CN101994068A

CN101994068A - 奥氏体不锈钢钢板及其制造方法

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Publication number: CN101994068A
Application number: CN2009101945680A
Authority: CN
Inventors: 雷锐戈; 淮凯文; 茅卫东; 李实�
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd; Baosteel Group Corp
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2029-08-25
Also published as: CN101994068B

Abstract

本发明提供一种奥氏体不锈钢钢板，其化学成分的质量百分比为：C：≤0.03，Si：0.3～1.0，Mn：0.8～2.0，S：≤0.003，P：≤0.03，Cr：16.0～20.0，Ni：10.0～14.0，Mo：1.0～3.0，N：≤0.08，O：≤0.004，和可选的，0.005～0.01的Ca和/或0.001～0.003的B，其余为Fe和其他不可避免的杂质；所述钢板中Ni、Mn、N、C、Cr、Mo和Si的质量百分比还需满足使所述钢板中铁素体δ的含量小于3％。相应地，本发明还提供一种奥氏体不锈钢钢板的制造方法。通过上述技术方案，本发明的奥氏体不锈钢钢板具有良好的表面质量，不存在线鳞、夹杂、起皮、细裂纹等表面缺陷。

Description

奥氏体不锈钢钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及不锈钢生产领域，特别地，涉及一种具有良好的表面质量的奥氏体不锈钢板及其制造方法。

背景技术

Cr-Ni系奥氏体不锈钢，由于在高温和低温下都具有良好的塑韧性、冷热加工性能和良好的耐腐蚀性能而被广泛用于石油、化工、压力容器、宇航和能源等领域。

而相比于Cr-Ni系奥氏体不锈钢，Cr-Ni-Mo系奥氏体不锈钢具有更好的耐稀硫酸、磷酸、醋酸、甲酸、尿素以及耐氯化物孔蚀性能，因此其冷轧板作为高耐蚀、高附加值产品而具有更广泛的用途，大量地用于化工行业、压力容器行业，如换热器、罐箱内衬、电解阳极板和制管等。

冷轧板除了对材料的力学性能、腐蚀性能提出要求外，还对钢板的表面质量提出了很高的要求，因为良好的表面质量可以进一步保证材料的耐蚀性。但由于Cr-Ni-Mo系奥氏体不锈钢的合金元素含量比例的提高，如何保证钢板的表面质量是目前的生产难点之一。

目前对于Cr-Ni-Mo系奥氏体不锈钢，传统的技术都是从钢质纯净度方面进行控制，来提高钢板的表面质量，而较少考虑钢板中的合金元素的成分对其表面质量的影响。

另外，在Cr-Ni-Mo系奥氏体不锈钢现有的冶炼过程中一般只采用氩氧脱碳(Argon Oxygen Decarburization，AOD)工艺进行Si脱氧，这很难实现对O和S含量要求较高的钢种的冶炼。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种奥氏体不锈钢钢板及其制造方法，所述奥氏体不锈钢钢板具有良好的表面质量，不存在线鳞、夹杂、起皮、细裂纹等表面缺陷。

为解决上述问题，本发明提供一种奥氏体不锈钢钢板，其化学成分的质量百分比为：C：≤0.03，Si：0.3～1.0，Mn：0.8～2.0，S：≤0.003，P：≤0.03，Cr：16.0～20.0，Ni：10.0～14.0，Mo：1.0～3.0，N：≤0.08，O：≤0.004，其余为Fe和其他不可避免的杂质；所述钢板中Ni、Mn、N、C、Cr、Mo和Si的质量百分比还需满足使所述钢板中铁素体δ的含量小于3％。

上述技术方案的原理是如果以奥氏体为主的钢板中存在过多的铁素体含量，而两相热膨胀系数和力学性能又不同，会造成钢板表面形成线鳞、夹杂、起皮、细裂纹等缺陷，从而影响钢板的表面质量。此外，过多的铁素体还会降低钢板的热加工塑性和耐点蚀性能，因此奥氏体不锈钢钢板中的铁素体含量的控制成为一个重要指标。在本发明中，铁素体δ的百分比含量的计算公式为：δ＝3×(Mo+Cr)+4.5×Si-2.8×Ni-1.8×Mn-88×(C+N)-18.5。其中，Ni、Mn、N和C属于镍当量形成元素，Cr、Mo和Si属于铬当量形成元素。

由于钢水的纯净度与钢中全氧含量密切相关，而全氧含量最直观的表现为脱S难易以及最终钢水中S的含量。如果钢中S的含量较高，则形成的硫化物容易进入钢板的基体晶界，破坏晶格间的粘接，容易在钢板的轧制过程中造成晶间开裂，在钢板的表面形成细小的微裂纹。通常会分布在钢板的两边部及中间部位，即形成所谓的裂纹状线鳞。因此，需要对钢板中O和S的含量进行一定的控制。

可选地，所述钢板中还包括质量百分比为0.005～0.01的Ca。

在钢水中通过添加适量的Ca元素会球化硫化物夹杂，且使钢水中的高熔点的Al₂O₃夹杂物变成低熔点的CaO-Al₂O₃夹杂物，从而有利于夹杂物的上浮。

可选地，所述钢板中还包括质量百分比为0.001～0.003的B。

一定的B含量可以增加奥氏体不锈钢在凝固过程中的形核点，且可以增加晶界强度，从而可以防止由于奥氏体和铁素体相界之间的塑性不同而造成的钢板表面缺陷。

本发明还提供一种奥氏体不锈钢钢板的制造方法，包括：在钢水冶炼过程中，依次采用氩氧脱碳和真空吹氧脱碳(Vacuum OxygenDecarburization，VOD)的双联脱氧工艺，在氩氧脱碳工艺中采用Si进行脱氧，在真空吹氧脱碳工艺中采用Si和Al进行复合脱氧，同时调整钢水的化学成分，使其铁素体δ的含量小于3％；在钢板热轧过程中，出钢温度为1200～1280℃，加热时间按1～1.5min/mm钢坯厚度来确定。

对于本发明所述的奥氏体不锈钢，其单相区在1200～1280℃，在此单相区范围内加热，随着加热时间的延长，铸态中的铁素体含量会逐渐减少。而当加热温度不在此单相区内时，在加热过程中，奥氏体组织内又会重新析出铁素体相，从而不利于钢板的表面质量控制。

但在单相区加热，加热时间按1～1.5min/mm钢坯厚度来确定。因为如果加热时间过长，就会导致奥氏体钢板中的铁素体消失，而溶解于铁素体中的硫元素就会析出在奥氏体钢板的晶界。这些硫化物为低熔点化合物，在钢板加热或轧制的过程中会熔化，从而在钢板表面形成微裂纹。但如果加热时间过短，会导致钢坯中心和表面温度不均，增加热轧的难度。

可选地，所述氩氧脱碳工艺后的Si含量控制为0.05～0.30％。

由于还原后Si含量间接反应了钢水还原脱氧情况，因此为了确保AOD工艺中还原脱氧充分，实现深脱氧，所以将AOD工艺还原后的Si含量进行控制，主要是为了实现充分的硅脱氧。

可选地，所述真空吹氧脱碳工艺中Al的添加量控制为≤4.5kg/吨钢。

为了还原彻底和脱硫充分，本发明采用了复合脱氧工艺措施，即在VOD工艺中采用Si和Al复合深脱氧，其中Al的添加量控制为≤4.5kg/吨钢。因为Al虽然有很强的脱氧能力，但是其会增加钢水中的硬性夹杂物和条状夹杂物，从而会影响钢板的表面质量和力学性能。

可选地，所述制造方法还包括在真空吹氧脱碳工艺后期，在钢水中加入CaSiBa线。

可选地，所述CaSiBa线使钢水中Ca的质量百分比达到0.005～0.01。

可选地，所述制造方法还包括在真空吹氧脱碳工艺后期，在钢水中加入FeB线。

可选地，所述FeB线使钢水中B的质量百分比达到0.001～0.003。

可选地，在真空吹氧脱碳工艺结束后，采用氩气对钢水进行15～40min的软搅拌，有利于夹杂物上浮，从而得到纯净的钢液。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在钢水冶炼过程中，依次采用氩氧脱碳和真空吹氧脱碳的双联脱氧工艺，并调整钢水的化学成分，使其铁素体δ的含量小于3％。另外相对应的热轧过程的出钢温度和加热时间进行控制，使得本发明的奥氏体不锈钢钢板具有良好的表面质量，不存在线鳞、夹杂、起皮、细裂纹等表面缺陷。

在钢水中通过添加包含Ca元素的CaSiBa线有助于球化硫化物夹杂，且使钢水中的高熔点的Al₂O₃夹杂物变成低熔点的CaO-Al₂O₃夹杂物，从而有利于夹杂物的上浮。

在钢水中通过添加包含B元素的FeB线可以增加奥氏体不锈钢在凝固过程中的形核点，且可以增加晶界强度，从而可以防止由于奥氏体和铁素体相界之间的塑性不同而造成的钢板表面缺陷。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的制造奥氏体不锈钢钢板的方法流程示意图；

图2为本发明的第一个实施例得到的表面质量无缺陷的奥氏体不锈钢钢板的照片；

图3为与本发明的第一个实施例进行对比的实施例得到的表面质量有缺陷的奥氏体不锈钢钢板的照片；

图4为本发明的第二个实施例得到的表面质量无缺陷的奥氏体不锈钢钢板的照片；

图5为与本发明的第二个实施例进行对比的实施例得到的表面质量有缺陷的奥氏体不锈钢钢板的照片；

图6为本发明的第三个实施例得到的表面质量无缺陷的奥氏体不锈钢钢板的照片；

图7为本发明的第四个实施例得到的表面质量无缺陷的奥氏体不锈钢钢板的照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

图1为本发明的一个实施例的制造奥氏体不锈钢钢板的方法流程示意图。如图1所示，包括：执行步骤S201，在钢水冶炼过程中，依次采用氩氧脱碳和真空吹氧脱碳的双联脱氧工艺，在氩氧脱碳工艺中采用Si进行脱氧，在真空吹氧脱碳工艺中采用Si和Al进行复合脱氧，同时调整钢水的化学成分，使其铁素体δ的含量小于3％；执行步骤S202，在钢板热轧过程中，出钢温度为1200～1280℃，加热时间按1～1.5min/mm钢坯厚度来确定。

在本发明中，铁素体δ的百分比含量与各化学成分之间的计算公式为：δ＝3×(Mo+Cr)+4.5×Si-2.8×Ni-1.8×Mn-88×(C+N)-18.5。

实施例1

在本实施例中，奥氏体不锈钢钢板的化学成分的质量百分比如下：

C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Mo	N	O
										0.029	1.8	0.41	0.001	0.03	17.8	11.9	2.01	0.035	0.003

其余为Fe和其他不可避免的杂质

在钢水冶炼过程中，依次采用氩氧脱碳(AOD)和真空吹氧脱碳(VOD)的双联脱氧工艺，在AOD工艺中采用Si进行脱氧，在VOD工艺中采用Si和Al进行复合脱氧，同时调整钢水的化学成分，使其铁素体δ的含量小于3％。

在本实施例中，AOD工艺后的Si含量控制为0.15％，VOD工艺中Al的添加量控制为0.9kg/吨钢，全氧含量控制为0.003％。

在本实施例中，在VOD工艺后期向钢水中分别还加入CaSiBa线和FeB线，使钢水中Ca的质量百分比达到0.005％，B的质量百分比达到0.002％。

在本实施例中，在出钢前还用氩气对钢水进行20min的软搅拌，随后浇铸成200mm厚的连铸坯。连铸坯经过修磨后在1250℃被加热，加热时间为240min，进行热轧。经过退火酸洗后冷轧得到表面质量无缺陷的奥氏体不锈钢钢板，如图2所示。

为了进行对比，将修磨后的连铸坯在1300℃加热，加热时间为450min，则经过热轧退火酸洗后在钢板表面出现条状缺陷，冷轧后会出现起皮，从而得不到表面质量无缺陷的奥氏体不锈钢钢板，如图3中圆圈处所示。

实施例2

C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Mo	N	O
										0.022	1.65	0.48	0.001	0.02	16.1	10.2	2.3	0.061	0.0038

其余为Fe和其他不可避免的杂质

在钢水冶炼过程中，依次采用AOD和VOD的双联脱氧工艺，在AOD工艺中采用Si进行脱氧，在VOD工艺中采用Si和Al进行复合脱氧，同时调整钢水的化学成分，使其铁素体δ的含量小于3％。

在本实施例中，AOD工艺后的Si含量控制为0.25％，VOD工艺中Al的添加量控制为3.5kg/吨钢，全氧含量控制为0.0038％。

在本实施例中，在VOD工艺后期向钢水中分别还加入CaSiBa线和FeB线，使钢水中Ca的质量百分比达到0.007％，B的质量百分比达到0.0011％。

在本实施例中，在出钢前还用氩气对钢水进行35min的软搅拌，随后浇铸成200mm厚的连铸坯。连铸坯经过修磨后在1255℃被加热，加热时间为240min，进行热轧。经过退火酸洗后冷轧得到表面质量无缺陷的奥氏体不锈钢钢板，如图4所示。

为了进行对比，将钢水的化学成分的质量百分比调整如下：

C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Mo	N	O
										0.017	1.21	0.52	0.002	0.02	16.1	10.05	2.01	0.03	0.005

其余为Fe和其他不可避免的杂质

然后采用同样的工艺进行冶炼、浇铸、轧制，其中在VOD工艺后期向钢水中分别还加入CaSiBa线和FeB线，使钢水中Ca的质量百分比达到0.006％，B的质量百分比达到0.002％。所得到的奥氏体不锈钢钢板的表面出现了线状裂纹，如图5中圆圈处所示。

实施例3

C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Mo	N	O
										0.012	1.00	0.8	0.003	0.02	18.8	12.6	1.5	0.07	0.004

其余为Fe和其他不可避免的杂质

在本实施例中，AOD工艺后的Si含量控制为0.17％，VOD工艺中Al的添加量控制为0.7kg/吨钢，全氧含量控制为0.004％。

在本实施例中，在VOD工艺后期向钢水中分别还加入CaSiBa线和FeB线，使钢水中Ca的质量百分比达到0.008％，B的质量百分比达到0.0029％。

在本实施例中，在出钢前还用氩气对钢水进行17min的软搅拌，随后浇铸成200mm厚的连铸坯。连铸坯经过修磨后在1260℃被加热，加热时间为220min，进行热轧。经过退火酸洗后冷轧得到表面质量无缺陷的奥氏体不锈钢钢板，如图6所示。

实施例4

C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Mo	N	O
										0.025	1.7	0.5	0.002	0.028	16.5	10.5	2.5	0.04	0.035

其余为Fe和其他不可避免的杂质

在本实施例中，AOD工艺后的Si含量控制为0.2％，VOD工艺中Al的添加量控制为0.65kg/吨钢，全氧含量控制为0.0035％。

在本实施例中，在VOD工艺后期向钢水中分别还加入CaSiBa线和FeB线，使钢水中Ca的质量百分比达到0.006％，B的质量百分比达到0.0016％。

在本实施例中，在出钢前还用氩气对钢水进行25min的软搅拌，随后浇铸成200mm厚的连铸坯。连铸坯经过修磨后在1266℃被加热，加热时间为230min，进行热轧。经过退火酸洗后冷轧得到表面质量无缺陷的奥氏体不锈钢钢板，如图7所示。

本发明在钢水冶炼过程中，依次采用氩氧脱碳和真空吹氧脱碳的双联脱氧工艺，并调整钢水的化学成分，使其铁素体δ的含量小于3％。另外相对应的热轧过程的出钢温度和加热时间进行控制，使得本发明的奥氏体不锈钢钢板具有良好的表面质量，不存在线鳞、夹杂、起皮、细裂纹等表面缺陷。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种奥氏体不锈钢钢板，其化学成分的质量百分比为：

C：≤0.03，

Si：0.3～1.0，

Mn：0.8～2.0，

S：≤0.003，

P：≤0.03，

Cr：16.0～20.0，

Ni：10.0～14.0，

Mo：1.0～3.0，

N：≤0.08，

O：≤0.004，和

可选的，0.005～0.01的Ca和/或0.001～0.003的B，

其余为Fe和其他不可避免的杂质；

所述钢板中Ni、Mn、N、C、Cr、Mo和Si的质量百分比还需满足使所述钢板中铁素体δ的含量小于3％。

2.一种制造如权利要求1所述的奥氏体不锈钢钢板的方法，包括：

在钢水冶炼过程中，依次采用氩氧脱碳和真空吹氧脱碳的双联脱氧工艺，在氩氧脱碳工艺中采用Si进行脱氧，在真空吹氧脱碳工艺中采用Si和Al进行复合脱氧，同时调整钢水的化学成分，使其铁素体δ的含量小于3％；

在钢板热轧过程中，出钢温度为1200～1280℃，加热时间按1～1.5min/mm钢坯厚度来确定。

3.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢钢板的制造方法，其特征在于，所述氩氧脱碳工艺后的Si含量控制为0.05～0.30％。

4.根据权利要求2或3所述的奥氏体不锈钢钢板的制造方法，其特征在于，所述真空吹氧脱碳工艺中Al的添加量控制为≤4.5kg/吨钢。

5.根据权利要求4所述的奥氏体不锈钢钢板的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括在真空吹氧脱碳工艺后期，在钢水中加入CaSiBa线。

6.根据权利要求5所述的奥氏体不锈钢钢板的制造方法，其特征在于，所述CaSiBa线使钢水中Ca的质量百分比达到0.005～0.01。

7.根据权利要求4所述的奥氏体不锈钢钢板的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括在真空吹氧脱碳工艺后期，在钢水中加入FeB线。

8.根据权利要求7所述的奥氏体不锈钢钢板的制造方法，其特征在于，所述FeB线使钢水中B的质量百分比达到0.001～0.003。

9.根据权利要求5或6所述的奥氏体不锈钢钢板的制造方法，其特征在于，在真空吹氧脱碳工艺结束后，采用氩气对钢水进行15～40min的软搅拌。