实现思路
针对现有超级奥氏体不锈钢制备方法上存在的问题，本专利技术提供一种抑制超级奥氏体不锈钢的铬和钼元素中心偏析的铸轧方法。抑制超级奥氏体不锈钢的铬和钼元素中心偏析的铸轧方法，包括以下步骤：步骤1：按超级奥氏体不锈钢的成分配比，称取原料，将各原料在150～250℃保温100～150min，其中，超级奥氏体不锈钢，成分质量百分比为：C≤0.03％，N：0.18～0.25％，Si≤1.0％，Cu≤0.75％，Mn≤2.0％，Mo：6～7％，Cr：20～22％，Ni：23.5～25.5％，P≤0.04％，S≤0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质；步骤2：将各原料分类，分步放入真空感应熔炼炉中，真空度为0.1～10Pa，冶炼得到钢水；步骤3：高纯氮气保护下，将钢水浇入双辊薄带铸轧机中进行铸轧，其中浇注温度为1450～1550℃，铸轧速度为10～40m/min，铸轧力30～70kN，得到超级奥氏体不锈钢薄带。本专利技术制备出的超级奥氏体不锈钢薄带厚度为2.0～3.0mm。抑制超级奥氏体不锈钢的铬和钼元素中心偏析的铸轧方法，与现有技术相比，有益效果为：(1)本专利技术在不改变合金成分的前提下，抑制了严重恶化超级奥氏体不锈钢性能的Cr和Mo元素的中心偏析现象，较传统工艺制备的带钢而言，在保证塑性的前提下，屈服强度提高了5％～10％。(2)本专利技术采用薄带铸轧这一先进短流程工艺，与由冶炼、浇注、加热、轧制、退火等工序组成的传统工艺相比，大幅减少了薄带钢的生产工序，同时该工艺避免了钢带在传统铸坯加热、轧制及退火等生产过程中的能源消耗和加工损耗，节省了能源、矿产资源，降低了生产成本，提高了经济效益。(3)本专利技术避免了材料在铸坯加热、热轧变形及退火等传统生产工序过程中产生大量氧化铁皮，并减少了酸洗废液的处理且降低了因能源消耗带来的有害气体的排放，从而大幅度降低了材料在生产过程中所引起的环境污染，最终促进了可持续绿色发展。附图说明图1为实施例1的对比例铸锭铸态组织中心位置的背散射电子像；图2为实施例1的对比例铸锭铸态组织中心位置的Mo元素的面扫结果；图3为实施例1的对比例铸锭铸态组织中心位置的Cr元素的面扫结果；图4为实施例1制备的超级奥氏体不锈钢薄带铸态组织的背散射电子像；图5为实施例1制备的超级奥氏体不锈钢薄带铸态组织Mo元素的面扫结果；图6为实施例1制备的超级奥氏体不锈钢薄带铸态组织Cr元素的面扫结果；图7为实施例2制备的超级奥氏体不锈钢薄带铸态组织的背散射电子像；图8为实施例2制备的超级奥氏体不锈钢薄带铸态组织Mo元素的面扫结果；图9为实施例2制备的超级奥氏体不锈钢薄带铸态组织Cr元素的面扫结果；图10为实施例3制备的超级奥氏体不锈钢薄带铸态组织背散射电子像；图11为实施例3制备的超级奥氏体不锈钢薄带铸态组织Mo元素的面扫结果；图12为实施例3制备的超级奥氏体不锈钢薄带铸态组织Cr元素的面扫结果。具体实施方式以下实施例中采用的真空感应熔炼炉的型号为ZG-0.05；采用的双辊薄带铸轧机为水平式，配置有内冷式轧辊，轧辊直径为500mm，辊身宽度为110～254mm；采用的冷轧机为直拉式四辊可逆冷轧/温轧实验轧机；酸洗液采用1000ml水、30ml氢氟酸和120ml硝酸混合溶液，浸泡15～60min；采用的强度测量设备为CMT7000型微机电子万能试验机；观测显微组织及第二相采用ZeissUltra55型扫描电镜；观测元素偏析采用JEOLJXA-8530F型电子探针。对比例采用的传统工艺制备超级奥氏体不锈钢薄带的步骤为：按照超级奥氏体不锈钢质量百分比选配原料，采用真空感应熔炼炉冶炼，浇注成40Kg～50Kg铸坯，铸坯加热至1250℃保温120min后锻造开坯，将开坯后的铸坯重新加热至1200℃并保温120min，在Φ450mm×450mm二辊可逆式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制超级奥氏体不锈钢的铬和钼元素中心偏析的铸轧方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：按超级奥氏体不锈钢的成分配比，称取原料，将各原料在150～250℃保温100～150min，其中，超级奥氏体不锈钢，成分质量百分比为：C≤0.03％，N：0.18～0.25％，Si≤1.0％，Cu≤0.75％，Mn≤2.0％，Mo：6～7％，Cr：20～22％，Ni；23.5～25.5％，P≤0.04％，S≤0.03％，余量为Fe和不可避免的杂质；步骤2：将各原料分类，分步放入真空感应熔炼炉，真空度为0.1～10Pa，冶炼得到钢水；步骤3：高纯氮气保护下，将钢水浇入双辊薄带铸轧机中进行铸轧，其中浇注温度为1450～1550℃，铸轧速度为10～40m/min，铸轧力30～70kN，得到超级奥氏体不锈钢薄带。

【技术特征摘要】
1.一种抑制超级奥氏体不锈钢的铬和钼元素中心偏析的铸轧方法，其特征在于，包括以下步
骤：
步骤1：按超级奥氏体不锈钢的成分配比，称取原料，将各原料在150～250℃保温100～
150min，其中，超级奥氏体不锈钢，成分质量百分比为：C≤0.03％，N：0.18～0.25％，Si≤
1.0％，Cu≤0.75％，Mn≤2.0％，Mo：6～7％，Cr：20～22％，Ni；23.5～25.5％，P≤0.04％，
S≤0.03％，余量为Fe和不可避...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振宇，郝燕森，赵岩，李晓理，刘鑫，高飞，曹光明，李成刚，王国栋，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21