无皱纹状变形的铁素体铬合金钢制造技术

本发明专利技术涉及一种铁素体非皱纹状变形的不锈钢及其生产方法。除了含有控制量的铝之外还含有足够量的钛和氮的铬合金钢熔体被铸成铸锭，或连铸成带钢或扁坯，该铸锭、带钢或扁坯具有基本上没有柱状晶粒的铸态细等轴晶粒结构。该铸态钢含有０．０８％（重量）Ｃ，至少８％（重量）Ｃｒ，至多１．５％（重量）Ｍｎ，＜０．０３０％（重量）Ａｌ，≤０．０５％（重量）Ｎ，≤１．５％（重量）Ｓｉ，＜２．０％（重量）Ｎｉ，其余量为Ｆｅ和残留元素。优选地，Ｔｉ≥０．１０％，并被控制，以至比率（Ｔｉ×Ｎ）／Ａｌ≥０．１４，和（Ｔｉ／４８）／［（Ｃ／１２）＋（Ｎ／１４）］＞１．５。不需研磨连铸扁坯表面，就可由该扁坯制成热加工薄板。可将热加工薄板除鳞、冷轧到最终厚度，并再结晶退火。为了得到基本上没有皱纹状变形并具有高的可成形性的退火薄板，不需要在冷轧前将热加工薄板退火。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由熔体生成的铁素体铬合金钢，而该熔体具有铸态细等轴晶粒结构。更具体地，本专利技术涉及由熔体生成的铁素体铬合金钢，该熔体除含有可控制量的铝之外，还含有足够量的钛和氮，以便形成小的氧化钛包体，为生成铸态等轴晶粒提供所必需的晶核。由具有这种等轴铸造晶粒结构的钢制成的热加工薄板特别适合于生产冷轧再结晶退火薄板，这种薄板具有出色的无皱纹状变形特性和拉伸可成形性，甚至不经过热带材退火或中间退火也是如此。对于高的可成形性铁素体不锈钢来说，除了具有高塑性应变比外，还希望使称之“起皱纹”、“起折”或“起棱”现象减到最少。与奥氏体不锈钢不同，冷轧再结晶退火的铁素体不锈薄钢板在冷成型成一种部件后，在其表面上可能出现难看的皱纹状变形。皱纹状变形以出现皱纹、凹槽或轧波纹为特征，这些皱纹、凹槽或轧波平行于薄板的轧制方向。这个缺点不仅有碍于薄板表观，而且还造成次品和拉伸可成形性。铁素体铬合金钢，具体地如409和439型不锈钢之类的亚平衡铁素体铬合金钢，不管它们是否被连铸成厚度为50-200毫米的扁坯或厚度2-10毫米的带钢，它们都典型地具有铸态大柱状晶粒。这些大柱状晶粒具有近似于面心立方(cube-on-face)结晶结构，该结构导致在各种制造应用中所使用的成品冷轧退火薄板具有非常不希望有的皱纹状变形特征。由这种皱纹状变形造成的表面外观对于如容器、汽车内部装璜、排气管和尾部锥管、冲压回气管、滤油器等之类的外露成形部件是很难采用的。皱纹状变形使薄板在成形后的表面外观粗糙不平，而这种皱纹状变形归因于在冷轧和退火后，由铸态钢中开始存在的柱状晶粒结构所造成的大的不均匀或“带状”晶粒结构。为了使出现的皱纹状变形减到最少，可在冷轧之前使热轧薄板退火，这样需要额外的费用。这种热轧铁素体不锈钢的附加退火步骤还导致由较低的平均应变比即Rm引起的可成形性降低，更低的平均应变比降低了深拉延性。冷轧前退火的热轧薄板必须被冷轧至少70％，以弥补在最终退火之前由热带材退火所造成的Rm损失。许多年来，人们进行了大量努力，采用改变铁素体不锈钢合金组成除去皱纹状变形，省去上述加工的需要和费用。人们知道铁素体不锈钢中的皱纹状变形主要在热轧过程中产生。曾试图通过控制熔体的化学组成和化学性质，例如一种或多种C、N、O、S、P杂质，在铸锭中形成一种细等轴晶粒结构，或者通过使用更低的热轧温度，例如950-1100℃，改善晶粒结构，以使皱纹状变形减到最小。在晶粒细化中化学控制使铁素体不锈钢的皱纹状变形特性已获得一些改善，因为在高温下生成的第二相，即奥氏体，它在室温下变成马氏体。但是，生成第二相是以最终产物的拉伸和焊接性能为代价的。由于需要更高的热轧能力，热轧过程中的温度控制还造成了操作困难。因此，热轧薄板厚度必须更大一些。那么在至少两段中，热轧之后必须接着冷轧，而在两次冷轧之间有第二次中间退火。US5769152专利已认识到在连铸不锈钢时不希望有柱状晶粒。该专利提出采用加热温度稍超过液相线0-15℃，并在浇铸模中用电磁搅拌钢水进行浇铸钢水，能够防止生成柱状晶粒，而形成等轴晶粒。其他人也试图通过加入一种或多种稳定元素来改变铁素体不锈钢的合金组成，以消除皱纹状变形。US4465525专利涉及一种具有优良的可成形性和改进的表面外观的铁素体不锈钢。该专利公开了硼量2-30ppm和铝量至少0.005％可以提高延伸率和Rm，以及减弱皱纹状变形特性。US4515644专利涉及一种具有改进的皱纹状变形品质的深拉铁素体不锈钢。该专利公开了加入铝、硼、钛、铌、锆和钒都能提高铁素体不锈钢的延伸率，增加Rm并提高抗皱纹状变形特性。更特别地，该专利公开了含有至少0.01％Al的铁素体不锈钢，它具有改进的抗皱纹状变形特性。US5662864专利涉及在严格控制Ti,C+N和N/C时具有良好皱纹状变形特性的铁素体不锈钢。该专利介绍了根据熔体中C+N的含量，通过加入Ti以生成碳氮化物而可以改进皱纹状变形特性。钢水中含有≤0.01％C,≤1.0％Mn,≤1.0％Si,9-50％Cr,≤0.07％Al,0.006≤C+N≤0.025％,N/C≥2,(Ti-2S-30)/(C+N)≤4,和TixN≤30×104。US5505797专利涉及具有降低的面内各向异性和优良的晶粒结构的铁素体不锈钢的生产。该专利介绍了当钢水优选地含有0.0010-0.080％C、0.10-1.50％Mn、0.10-0.80％Si、14-19％Cr和两种或两种以上0.010-0.20％Al、0.050-30％Nb、0.050-0.30％Ti和0.050-0.30％Zr时，可得到良好的皱纹状变形特性。这种钢浇铸成扁坯并热轧成厚度4毫米薄板，热轧带钢经退火、酸洗、冷轧和最后退火。将扁坯加热至1200℃，并在温度970-1150℃进行至少一次粗的热轧制道次。热轧机轧辊与热轧钢之间的摩擦力是0.3或0.3以下，压缩比是40-75％，热轧终轧温度是600-950℃。热轧钢在温度850℃退火4小时，冷轧82.5％，在温度860℃最终退火60秒。人们知道当钛化合物的溶度积超过在液相线温度时的饱和水平，即超平衡时，对于钛稳定的不锈钢来说，在金属凝固前钛化合物是稳定的，并且TiN会沉淀。由这些超-平衡扁坯生产的薄钢板具有改善的皱纹状变形特性和可成形性。但是，当凝固时，TiN聚结成大的团块并漂浮在扁铸坯表面。这些非金属TiN团块在热轧期间成为不能接受的称作Ti-条纹的粗糙表面缺陷。必须采用费用很大的表面修整方法，如采用在扁坯热轧前研磨方法，从扁坯除去这些大的非金属团块。US4964926专利涉及通过生成亚平衡的钛稳定铁素体不锈钢，从而在铸造中消除非金属氧化钛和氮化钛的形成和沉淀，而得具有改进表面质量的可焊接双稳定铁素体不锈钢。该专利说明了人们曾知道通过向铁素体不锈钢单独加入铌或加铌和铜，能改进铁素体不锈钢表面的皱纹状变形特性。但是，单独加入铌带来了焊接裂纹。US4964926专利公开了用铌稳定剂代替一部分钛稳定剂，以形成双稳定铁素体不锈钢。往铌稳定的铜加入至少0.05％钛可消除焊接裂纹。以前的工人在冷轧前使热轧铁素体不锈钢退火以达皱纹状变形降至最低，这样牺牲了成本和可成形性。这个附加的退火步骤因降低平均Rm而减少了可成形性。并且，这种预退火的热轧钢必须有70％冷轧，以便在最终退火后得到的Rm与在冷轧前不退火热轧钢的Rm相近。这种较大百分比的冷轧通常还需要中间退火步骤。正如其他研究人员不断努力所证明的，仍渴望需要基本上没有皱纹状变形，并具有出色的深成形性特性，如高Rm、高拉伸和均匀退火晶粒结构的退火铁素体铬合金钢。还需要一种优良的深成形性铁素体不锈钢，这种不锈钢具有良好的皱纹状变形特性，它不需要热轧薄板在冷轧前退火。还需要一种优良的深成形性亚平衡铁素体不锈钢，这种不锈钢具有由热轧薄板形成的良好皱纹状变形特性，它没有表面缺陷，即氮化钛鳞和氧化钛条纹，不需要在热轧扁坯前进行表面修整连铸的扁铸坯表面。本专利技术一个主要目的是提供一种优良的深可成形性和可拉伸的铁素体铬合金薄钢板，该薄板具有良好的皱纹状变形特性，不需要在冷轧前使热轧薄板退火。本专利技术另一目的是提供一种优良的深可成形性和可拉伸的铁素体铬合金薄钢板，不需要在冷轧段之间有退火的多次冷轧。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铬合金铁素体钢，它含有≤０．０８％（重量）Ｃ，≥８％（重量）Ｃｒ，＜０．０３％（重量）Ａｌ，≤１．５％（重量）Ｍｎ，≤０．０５％（重量）Ｎ，≤１．５％（重量）Ｓｉ，＜２．０％（重量）Ｎｉ，其余量为Ｆｅ和残留元素，该钢用钛脱氧，而其钢具有＞５０％等轴晶粒的铸态结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E约施塔克，AR麦卡古伊，
申请(专利权)人：阿姆科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]