一种铁素体不锈钢中厚板及其制造方法技术

一种铁素体不锈钢中厚板，其成分组成质量百分比（ｗｔ％）为：在普通４１０Ｓ基础上，添加了０．１０～１．００的Ｎｂ，０．００１０～０．００５０的Ｃａ，小于０．３０的稀土元素Ｃｅ、Ｄｙ、Ｙ和Ｎｄ中之一或复合添加，且控制Ｓ含量小于０．００５，Ｐ含量小于０．０２，Ｏ含量小于０．００５，Ｃ＋Ｎ含量不小于０．０５。该铁素体不锈钢的制造方法，包括冶炼：过热度为２５℃以下、采用电磁搅拌和连铸末端的０．５％～１％的动态轻压下技术、连铸拉速０．８～１．５ｍ／ｍｉｎ；热轧：终轧温度不小于９００℃、前七道次总压下率不小于６０％、且粗轧时每道次采用不小于２０％的大压下轧制，粗轧时应变速率为１～１０ｓ－１；退火：退火温度７５０℃～８５０℃、保温时间１５～２２小时；酸洗后得到抗层状撕裂性能良好的铁素体不锈钢中厚板，该类不锈钢在保证其具有良好的力学性能的前提下具有优异的抗拉伸层状撕裂性能。

Ferritic stainless steel plate and method for manufacturing the same

A ferrite stainless steel plate, the composition of the mass percentage (wt%): on the basis of ordinary 410S, add 0.10 ~ 1 Nb, 0.0010 ~ 0.0050 Ca, less than 0.30 of the rare earth elements Ce, Dy, Y and Nd in one of the composite or add, and control the S content is less than 0.005. The content of P is less than 0.02, the content of O is less than 0.005, C + N content of not less than 0.05. The manufacturing method of ferritic stainless steel smelting: superheat temperature below 25 DEG C, electromagnetic stirring and casting at the end of the 0.5% ~ 1% of the dynamic soft reduction technology, the casting speed of 0.8 ~ 1.5m / min; hot rolling finishing temperature: not less than 900 DEG C, the first seven times the total reduction rate less than 60%, and each time the rough when pressure is not less than 20% of the rough rolling, when the strain rate is 1 ~ 10s - 1; annealing annealing temperature 750 to 850 DEG C, holding time of 15 to 22 hours; after pickling by lamellar tearing performance of ferrite stainless steel plate body. This kind of stainless steel in the premise of ensuring the good mechanical properties under the excellent tensile properties of lamellar tearing.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁素体不锈钢，特别是涉及具有良好抗层状撕裂性能的铁素体不锈钢中厚板及其制造方法，该铁素体不锈钢中厚板主要适合用于高韧性及受冲击负荷的结构件，如汽轮机片、螺帽、船舶推进器、电站汽水分离器设备等领域。
技术介绍
相比于410马氏体型不锈钢，410S铁素体型不锈钢具有更好的耐腐蚀性能和成形性能，比410L又具有更高的强度。因为410S具有良好的耐大气、水蒸气和氧化性的酸介质腐蚀，又由于其较低的合金元素含量属于经济型的铁素体不锈钢，所以410S冷轧板大多用于冷冻集装箱结构及外侧材料、汽车排气管、耐热设备部件。随着近年来国内建筑结构的高层化、核电安全设备、水蒸气压力容器、船舶工业等行业的发展，对具有强韧性、可焊性和良好的冷弯性能的不锈钢中厚板的需求不断增长。铁素体不锈钢由于导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点在工业领域越来越得到人们的重视，410S又因为其经济性、良好的抗应力腐蚀性、良好的力学强度、良好的成形性代替部分碳钢越来越广泛地应用在机械机构用部件、压力容器等工业领域。而在这些领域，设备往往要承受像压力、风力、地震等横向载荷，因而要求钢板不但具备高强度、高韧性、高塑性，而且具备抗层状撕裂性能、抗震性能。铁素体不锈钢由于其相对较差的室温塑性，如果在对成型性或室温塑性要求较高的领域，一般都通过比较苛刻的试验来验证其是否能够使用，即通过破坏性拉伸试验，观察其拉伸断口是否有层状撕裂来判断材料是否合格。对于常规的410S铁素体不锈钢中厚板在进行力学拉伸实验时，在断口常会出现一种内部沿轧向的应力开裂，这就表明材料的抗层状撕裂性能不良。对于汽车排气系统用铁素体不锈钢409L和410L，往往采用超低碳氮冶炼的设计路线，并通过添加Nb和Ti双稳定来提高耐腐蚀性能。中国专利申请CN101397638A通过往409L中添加0. 15 0. 35%的Nb和6X (C+N) 0. 6%的Ti来改善其晶间腐蚀性能， 但这类钢的强度明显偏低，同时也仅限于冷轧薄板，其焊管用于汽车排气系统等晶间腐蚀要求较高的领域。中国专利申请CN101435054A通过对于400系铁素体不锈钢中控制 1. 2Nb+5Mo+6Cu ^ 11. 5和15Nb+2Mo+5Cu ^ 10. 5两个指标来获得耐热性良好和低温韧性良好的铁素体不锈钢，用于900°C以上的汽车排气通路。日本专利申请JP2008-189974同样通过往400系铁素体不锈钢中添加0. 5 0. 7%的Nb、0. 05 0. 3%的Ti和1 2%的 Cu来获得具有优良热疲劳性能和低温韧性的汽车排气系统用铁素体不锈钢。中国专利申请CN1363710A通过往400系铁素体不锈钢中添加0. 15 0. 8%的Nb获得优良加工性能的铁素体不锈钢板。日本专利申请JP2006-330252通过往400系铁素体不锈钢中添加不高于0. 5%的Nb、0. 05 0. 3%的Ti、0. 03 0. 12%的Al和1 2%的Cu来获得具有优异的高温强度和焊接处韧性的汽车废气通道部件用不锈钢。纵观众多国内外专利申请发现， 几乎所有400系铁素体不锈钢均是通过超低碳氮设计、添加Nb和Ti双稳定微合金元素和其他一些合金元素来提高耐晶间腐蚀性能、高温强度和韧性、或者获得具有优良加工性能和焊接性能的铁素体不锈钢，其冷轧薄板多用于家电领域和制造焊管用于汽车排气系统。中国专利申请CN101451214A公开了一种大厚度新型抗硫化氢用碳钢的生产方法，通过超纯净的冶炼方法获得< 0. 008%的P和< 0. 005%的S，添加0. 025 0. 35%的 Nb获得的钢经过特殊的轧制和退火工艺获得大厚度的抗硫化氢用钢，这种钢具有良好的抗层状撕裂性能。中国专利申请CN101323929A公开了大厚度高层建筑结构用高强度钢板的生产方法中，材料的合金成分有彡0. 015%的Nb和< 0. 20%的Ti和0. 02 0. 06%的Al， 经过特殊的轧制和退火工艺获得具有良好抗层状撕裂性能的高强度碳钢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有良好抗层状撕裂性能的铁素体不锈钢中厚板，本专利技术通过控制夹杂物含量、均勻热轧组织细化晶粒和降低晶界碳化物析出等措施来实现。 所制造的铁素体不锈钢中厚板内部和表面质量高、在保证钢板强度的情况下具有良好的抗层状撕裂性能。可用于承受横向载荷的汽水分离器支撑板、发电塔架等。本专利技术中所述“中厚板” 一般是指厚度在约8 40mm的板。为实现上述目的，本专利技术的具有良好抗层状撕裂性能的铁素体不锈钢中厚板，其化学成分为(重量百分比):C ^ 0. 08%, Si ( 1. 00%, Mn ( 1. 00%, Cr :11. 5 13. 5%, S ^ 0. 005 %, P ^ 0. 02 %, 0 ^ 0. 005 %, Ca 0. 0010 0. 0050 %，Nb :0. 1 1. 0 %， C+N彡0. 05%，稀土元素0. 05 0. 3%，余为铁及不可避免的杂质。优选地，所述的稀土元素是铈(Ce)、镝(Dy)、钇(Y)和钕(Nd)中的一种或多种。优选地，C:0· 025 0. 05%, Si :0· 3 0. 5%,Mn :0· 2 0. 5%，稀土元素0· 05 0.1%。优选地，C+N含量为0. 05 0. 08%。本专利技术中，Nb是一种强铁素体形成元素，又是强碳、氮化物形成元素，Nb可以与碳氮元素交互作用，形成碳化物、氮化物及碳氮化物，这些化合物在高温下溶解，低温下析出并以第二相析出的方式分布在基体上，从而增加再结晶时的形核点和抑制晶界的移动，有效阻止了晶粒的长大。同时，Nb的原子半径是2. 94埃，比钢中普通置换合金元素的任何一个都大，所以相比于其他合金元素Nb具有最大的强化作用。稀土元素具有细化铁素体不锈钢晶粒的作用，添加到钢液中，可以增加钢液凝固过程中的形核质点，从而达到细化连铸坯还原始态组织的目的，原始铸态组织晶粒的细化有利于最终产品晶粒的细化。钢中夹杂物的存在，尤其是非金属夹杂物，使金属基体组织的均勻性和连续性遭到破坏，当受到外力的作用而发生塑性变形时，夹杂处易于形成应力集中而开裂。本专利技术中严格控制S含量来降低夹杂物，防止形成脆的硫化物，造成钢在热加工过程中产生裂纹，降低钢的强度和韧性，尤其是对钢的塑性不利；同时严格控制0含量减少夹杂物的含量。微量的Ca可以改变硫化物的形态，降低夹杂物等级，改善钢板的各向异性，但此含量不宜过高， 过高会形成新的夹杂物从而影响钢板的抗层状撕裂性能。本专利技术中，严格控制P含量，防止产生钢的硬化和增加钢的脆性，以降低钢板的中心偏析。C、N含量过高容易产生马氏体相变，同时会导致在晶界析出大量的碳氮化物，从而降低不锈钢的耐蚀性。另一方面，C、N含量太低又会明显降低钢板的强度，影响钢板的使用性能。所以，对于本专利技术的铁素体不锈钢保证C+N含量不小于0.05%是为了防止钢板的强度不达标。优选地C+N含量为0. 05 0. 08%。本专利技术的铁素体不锈钢中厚板的制造方法，包括如下步骤炼钢一连铸一中厚板轧制一退火一酸洗。在炼钢过程中，本专利技术的铁素体不锈钢中厚板是在410S基础上通过添加0. 1 1. 00% 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种铁素体不锈钢中厚板，其按重量百分比计的化学成分为：Ｃ≤０．０８％，Ｓｉ≤１．００％，Ｍｎ≤１．００％，Ｃｒ：１１．５～１３．５％，Ｓ≤０．００５％，Ｐ≤０．０２％，Ｏ≤０．００５％，Ｃａ：０．００１０～０．００５０％，Ｎｂ：０．１～１．０％，Ｃ＋Ｎ≥０．０５％，稀土元素０．０５～０．３％，余为铁及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明，淮凯文，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]