一种不锈钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种不锈钢及其制备方法，不锈钢的化学成分为C：0.010％～0.025％，Si：0.20％～0.60％，Mn：1.0％～1.5％，P≤0.03％，S≤0.0006％，Cr：21％～23％，Ni：3.5％～4.4％，Mo：1.5％～2.4％，B：0.0010％～0.0026％，Mg：0.0015％～0.0030％，T.O：0.0010％～0.0030％，N：0.13％～0.20％，其余为铁及杂质。通过增加钢中镁、硼的含量，达到细晶强化的效果，提高了钢材的力学性能、耐腐蚀性能及焊接性能，并减少镍、钼等贵重合金的加入量，节省资源，降低生产成本；所述不锈钢的生产工艺简单，产品性能稳定，使用安全可靠。使用安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及不锈钢生产
，尤其涉及不锈钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]双相不锈钢由奥氏体和铁素体两相组成，且其中一相的体积百分比大于30％。在化学成分和热处理工艺均合理控制的前提下，双相不锈钢能够结合奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点，即兼具奥氏体不锈钢的优良韧性和焊接性，以及铁素体不锈钢的高强度和良好的耐氯化物腐蚀性，因此被广泛应用于石油、化工、能源等工业领域。
[0003]申请号为202111009802.5的中国专利申请公开了一种“不锈钢冶炼方法、改性方法及一种不锈钢”，在冶炼过程中控制气氛中的氧含量在10ppm
‑
100ppm之间，氮含量不高于400ppm，并控制不锈钢中的Ti含量大于0但不超过0.05wt％。通过精确的冶炼工艺控制，能在不锈钢中原位自主产生弥散分布的微小Ti
203
颗粒，该Ti
203
颗粒的稳定性明显高于TiN和碳化物，可对不锈钢组织起到很好的优化作用从而实现性能的强化，同时还可以遗传到焊接过程中有效抑制焊接热影响区组织的长大，从而实现不锈钢焊接性能的优化。但是Ti
203
在钢水中容易聚集长大，上浮到钢水面并进入钢渣中，造成钢中Ti
203
颗粒减少，同时由于Ti
203
容易聚集长大，在钢中分布不均匀，造成钢材的组织和性能不均匀。
[0004]申请号为201911407032.2的中国专利申请公开了“一种微合金元素Nb强化的双相不锈钢及其制备方法”，所述双相不锈钢的组成及其质量百分比为:C：≤0.03％，Si≤1.0％，Mn≤2.0％，S≤0.02％，P≤0.03％，Cr：21～23％，Ni：4.5～6.5％，Mo：2.5～3.5％，Nb：0.03～0.05％，N：0.08～0.20％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质。其双相不锈钢是在2205双相不锈钢中加入微量Nb元素使得2205双相不锈钢具有更优异的力学性能，同时不降低其耐蚀性能，可有效降低双相不锈钢的成本，扩展其应用范围，且制备方法简单，具有重要的工程应用价值和显著的经济效益。但其在钢中加入铌之后，在性能方面的提高非常有限，同时当铌的加入量略高时不锈钢中的NbMo相数量增多、尺寸增大，形状也由最初析出时的颗粒状变为具有尖锐棱角的纺锤状，这对双相不锈钢的力学性能及耐腐蚀性能均十分不利，导致力学性能和耐蚀性均降低。
[0005]因此，急需研发一种成分均匀、成本较低、工艺简单、性能安全可靠，并且对产品质量有所提升的不锈钢及其制备方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种不锈钢及其制备方法，通过增加钢中镁、硼的含量，达到细晶强化的效果，提高了钢材的力学性能、耐腐蚀性能及焊接性能，并减少镍、钼等贵重合金的加入量，节省资源，降低生产成本；所述不锈钢的生产工艺简单，产品性能稳定，使用安全可靠。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0008]一种不锈钢，化学成分按重量百分比计为C：0.010％～0.025％，Si：0.20％～
0.60％，Mn：1.0％～1.5％，P≤0.03％，S≤0.0006％，Cr：21％～23％，Ni：3.5％～4.4％，Mo：1.5％～2.4％，B：0.0010％～0.0026％，Mg：0.0015％～0.0030％，T.O：0.0010％～0.0030％，N：0.13％～0.20％，其余为铁及不可避免的杂质。
[0009]进一步的，钢中具有细小弥散的MgO颗粒，且MgO颗粒在钢中的质量百分比为0.0025％～0.0050％。
[0010]进一步的，成品钢板的抗拉强度为800～980MPa，屈服强度为560～670MPa，延伸率为45％～60％；以模拟油田为腐蚀溶液进行耐腐蚀性能检测时，腐蚀电流密度为2.1～2.5μA/cm2。
[0011]一种不锈钢的制备方法，包括冶炼、连铸、热轧及热处理过程；具体控制过程如下：
[0012]1)冶炼；
[0013]电弧炉初炼：将废钢、铬铁、电解镍及钼铁合金投入电弧炉中进行冶炼，加热熔化后，钢水温度控制在1650～1680℃，兑入AOD炉进行冶炼；
[0014]AOD熔炼：在AOD炉中对钢水进行升温，同时吹入氧气和氩气的混合气体对钢水进行脱碳；熔炼后期加入硅铁合金对炉渣进行还原操作，熔炼温度控制在1705～1758℃，回收钢渣中的铬元素，扒除92％以上的钢渣后出钢；
[0015]LF精炼：LF精炼时加入石灰、萤石和铝线段，加入CaO和CaF2进行造渣，将精炼渣二元碱度控制在2.0～2.2，将钢水中的活度氧控制在10
×
10
‑6～20
×
10
‑6；此时加入含镁原料进行镁处理，使钢水中的活度氧与镁生成细小弥散的氧化镁，同时镁与钢水中的硫发生反应上浮到钢渣中，使钢水中硫含量低于0.0006％；
[0016]2)连铸；
[0017]对LF精炼处理后的钢水进行浇铸，浇铸过程中全程保护，控制过热度为20～30℃；
[0018]3)热轧；
[0019]将铸坯加热到1150～1250℃，保温2.0～3.0h后进行轧制，终轧温度大于950℃；
[0020]4)热处理；
[0021]将轧制后的钢板加热到1000～1050℃，保温1.0～2.0h后进行水冷固溶处理，得到成品钢板。
[0022]进一步的，所述步骤1)中的LF精炼过程中，含镁原料块采用粒度为30～80mm的块状镍镁合金，镍镁合金中镁的质量百分比为10％～14％；镍镁合金在钢水活度氧含量达到设定要求时直接加入LF炉内，加入量为钢水质量的0.025％～0.040％。
[0023]进一步的，所述步骤1)中的LF精炼过程中，含镁原料块采用镁铁线；镁铁线是纯化镁粉由的铁皮包覆后组成，铁皮的厚度为0.1～0.4mm；镁铁线以3.0～5.0m/s的速度喂入钢水中，加入量为钢水质量的0.010％～0.020％。
[0024]进一步的，成品钢板的厚度为5～40mm。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]1)在钢材中形成细小弥散、质量占比为0.0025％～0.0050％的MgO颗粒，实现细晶强化的效果，提高钢材的机械性能；由于细晶作用可以减轻晶界的偏析程度，还可以提高钢材的耐蚀性；同时钢中细小弥散的MgO颗粒可以在焊接过程中对焊接热影响区的组织长大起到抑制作用，从而优化了不锈钢的焊接性能；
[0027]2)LF精炼时加入的镍镁合金中，镁起到进一步脱氧脱硫的作用；经过镁处理后，钢
水中的活度氧与镁生成细小弥散的氧化镁，同时镁与钢水中的硫发生反应上浮到钢渣中，可以实现硫含量低于0.0006％的超低硫水平；
[0028]3)通过增加钢中镁、硼的含量，达到细晶强化的效果，提高了钢材的力学性能、耐腐蚀性能及焊接性能，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢，其特征在于，化学成分按重量百分比计为C：0.010％～0.025％，Si：0.20％～0.60％，Mn：1.0％～1.5％，P≤0.03％，S≤0.0006％，Cr：21％～23％，Ni：3.5％～4.4％，Mo：1.5％～2.4％，B：0.0010％～0.0026％，Mg：0.0015％～0.0030％，T.O：0.0010％～0.0030％，N：0.13％～0.20％，其余为铁及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种不锈钢，其特征在于，钢中具有细小弥散的MgO颗粒，且MgO颗粒在钢中的质量百分比为0.0025％～0.0050％。3.根据权利要求1所述的一种不锈钢，其特征在于，成品钢板的抗拉强度为800～980MPa，屈服强度为560～670MPa，延伸率为45％～60％；以模拟油田为腐蚀溶液进行耐腐蚀性能检测时，腐蚀电流密度为2.1～2.5μA/cm2。4.如权利要求1～3任意一种所述不锈钢的制备方法，其特征在于，包括冶炼、连铸、热轧及热处理过程；具体控制过程如下：1)冶炼；电弧炉初炼：将废钢、铬铁、电解镍及钼铁合金投入电弧炉中进行冶炼，加热熔化后，钢水温度控制在1650～1680℃，兑入AOD炉进行冶炼；AOD熔炼：在AOD炉中对钢水进行升温，同时吹入氧气和氩气的混合气体对钢水进行脱碳；熔炼后期加入硅铁合金对炉渣进行还原操作，熔炼温度控制在1705～1758℃，回收钢渣中的铬元素，扒除92％以上的钢渣后出钢；LF精炼：LF精炼时加入石灰、萤石和铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广帮，廖相巍，赵亮，曹东，吕春风，常桂华，尚德礼，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：