一种含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板的制备方法，属于超级奥氏体不锈钢技术领域。制备过程为：(1)按照超级奥氏体不锈钢的成分配比，外加质量分数为0.05～0.5％的Sn，称取原料，分步投入真空感应炉中进行冶炼得到钢水；(2)高纯氮气保护下，将钢水浇入双辊薄带铸轧机中进行铸轧，得含Sn超级奥氏体不锈钢原始薄带；(3)将原始薄带进行“一道次平整轧制+均匀化处理+控制单道次变形量及总变形量”的复合生产工艺，制备得到铸带的冷轧板产品。本发明专利技术制备的薄带可以抑制合金元素的中心偏析，且其冷轧板中不易出现带状的微观组织，且冷轧板的性能均优于常规产品的性能。

Preparation method of cold-rolled steel plate containing Sn super austenite stainless steel

The invention provides a method for preparing a Sn super austenitic stainless steel cold rolled plate, belonging to the technical field of super austenitic stainless steel. The preparation process is as follows: (1) in accordance with the composition ratio of super austenitic stainless steel, with mass fraction of 0.05 ~ 0.5% Sn, weighing the raw materials, step by step into a vacuum induction furnace for smelting by molten steel; (2) high purity N2, the molten steel is poured into the twin roll strip casting in casting rolling mill Sn, containing original super austenitic stainless steel strip; (3) the original strip \one pass rolling + homogenization treatment + control of single pass deformation and total deformation of the composite production process, prepared by casting products with cold rolled plate. The thin strip prepared by the invention can inhibit the central segregation of the alloy elements, and the strip microstructure is difficult to appear in the cold rolled plate, and the performance of the cold rolled plate is better than that of the conventional product.

【技术实现步骤摘要】
一种含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板的制备方法
本专利技术属于超级奥氏体不锈钢制备领域，特别涉及一种含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板的制备方法。技术背景超级奥氏体不锈钢在石油、化工、造纸、食品、管道等行业广泛应用，高合金化是其成分最重要的特征，其中Cr、Ni、Mo等合金元素的总体含量高达50％左右，甚至更高，高合金化为其优异的性能提供了保障，同时也大大增加了生产成本和制造难度。目前，超级奥氏体不锈钢的制造主要存在以下问题，一是合金元素价格昂贵，而我国又是一个缺镍、少钼、贫铬的国家，所以原料的来源供给在很大程度上受制于人；二是合金元素含量高，冶炼浇注困难，传统生产方法中，中心偏析在所难免，在后续高温均质处理过程中耗时耗能，且在轧制变形过程中，容易出现分层及开裂的问题，极大的提高了制造成本；三是高合金元素含量，导致变形抗力增加，加工工艺窗口变窄，从常规铸坯到最终的使用产品，加工路线长，能源消耗及其带来的环境污染问题加重；四是目前国内对于超级奥氏体不锈钢的产品的自主生产制造技术还不成熟，很大程度上依赖于进口。引起上述问题的主要原因是常规流程生产铸坯时，中心偏析导致Mo、Cr富集在中心区域，而表层的合金元素整体含量降低，但产品本身起到耐腐蚀作用的恰恰是其表层。所以，抑制合金元素的偏析成为解决上述问题的关键所在。元素的替代思想在钢种开发和成分优化上被经常应用，目前研究表明，在不锈钢中添加一定含量的Sn元素能够有助于增加不锈钢的耐腐蚀性能，而且Sn元素的来源较广，成本较低。如果Sn元素与Mo元素能够在超级奥氏体不锈钢中的耐腐蚀性能方面起到协同作用，不但可以提高超级奥氏体不锈钢的整体耐腐蚀性能，还可以降低Mo元素的添加量。专利CN102274937A中公开了在铸轧铁素体不锈钢中添加Sn元素，在表层附近形成Sn的富集区，能够改善耐腐蚀性能，由于该铁素体中并不含有Mo元素，且与超级奥氏体不锈钢的元素种类及含量相差甚大，故无法预知Sn对Mo含量影响及其对耐腐蚀性能的影响。专利CN106244811A中公开了一种低成本高耐蚀性含Sn铁素体不锈钢及其制造方法，虽然其中含有0～1.0％Mo，但与超级奥氏体不锈钢中的Mo含量依然相差甚远，无法为超级奥氏体不锈钢中Sn的添加对其他合金元素及组织和性能的影响作出实质性的指导。
技术实现思路
针对现有超级奥氏体不锈钢存在的制备问题，本专利技术提供一种含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板的制备方法。一种含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板的制备方法，包括以下步骤：(1)熔炼：以含Sn质量百分比为0.05～0.5％的超级奥氏体不锈钢为基本原料，将称好的原料在50～100℃条件下加热烘干120～180min，其中，超级奥氏体不锈钢的成分质量百分比为：C≤0.03，N0.18～0.25％，Si≤1.0％，Cu≤1.0％，Mn≤2.0％，Mo6～8％，Cr20～22％，Ni23.5～25.5％，余量为Fe和不可避免的杂质，其中，P≤0.04％，S≤0.03％，O≤0.005％；将原料分类，分步放入真空感应熔炼炉中，在真空度为4～5Pa的高真空环境下冶炼，得到钢水，其中，N是以氮化铬铁的形式加入，Sn、Mn和氮化铬铁在其他原料熔化完全后依次加入；(2)浇注：将浇注温度控制在1500～1600℃之间，在高纯度氮气的保护下，将冶炼好的钢水经中间包浇入双辊薄带铸轧机中的熔池内进行铸轧，随着铸辊的旋转，铸带逐渐形成，制备得到厚度为2.5-4mm，宽度为110-254mm的近终型超级奥氏体不锈钢薄带，其中，铸轧速度为35～55m/min，铸轧力45～65kN；(3)平整轧制：将上述制备得到的近终型超级奥氏体不锈钢薄带传送至二辊平整轧机，此时薄带的温度在1050～1150℃之间，在该温度区间内，将薄带进行一道次平整轧制，轧制变形量为12.5％～20％，得到厚度为2～3.5mm、板型良好且凝固组织具有一定程度变形的薄带，然后进行卷曲；(4)均匀化处理：将上述平整轧制的薄带在高纯Ar的保护下或者在真空环境中进行高温均匀化处理，然后淬火至室温。其中，均匀化处理的温度为1150～1250℃，时间为30～120min；(5)酸洗：将均匀化处理后的薄带在特定的酸洗液中浸泡酸洗处理，然后用清水和酒精清洗吹干，作为冷轧板的基材。其中，酸洗液的体积配比为HCl:HF:HNO3:H2O＝2:3:15:100；(6)制备冷轧板：将酸洗后的薄带进行冷轧变形，单道次压下量为5.7％～20％，总变形量为40～85.7％，最终制备得到厚度为0.5～1.2mm的超级奥氏体不锈钢薄带冷轧板；(7)将上述制备的冷轧板进行退火处理然后淬火至室温，然后测试其力学性能和耐腐蚀性能。其中，退火处理温度为1000～1100℃，处理时间为5～20min。经检测，本专利技术制备的不锈钢冷轧板的抗拉强度为771～788MPa，屈服强度为375～390MPa，延伸率为47～49％，点蚀点位为1.00～1.05V。本专利技术的特点和意义在于：1.本专利技术在基于超级奥氏体不锈钢的成分基础上，通过添加一定含量Sn元素，采用了先进短流程中的薄带连铸工艺，制备得到了无中心偏析现象的超级奥氏体不锈钢薄带。添加了一定含量的Sn元素，与合金中的Mo元素起到协同作用，提高了原有超级奥氏体不锈钢产品的耐腐蚀性能，同时保证了其力学性能。另外，在保证相同耐腐蚀性能的前提下，可降低炼钢时Mo元素的投放量，降低偏析产生的可能性及产品的制造成本。2.本专利技术提出了在铸带上进行“一道次平整轧制+均匀化处理+控制单道次变形量及总变形量”的控制轧制和控制热处理思路。铸轧过程中，受制于侧封板和铸辊的咬合程度，铸带边部产生较多的凸起和不平整部分，平整轧制能够改善板型，带头及边部更加平直和规整，有利于卷曲和后续深加工；平整轧制还可以破坏凝固组织，引入一定量的的畸变和位错，从而为合金元素的扩散提供了更多的通道，能加速合金元素的扩散和均匀化，降低均匀化处理的温度和缩短均匀化处理的时间，降低能耗，同时在一定程度上细化了组织。3.本专利技术在制备薄带冷轧板的过程，通过合理控制单道次变形量及总变形量，避免了因变形量过大而形成冷轧板在边部或板面开裂的风险，提高薄带冷轧板的成材率，为后续研究工作及实现工业生产提供了实验数据和理论支撑。同时，由薄带制备冷轧板产品，较常规生产工艺而言，极大地减小了其压缩变形量，生产工艺路线短，极大地降低了生产和制造成本。附图说明图1为实施例1制备的含Sn超级奥氏体不锈钢薄带；图2为实施例1制备的经平整轧制之后的含Sn超级奥氏体不锈钢薄带，板形良好，无边部及表面裂纹；图3为实施例1中超出变形量后轧制出现的边部和表面裂纹；图4为实施例1制备的含Sn超级奥氏体不锈钢薄带冷轧板，板形良好，无边部及中心裂纹；图5为实施例1制备的含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板拉伸曲线，优异的抗拉强度和极好的塑性；图6为实施例1制备的含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板极化曲线；图7为实施例1制备的含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板与常规冷轧板的微观组织，薄带冷轧板中的带状组织明显减少。具体实施方式本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：(1)熔炼：将Sn质量含量为0.05～0.5％的超级奥氏体不锈钢按成分配比称取，将称好的原料在50～100℃条件下加热烘干120～180min，将原料分类，分步放入真空感应熔炼炉中，在真空度为4～5Pa的高真空环境下冶炼，得到钢水；(2)浇注：将浇注温度控制在1500～1600℃之间，在高纯度氮气的保护下，将冶炼好的钢水经中间包浇入双辊薄带铸轧机中的熔池内进行铸轧；随着铸辊的旋转，铸带逐渐形成，制备得到厚度为2.5‑4mm，宽度为110‑254mm的近终型超级奥氏体不锈钢薄带，其中，铸轧速度为35～55m/min，铸轧力45～65kN；(3)平整轧制：将上述制备得到的近终型超级奥氏体不锈钢薄带传送至二辊平整轧机，此时薄带的温度在1050～1150℃之间，在该温度区间内，将薄带进行一道次平整轧制，轧制变形量为12.5％～20％；得到厚度为2‑3.5mm的薄带，然后进行卷曲；(4)均匀化处理：将上述经过平整轧制的薄带在高纯Ar的保护下或者在真空环境中进行高温均匀化处理，温度为1150‑1250℃，处理时间30～120min，然后淬火至室温；(5)酸洗：将均匀化处理后的薄带在酸洗液中浸泡酸洗处理，所述酸洗液的体积配比为HCl:HF:HNO...

【技术特征摘要】
1.一种含Sn超级奥氏体不锈钢冷轧板的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：(1)熔炼：将Sn质量含量为0.05～0.5％的超级奥氏体不锈钢按成分配比称取，将称好的原料在50～100℃条件下加热烘干120～180min，将原料分类，分步放入真空感应熔炼炉中，在真空度为4～5Pa的高真空环境下冶炼，得到钢水；(2)浇注：将浇注温度控制在1500～1600℃之间，在高纯度氮气的保护下，将冶炼好的钢水经中间包浇入双辊薄带铸轧机中的熔池内进行铸轧；随着铸辊的旋转，铸带逐渐形成，制备得到厚度为2.5-4mm，宽度为110-254mm的近终型超级奥氏体不锈钢薄带，其中，铸轧速度为35～55m/min，铸轧力45～65kN；(3)平整轧制：将上述制备得到的近终型超级奥氏体不锈钢薄带传送至二辊平整轧机，此时薄带的温度在1050～1150℃之间，在该温度区间内，将薄带进行一道次平整轧制，轧制变形量为12.5％～20％；得到厚度为2-3.5mm的薄带，然后进行卷曲；(4)均匀化处理：将上述经过平整轧制的薄带在高纯Ar的保护下或者在真空环境中进行高温均匀化处理，温度为1150-1250℃，处理时间30～120min，然后淬火至室温；(5)酸洗：将均匀化处理后的薄带在酸洗液中浸泡酸洗处理，所述酸洗液的体积配比为HCl:HF:HNO3:H2O＝2:3:15:100；然后用清水和酒精清洗吹干，作为冷轧板的基材；(6)制备冷轧板：将酸洗后的薄带进行冷轧变形，经40～85.7％的总变形量，制备得到超级奥氏体不锈钢薄带的冷轧板产品；(7)将制备的冷轧板产品进行退火处理后淬火至室温。2.根据权利要求1所述的一种含Sn超级...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振宇，郝燕森，刘万春，李鑫，李健，李成刚，曹光明，王国栋，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21