超强耐腐蚀钢材的加工工艺及其轧制机组制造技术

一种超强耐腐蚀钢材的加工工艺及其轧制机组，旨在提供一种改良型钢材00Cr9MoNi的生产手段。包括以下步骤:Stp1、取符合要求组分的钢坯；Stp2、在加热炉中对上述钢坯加热，控制加热温度不小于固溶温度；Stp3、钢坯出炉后采用高压除磷，在奥氏体再结晶区进行第一阶段轧制，第一道轧制压下量不小于钢坯厚度的65%，平均道次压下量大于钢坯厚度的50%并满足总变形量要求；Stp4、在奥氏体未再结晶区进行第二阶段轧制，终轧温度控制在Ar3以上；在Stp2~Stp4中，轧制冷却速度控制在15~30℃/h。通过上述方案从而获得一种成本适宜，又具有超高强度、韧性以及抗腐蚀性的钢材；其突出的综合性能使本工艺加工出的钢材广泛适用于石油、海洋、城市建筑等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢材，特别涉及一种超细晶钢材。
技术介绍
随着国内工业化高速发展进程，各个行业对高性能钢材的需求显著增加。尤其在石油、海洋作业、市政建设等方面，对于钢材的强度、韧性、抗腐蚀等各个方面的性能要求日益增加。近年来，已知在钢铁材料中降晶粒微细化是不依靠添加合金元素来提高强度与韧性的最佳方法。然而目前的奥氏体系钢材的晶粒微细化技术中，已知存在在包含如氯化物离子等腐蚀环境中产生腐蚀断裂的问题。在2015年2月11日，公开号为CN102753717B的中国专利技术专利文本中揭露了一种耐应力腐蚀裂纹性和加工性优异的细粒度奥氏体系不锈钢板。其在钢材中使用的大量铬元素导致钢材塑性及韧性大幅度下降，单靠晶粒微细化亦难以挽救钢材的整体性能。
技术实现思路
本专利技术的第一专利技术目的是提供一种兼具突出的强度、韧性、抗腐蚀性能的钢材加工工艺。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种超强耐腐蚀钢材的加工工艺，包括以下步骤：Stp1、取钢坯，其按重量百分比包括如下组分：0.03％～0.05％的碳元素，0.035％～0.05％的硅元素，5％～6％的锰元素，0.25％～0.35％的磷元素，0.015％～0.017％的硫元素，9.50％～10.5％的铬元素，0.35％～0.5％的镍元素，0.20％～0.35％的钼元素，0.15％～0.16％的钛元素，0.04％～0.05％的钒元素，0.01～0.015％的铌元素，0.050％～0.060％的钨元素，0.018％～0.020％的钴元素，0～0.001％的锑元素，其余为铁和不可避免的杂质；Stp2、在加热炉中对上述钢坯加热，控制加热温度不小于其固溶温度；Stp3、钢坯出炉后采用高压除磷，在奥氏体再结晶区进行第一阶段轧制，第一道轧制压下量不小于钢坯厚度的65％，平均道次压下量大于钢坯厚度的50％并满足总变形量要求；Stp4、在奥氏体未再结晶区进行第二阶段轧制，终轧温度控制在Ar3以上；在Stp2～Stp4中，轧制冷却速度控制在15～30℃/h。通过采用上述技术方案，在Mn、Nb系钢基础上降低碳、提高锰并加入钼形成产生针状铁素体钢的基础条件。保持碳含量在6％以下，有效促进针状铁素体的生成。钼元素在相变过程中抑制多边形铁素体的形成，同时钼还具有固溶强化和沉淀强化的作用，尤其是微合金化元素铌的加入，扩大形变奥氏体未再结晶区的温度范围，有利于增加奥氏体未再结晶的轧制变形量，促进两阶段轧制工艺的实现。在轧制过程中采用控扎控冷工艺，在严格的加热温度和保温时间控制下，使连铸坯或钢锭中的微合金元素主要以大颗粒形式存在的碳氮化合物在加热过程中固溶到奥氏体中，起到有效的细化晶粒以及后续的沉淀强化作用。在奥氏体再结晶区进行的第一阶段轧制，利用巨大的道次压下量保证变形的渗透和回复再结晶，通过反复“再结晶”过程，破碎、细化钢坯凝固结晶时形成的粗大树枝晶晶粒，从而得到超细晶钢材。而且保持高强度的道次压下量，显著降低钢坯中微孔的密度，极大的提高钢材的致密度，从而获得兼具高强度、高韧性、高抗腐蚀性能的钢材。在奥氏体未再结晶区的轧制，使未再结晶的奥氏体晶粒变扁和拉长，使得在随后的快冷中形成具有微细亚结构的针状铁素体。通过精确控制冷却速度，最后得到以针状铁素体、贝氏体为主的组织。而在上述工艺下生成的钢材，晶粒尺寸在0.06～0.1um。属于超细晶范畴。经试验验证具有超高的强度、韧性，其强塑积高达201130.7MPa·％。且耐腐蚀。且利用上述工艺使材料纳米化，形成了大量微细晶粒以及晶界，从而实现低温下渗铬，促使Cr元素在本材料中的扩散速度相比普通奥氏体材料快几十倍。在同等条件下，材料金相组织中晶内和晶界的Cr元素容易达到平衡，利用整体平面均匀均的微小化腐蚀，有效防止晶界腐蚀。本专利技术进一步设置为：在Stp2中，钢坯从室温加热到目标温度的加热时间＜3min。通过采用上述技术方案，利用高速加热，从而防止奥氏体在加热过程中的晶粒长大，在提高微合金元素对钢坯固溶强化作用的同时又避免了因奥氏体晶粒变得粗大导致钢坯的韧性降低。本专利技术进一步设置为：在Stp2中，加热炉中对钢坯加热的均热温度为1150～1125℃，加热保温时间＞2小时，钢坯出炉温度1130～1230℃。通过采用上述技术方案，对钢坯进行充分的保温，使钢坯均匀受热，合金元素的固溶强化更加全面。本专利技术进一步设置为：钢坯出炉后采用高压除磷，在1050～1150℃温度区间进入粗轧机组，初轧过程中，一方面使钢坯均匀变形，另一方面控制钢坯降温速度，使钢坯出粗轧温度稳定在970～1030℃。控制钢坯进精轧机组钱的冷却速度，在该过程中使钢坯中的形变奥氏体完成再结晶。通过采用上述技术方案，使未再结晶的奥氏体晶粒变扁和拉长，并在晶粒内部形成大量的变形带，增加形核率，为随后快冷形成具有微细亚亚结构的针状铁素体做准备。本专利技术进一步设置为：钢坯出粗轧后，控制钢坯在线冷却，冷却速度40～80℃/h，钢坯在980～900℃之间进入多道次精轧机组，在奥氏体未再结晶区轧制，轧制过程中控制线材的冷却速度，使其在780～850℃温度区间内出精轧，在输送线上冷却至650～750℃后进入缓冷区缓慢冷却，使形变奥氏体中析出大量细小的先共析，其余奥氏体在随后的冷却中转变为贝氏体。通过采用上述技术方案，在900℃完全奥氏体化、30～300℃/min的冷却范围内可获得贝氏体组织，低于该速冷可获得铁素体和贝氏体混合组织，高于该冷速则获得马氏体和贝氏体混合组织热轧控制淬透性钢材晶粒度为8～11级。组织为先共析铁素体、贝氏体，其中贝氏体组织由贝氏体铁素体、马氏体和参与奥氏体组成，这种组织有利于防止钢材点腐蚀，提高钢材抗腐蚀性能。本专利技术进一步设置为：在Stp3中钢坯由辊道带动往第一轧制道次移动，第一轧制道次的上轧辊升起保证钢坯前端顺利进入第一轧制道次的轧制工位中，继而上轧辊下压钢坯直至达到钢坯总厚度的65％；钢坯由辊道逆向带动后退，同时轧辊逆向启动反向轧制钢坯，完全钢坯前端的轧制；之后辊道正向转动将钢坯输送至第一轧制道次，轧辊正向转动进行轧制。通过采用上述技术方案，利用冲压式咬入实现大压下量下的钢材咬入，并利用反复式轧制使钢材充分、均匀受力，确保对钢材内部微孔施加强制变形压力。本专利技术进一步设置为：轧辊表面均匀分布有若干凸起，该凸起的高度为轧辊半径的0.2％～0.4％。通过采用上述技术方案，利用凸起增加轧辊与钢材之间的接触摩擦力，避免在大咬入角下，轧辊与钢材之间打滑，确保轧制正常进行。本专利技术的另一专利技术目的在于提供一种用于具突出的强度、韧性、抗腐蚀性能的钢材加工工艺的轧制机组。一种热轧机组，包括用于输送钢坯的辊道、与辊道衔接的机架、位于辊道下方并与机架铰接的下轧辊、带动下轧辊转动的主动力部、竖直滑移连接于机架的上轧辊以及对上轧辊施加竖直向下压力的压下部。通过采用上述技术方案，改变传统的固定式被动咬入轧制机组，转而采用活动式主动咬入轧制机组。实现了钢材大压下量的咬入、轧制，在高强度的道次压下量下显著加强钢材致密度。进而充分提高钢材的综合力学性能。本专利技术进一步设置为：所述辊道上方具有将钢坯朝轧辊方向推进的辅助辊，该辅助辊与一副动力部联动。通过采用上述技术方案，辅助辊与钢坯上方抵触，通过其转动往钢坯上传递推进力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超强耐腐蚀钢材的加工工艺，包括以下步骤:Stp1、取钢坯，其按重量百分比包括如下组分:0.01%~0.02%的碳元素，0.035%~0.05%的硅元素，5%~6%的锰元素，0.25%~0.35%的磷元素，0.015%~0.017%的硫元素，9.50%~10.5%的铬元素，0.35%~0.5%的镍元素，0.20%~0.35%的钼元素，0.15%~0.16%的钛元素，0.04%~0.05%的钒元素，0.01~0.015%的铌元素，0.050%~0.060%的钨元素，0.018%~0.020%的钴元素，0~0.001%的锑元素，其余为铁和不可避免的杂质；Stp2、在加热炉中对上述钢坯加热，控制加热温度不小于其固溶温度；Stp3、钢坯出炉后采用高压除磷，在奥氏体再结晶区进行第一阶段轧制，第一道轧制压下量不小于钢坯厚度的65%，平均道次压下量大于钢坯厚度的50%并满足总变形量要求；Stp4、在奥氏体未再结晶区进行第二阶段轧制，终轧温度控制在Ar3以上；在Stp2~Stp4中，轧制冷却速度控制在15~30℃/h。

【技术特征摘要】
1.一种超强耐腐蚀钢材的加工工艺，包括以下步骤:Stp1、取钢坯，其按重量百分比包括如下组分:0.01%~0.02%的碳元素，0.035%~0.05%的硅元素，5%~6%的锰元素，0.25%~0.35%的磷元素，0.015%~0.017%的硫元素，9.50%~10.5%的铬元素，0.35%~0.5%的镍元素，0.20%~0.35%的钼元素，0.15%~0.16%的钛元素，0.04%~0.05%的钒元素，0.01~0.015%的铌元素，0.050%~0.060%的钨元素，0.018%~0.020%的钴元素，0~0.001%的锑元素，其余为铁和不可避免的杂质；Stp2、在加热炉中对上述钢坯加热，控制加热温度不小于其固溶温度；Stp3、钢坯出炉后采用高压除磷，在奥氏体再结晶区进行第一阶段轧制，第一道轧制压下量不小于钢坯厚度的65%，平均道次压下量大于钢坯厚度的50%并满足总变形量要求；Stp4、在奥氏体未再结晶区进行第二阶段轧制，终轧温度控制在Ar3以上；在Stp2~Stp4中，轧制冷却速度控制在15~30℃/h。2.根据权利要求1所述的超强耐腐蚀钢材的加工工艺，其特征在于：在Stp2中，钢坯从室温加热到目标温度的加热时间＜3min。3.根据权利要求2所述的超强耐腐蚀钢材的加工工艺，其特征在于：在Stp2中，加热炉中对钢坯加热的均热温度为1150~1125℃，加热保温时间＞2小时，钢坯出炉温度1130~1230℃。4.根据权利要求3所述的超强耐腐蚀钢材的加工工艺，其特征在于：钢坯出炉后采用高压除磷，在1050~1150℃温度区间进入粗轧机组，初轧过程中，一方面使钢坯均匀变形，另一方面控制钢坯降温速度，使钢坯出粗轧温度稳定在970~1030℃，控制钢坯进精轧机组钱的冷却速度，在该过程中使钢坯中的形变奥氏体完成再结晶。5.根据权利要求4所述的超强耐腐蚀钢材的加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永安，刘清友，姜东，高光亮，何光辉，张金中，
申请(专利权)人：睿智钢业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31