一种辊压成型高强度钢结构件用奥氏体不锈钢的制造工艺制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种辊压成型高强度钢结构件用奥氏体不锈钢的制造工艺，所述奥氏体不锈钢的主要化学成分重量百分比为：C：0.05~0.1%，Si：0.2~1.0%，Mn：8~15%，Cr：12.0~16.0%，N：0.1~0.25%，Ni：1.0~1.5%，Cu：1.5~2.5%，Al：0.03~0.1%，P≤0.045%，S≤0.01%，Re:0.048~0.22%，其中Re：Al=1.6~2.2，B:0.001~0.008%；所述工艺包括冶炼浇铸、锻打成坯、热轧、热轧退火酸洗、冷轧、低温退火、空冷步骤，其中锻打温度为1100~1200℃；热轧的稳定轧制阶段、热轧终止阶段分别为1150~1200℃、850~900℃；热轧退火温度为1000~1100℃，时间为2~3分钟；冷轧压下率控制在5~15%；低温退火温度为300~450℃，时间为2.5~6小时。本发明专利技术的原料成本低；所制得的奥氏体不锈钢具有良好耐蚀性，且屈服强度达到600MPa以上，抗拉强度达到900MPa以上，延伸率达到35%以上，同时还具有优良的冷弯性能。

A Manufacturing Process of Austenitic Stainless Steel for Roller Forming of High Strength Steel Structural Parts

【技术实现步骤摘要】
一种辊压成型高强度钢结构件用奥氏体不锈钢的制造工艺
本专利技术属于不锈钢制造工艺领域，尤其是一种辊压成型高强度钢结构件用奥氏体不锈钢的制造工艺。
技术介绍
无论汽车结构件还是工程及建筑结构用钢，通常都需要原材料（即钢材料）具备一定的强度和塑性，以保证安全。另外，为了满足辊压成型及折弯的要求，钢材料必须具备良好的冷弯成形性。高强碳钢虽然能满足需求，但碳钢由于耐蚀性差，无法满足结构件在恶劣环境下服役时，对长生命周期的要求。现有技术中，公开（公布）号为CN104878316A、CN106133177A、CN105200340A、CN106133177A的中国专利分别公布了一种高强度节镍奥氏体不锈钢。其中的公开号为CN104878316A的专利是通过高氮合金强化的方式来增加钢材料的强度，由于含氮量高，冶炼困难，因此生产难度大，同时，其中的微合金元素Nb、Ti的成本较高，会大大提高结构件的材料成本；其余的公开（公布）号为CN106133177A、CN105200340A、CN106133177A的专利均是通过形变强化的方式来增加钢材料的强度，由于钢材料经过了形变强化，增加了材料的内应力，在后续成形过程中，与加工应力叠加，恶化冷弯性能，加大了材料成形开裂的风险。为此，专利技术一种既具有低成本、耐蚀性好的优点，同时还具有高强度、高塑性、良好冷弯性能的不锈钢成为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种辊压成型高强度钢结构件用奥氏体不锈钢的制造工艺，该工艺原料成本低；并且，所制得的奥氏体不锈钢在具有良好耐蚀性的前提下，屈服强度达到600MPa以上，抗拉强度达到900MPa以上，延伸率达到35%以上，同时还具有优良的冷弯性能。为达到以上目的，本专利技术的技术方案如下：一种辊压成型高强度钢结构件用奥氏体不锈钢的制造工艺，所述奥氏体不锈钢的化学成分重量百分比为：C：0.05~0.1%，Si：0.2~1.0%，Mn：8~15%，Cr：12.0~16.0%，N：0.1~0.25%，Ni：1.0~1.5%，Cu：1.5~2.5%，Al：0.03~0.1%，P≤0.045%，S≤0.01%，Re:0.048~0.22%，其中Re：Al=1.6~2.2，B:0.001~0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述制造工艺包括如下步骤：（1）冶炼、浇铸按照前述的原料质量配比进行装炉，并采用常规的冶炼浇铸工艺浇铸成锭；（2）锻打成坯将锭锻打成坯，其中锻打温度为1100~1200℃，锻打成坯料厚30~40mm；（3）热轧对坯料进行热轧，其中热轧的稳定轧制阶段的温度控制在1150~1200℃，热轧终止阶段的温度控制在850~900℃，热轧成厚度为2.5~5.0mm的板料；（4）热轧退火酸洗对板料进行热轧后的退火，其中热轧退火温度为：1000~1100℃，热轧退火时间为2~3分钟；并对退火后的板料进行冷却、酸洗；（5）冷轧对酸洗后的板料进行冷轧处理，其中冷轧压下率控制在5~15%；（6）低温退火对板料进行冷轧后的低温退火，其中低温退火温度为300~450℃，低温退火时间为2.5~6小时，之后空冷，得到奥氏体不锈钢。在本专利技术的辊压成型高强度钢结构件用奥氏体不锈钢的化学成分重量百分比设计中：Si（硅）：硅在本专利技术的不锈钢中，仅仅用作脱氧剂，去除不锈钢中一定的氧含量，保持钢的清洁度，但硅因是强烈的铁素体形成元素，含量过高会在钢中形成高温的铁素体，恶化奥氏体不锈钢的耐腐蚀、塑性等性能；Mn（锰）：锰的奥氏体化能力比较弱，在节镍奥氏体不锈钢中，需要添加一定含量的锰，与原料中的N（氮）一起发挥奥氏体化的作用以获得完全奥氏体化组织，但锰含量过高，奥氏体化的作用不再随其含量的增加而加强，同时过高的锰会恶化不锈钢的耐腐蚀性能，另外锰与不锈钢中的S（硫）结合，形成MnS夹杂，会恶化钢的力学性能；C（碳）：碳是强烈奥氏体形成元素，但碳过高，虽然会增加不锈钢的强度，但会破坏不锈钢的韧性及塑性，同时碳过高，会在不锈钢的晶界处析出Cr（铬）的碳化物，影响钢的耐腐蚀性；N（氮）：氮抑制铁素体形成的能力是镍的30倍，也是强烈奥氏体形成元素，故在奥氏体锈钢中，常用氮替代一部分贵重金属Ni，实现钢的低成本，另外氮在提高钢的强度的同时，能不明显降低不锈钢的塑性和韧性，同时还能提高不锈钢的耐腐蚀性，但氮在不锈钢中的溶解度不高，在常压下，过高的氮含量会导致氮在生产过程中从钢水中析出，导致钢中产生气泡，故综合考虑钢的成本、性能及生产难度；Cr（铬）：铬是铁素体形成元素，也是不锈钢保持耐蚀性必须元素，钢中的铬元素至少在10%以上才能保证不锈钢的耐蚀性，本专利技术的节镍奥氏体不锈钢主要用于结构件，在保证钢的一定耐蚀性同时综合其他元素，保证钢的全奥氏体化；Ni（镍）：镍是奥氏体形成元素，是不锈钢中的常见元素，从成本上考虑，镍含量越低越好，但无镍奥氏体不锈钢的低温韧性差，故不宜用N和Mn完全取代镍；Cu（铜）：铜是弱奥氏体形成元素，在奥氏体不锈钢中，铜作为合金元素能够显著降低钢的冷作硬化现象，提高冷加工成型性能，但铜又能显著降低钢的热加工性能，热轧过程中形成钢板卷的边裂，特别是镍含量较低的时候尤其明显，故铜的含量不宜过高；Al（铝）：铝是强烈铁素体形成元素，本专利技术中，Al既作为强脱氧剂，保证O（氧）含量在比较低的水平，从而有利于脱硫，减少MnS夹杂的形成，以达到脱氧要求，因为Al为强烈铁素体形成元素，不易过高，否则不锈钢中形成大量铁素体相，恶化不锈钢的塑性，另外，Al含量过高，也会给钢的浇注带来一定的影响，但其也不易过低，过低容易达不到脱氧要求，导致RE（稀土元素）与氧结合形成密度较大的稀土氧化物，该稀土氧化物沉淀于不锈钢中，不仅降低了钢的纯净度，同时也影响了稀土对硫化物的改性作用；Re（稀土元素）:由于本专利技术钢中锰含量较高，故容易与S形成MnS夹杂物，轧制过，MnS夹杂物沿着轧向成条带状，恶化钢的横向冷弯型，为此加入适量的Re，利于形成球形的稀土氧硫化物，从而改善不锈钢的冷弯性能；B（硼）:为了改善钢的在热轧过程中的热塑性，加入适量的B；P（磷）/S（硫）：两者为不锈钢中的夹杂元素，故根据生产能力，尽量保持低含量；根据上述各种成分的设计原则，其中影响不锈钢的成本的元素主要为：Ni；影响不锈钢性能的元素主要有：C、Si、Mn、Cr、N、Ni、Cu、Al、Re；影响不锈钢生产难度的元素主要有：N、Al。并且，这些成分元素之间相辅相成，又相互影响。据此，本申请人对各个成分进行搭配组合，并经过了无数次的试验后，综合考虑不锈钢的成本、性能及生产难度，将不锈钢的各成分含量分别限定在：C：0.05~0.1%，Si：0.2~1.0%，Mn：8~15%，Cr：12.0~16.0%，N：0.1~0.25%，Ni：1.0~1.5%，Cu：1.5~2.5%，Al：0.03~0.1%，P≤0.045%，S≤0.01%，Re:0.048~0.22%，其中Re：Al=1.6~2.2，B:0.001~0.008%；同时，本专利技术的前述制造工艺设置理由如下：按照本专利技术的奥氏体不锈钢成分质量百分比，通过热力学计算其高温平衡态组织，以确定钢的锻打温度、热轧温度以及热轧退火温度；并且，考虑到锻打温度及热轧加热温度过高，会使钢处于双相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辊压成型高强度钢结构件用奥氏体不锈钢的制造工艺，其特征在于：所述奥氏体不锈钢的化学成分重量百分比为：C：0.05~0.1%，Si：0.2~1.0%，Mn：8~15%，Cr：12.0~16.0%，N：0.1~0.25%，Ni：1.0~1.5%，Cu：1.5~2.5%，Al：0.03~0.1%，P≤0.045%，S≤0.01%，Re:0.048~0.22%，其中Re：Al=1.6~2.2，B:0.001~0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述制造工艺包括如下步骤：（1）冶炼、浇铸按照前述的原料质量配比进行装炉，并采用常规的冶炼浇铸工艺浇铸成锭；（2）锻打成坯将锭锻打成坯，其中锻打温度为1100~1200℃，锻打成坯料厚30~40mm；（3）热轧对坯料进行热轧，其中热轧的稳定轧制阶段的温度控制在1150~1200℃，热轧终止阶段的温度控制在850~900℃，热轧成厚度为2.5~5.0mm的板料；（4）热轧退火酸洗对板料进行热轧后的退火，其中热轧退火温度为：1000~1100℃，热轧退火时间为2~3分钟；并对退火后的板料进行冷却、酸洗；（5）冷轧对酸洗后的板料进行冷轧处理，其中冷轧压下率控制在5~15%；（6）低温退火对板料进行冷轧后的低温退火，其中低温退火温度为300~450℃，低温退火时间为2.5~6小时，之后空冷，得到奥氏体不锈钢。...

【技术特征摘要】
1.一种辊压成型高强度钢结构件用奥氏体不锈钢的制造工艺，其特征在于：所述奥氏体不锈钢的化学成分重量百分比为：C：0.05~0.1%，Si：0.2~1.0%，Mn：8~15%，Cr：12.0~16.0%，N：0.1~0.25%，Ni：1.0~1.5%，Cu：1.5~2.5%，Al：0.03~0.1%，P≤0.045%，S≤0.01%，Re:0.048~0.22%，其中Re：Al=1.6~2.2，B:0.001~0.008%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述制造工艺包括如下步骤：（1）冶炼、浇铸按照前述的原料质量配比进行装炉，并采用常规的冶炼浇铸工艺浇铸成锭；（2）锻打成坯将锭锻打成坯，其中锻打温度为1100~1200℃，锻打成坯料厚30~4...

【专利技术属性】
技术研发人员：常锷，毕洪运，吴丹，许海刚，黄俊霞，
申请(专利权)人：宝钢德盛不锈钢有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35