CN102534399A

CN102534399A - 一种经济型低铬铁素体不锈钢及其制造方法

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Publication number: CN102534399A
Application number: CN2012100200329A
Authority: CN
Inventors: 林刚; 李步明; 沈继程; 王如萌; 江来珠
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-01-29
Filing date: 2012-01-29
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种经济型低铬铁素体不锈钢，其各化学元素质量百分配比为：C：0.02～0.035％；Mn≤0.5％；Si≤0.5％；Cr：14.0～16.0％；N：0.01～0.03％；B：0.001～0.002％；V：0.05～0.1％；且0.04％＜(C+N)＜0.06％；余量为Fe和其他不可避免的杂质。本发明还提供了该经济型低铬铁素体不锈钢的热轧产品的制造方法，依次包括下列步骤：冶炼，连铸钢坯，热轧，酸洗，得到热轧产品；以及其相应的冷轧产品的制造方法，依次包括下列步骤：冶炼，连铸钢坯，热轧，酸洗，冷轧，退火，酸洗，得到冷轧产品。

Description

一种经济型低铬铁素体不锈钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种钢种及其制造方法，尤其涉及一种铁素体不锈钢及其制造方法。

背景技术

不锈钢因其表面光亮给人以洁净的感觉，并且具有良好的耐腐蚀性能、高强度、质地坚硬等优点，逐渐成为餐厨具制品的优良原材料。

SUS430、SUS410等中低铬铁素体不锈钢是近几年市场上最为常见的铁素体不锈钢。此类钢种以其成本低，冲压性能优良的优势，广泛用于制品等行业，特别是在餐厨具行业应用比例最大，其市场占有量还在不断增加。由此可见，成本低性能优的铁素体不锈钢必将越来越受到市场青睐。

表1列出了目前常用的中低铬铁素体不锈钢的化学成分。从表1中可以看出这些铁素体不锈钢的铬含量范围较宽，并且其上限较高。对于制品用不锈钢材料，铬含量较低时(≤14％)，其耐腐蚀性能较差，使得其使用寿命较短。另外，由于其耐蚀性能较差，铬离子析出超标，这样就很难满足食品安全性能要求，长期使用这样的餐具对人体健康安全构成威胁。当铬含量较高时(≥16％)，其耐腐蚀性能较优。但是，高铬含量的不锈钢其合金成本和制造成本均会明显提高。

此外，表1中的各专利文献公开的合金中，C、N元素的范围较宽，而C和N的含量过高时会降低铁素体不锈钢的耐腐蚀性能和热加工性能，而过低时则会降低塑性和增加生产难度。

另外，从表1中可以看出，大多数专利文献公开的技术方案是通过控制较低的C、N含量并添加较多的Nb、Ti、V、Al、稀土等元素的方法来保证材料的塑性和耐腐蚀性能的，但上述这些合金元素过多会明显提高材料的合金成本和制造成本。

表1.(wt％)

发明内容

本发明的目的在于提供一种经济型低铬铁素体不锈钢及其制造方法，使用该方法制造的经济型低铬铁素体不锈钢应当具有优良的耐腐蚀性能、热加工性能以及力学性能；此外，该经济型低铬铁素体不锈钢还应当满足制造工艺简单，生产成本低的要求。

根据上述发明目的，本发明提供了一种经济型低铬铁素体不锈钢，其各化学元素质量百分配比为：

C：0.02～0.035％；

Mn≤0.5％；

Si≤0.5％；

Cr：14.0～16.0％；

N：0.01～0.03％；

B：0.001～0.002％；

V：0.05～0.1％；

且0.04％＜(C+N)＜0.06％；

余量为Fe和其他不可避免的杂质。

优选地，所述经济型低铬铁素体不锈钢的各化学元素质量百分配比为：

C：0.025～0.032％；

Mn 0.24～0.031％；

Si 0.26～0.37％；

Cr：14.4～15.8％；

N：0.016～0.028％；

B：0.001～0.0017％；

V：0.05～0.1％；

且0.04％＜(C+N)＜0.06％；

余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所述的经济型低铬铁素体不锈钢的成分设计原理如下：

碳：碳是增加合金强度的元素，对于本技术方案而言，在增加强度的同时，还不能损失材料塑性和耐腐蚀性能，因此发明人将C元素含量控制在0.02～0.035％范围内。

锰：在本技术方案中，锰元素对钢的热塑性起到一定的有利作用，但过多时会降低钢的塑性和耐腐蚀性能，因此发明人将其控制在0.5％以下。

硅：在本技术方案中，硅是作为脱氧剂加入的，但加入过多会硅元素会降低钢种塑性，因此发明人将其控制在0.5％以下。

铬：铬是改善耐蚀性的重要元素。在本技术方案中，发明人通过试验发现，当Cr元素含量低于14％时，钢种的耐腐蚀性能就会较差，不能达到使用要求。但若超过16％时，又会增加合金制造成本，因此将其含量控制在14～16％范围内。

氮：本技术方案中，氮元素可以增加钢种强度，为了保证材料具有优良的塑性和耐腐蚀性能，发明人将氮元素含量控制在0.01～0.03％范围内。

硼：本技术方案通过使用硼来改善材料的热塑性，提高热加工成材率，进一步降低成本。对于本发明所述的不锈钢的合金体系，硼的较适合范围为0.001～0.002％。

钒：在本技术方案中，钒对材料的碳、氮起到稳定的作用，细化组织，可以提高塑性和耐腐蚀性能。发明人通过试验发现，对于本技术方案需要将其控制在0.05～0.1％范围内。

碳+氮：对本技术方案来说，C、N含量的控制是非常关键的。发明人通过试验发现，对于本技术方案所涉及的钢种的合金体系，当C、N含量过低时材料的塑性会较低，且生产成本也会增加；而当C、N过高时材料的耐腐蚀性能和热加工性能均会明显降低。因此，针对本发明钢种合金体系的特点，控制0.04％≤C+N≤0.06％较适合，其目的是既可以保证不锈钢具有满足使用要求的耐腐蚀性能和塑性，又具有较好的热加工性能。

本技术方案中的杂质元素主要是P元素和S元素，其含量均应当尽可能地低。

相应地，本发明还提供了该经济型低铬铁素体不锈钢的热轧产品的制造方法，依次包括下列步骤：冶炼，连铸钢坯，热轧，酸洗，得到热轧产品。

优选地，在上述的经济型低铬铁素体不锈钢的热轧产品的制造方法中，所述冶炼步骤中采用电炉-AOD两步法进行冶炼。

相应地，本发明还提供了该经济型低铬铁素体不锈钢的冷轧产品的制造方法，依次包括下列步骤：冶炼，连铸钢坯，热轧，酸洗，冷轧，退火，酸洗，得到冷轧产品。

从上述技术方案可以看出，无论是热轧产品还是冷轧产品，采用本技术方案制得的经济型低铬铁素体不锈钢产品，在完成热轧后无需进行常规工艺所必须的退火步骤，就可以直接进行酸洗，从而缩短了生产流程，大大降低了生产成本。

优选地，在上述经济型低铬铁素体不锈钢的冷轧产品的制造方法中，所述冶炼步骤中采用电炉-AOD两步法进行冶炼。

优选地，在上述的经济型低铬铁素体不锈钢的制造方法中，所述退火步骤(冷轧后的退火)为：830～860℃，保温1～2分钟。

本发明所述的经济型低铬铁素体不锈钢由于采用了上述技术方案，使得其较之现有的常规低铬铁素体不锈钢具有以下优点：

1.本发明所述的经济型低铬铁素体不锈钢具有优良的耐腐蚀性能、热加工性能以及力学性能，满足了制造餐厨具制品的要求；

2.本发明所述的经济型低铬铁素体不锈钢的制造工艺简单，并且有效地降低了钢种的生产成本。

具体实施方式

实施例1-5

采用下述步骤制备低铬铁素体不锈钢(本案实施例1-5以及对比例1-6中各钢种成分见表2，其中对比例5和6为大生产的常规产品，对比例5为SUS410型不锈钢，对比例6为SUS430型不锈钢)：

(1)用电炉-AOD两步法对原料进行冶炼；

(2)将冶炼得到的钢液连铸成钢坯，钢坯厚200mm；

(3)将钢坯热轧至4mm厚的带钢；

(4)对带钢进行酸洗；

(5)将酸洗后的带钢冷轧至1mm厚；

(6)将带钢在840℃保温1分钟后退火；

(7)对退火后的带钢进行酸洗，从而得到冷轧产品。

在本实施例中，带钢在热轧后不进行退火加工，而是直接对热轧后的带钢进行酸洗、冷轧加工。

表2.(余量为Fe以及除S、P外其他不可避免的杂质)(wt％)

	C	Si	Mn	P	S	Cr	N	V	B	C+N
											实施例1	0.027	0.29	0.28	0.02	0.003	14.4	0.016	0.05	0.001	0.043
实施例2	0.025	0.26	0.24	0.017	0.001	14.5	0.019	0.06	0.0012	0.044
											实施例3	0.032	0.32	0.25	0.017	0.002	14.5	0.017	0.07	0.0013	0.049
实施例4	0.028	0.26	0.24	0.021	0.003	14.6	0.025	0.08	0.0015	0.053
											实施例5	0.029	0.37	0.31	0.019	0.002	15.8	0.028	0.1	0.0017	0.057
对比例1	0.024	0.41	0.32	0.023	0.003	14.7	0.011	0.05	0.0012	0.035
											对比例2	0.034	0.27	0.38	0.021	0.001	14.5	0.033	0.07	0.0015	0.067
对比例3	0.026	0.48	0.30	0.024	0.002	14.3	0.021	0.03	0.0013	0.047
											对比例4	0.023	0.42	0.26	0.021	0.003	14.5	0.027	0.08	0.0007	0.050
对比例5	0.039	0.37	0.35	0.019	0.002	12.3	0.037	/	/	0.076
											对比例6	0.041	0.41	0.42	0.018	0.001	16.3	0.039	/	/	0.080

发明人对实施例1-5以及对比例1-6制得的产品进行了力学性能检测(试验标准：GB/T 228-1987)，同时还按照不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法(试验标准：GB/T 17897-1999)进行了耐腐蚀性能测试，检测结果见表3。

表3.

(斜体加粗的均表示未达到性能要求)

结合表2、表3可以看出，本实施例中的低铬铁素体不锈钢的延伸率均在30％以上，具有良好的塑性；随着V含量的增加，材料的塑性也随之逐渐提高，可见V可以改善塑性，并且当V含量达到0.1％时，材料的塑性基本达到最佳值；随着B元素的加入，材料热塑性得到提高，在热轧时没有边裂缺陷发生。从对比例中可以看出：对比例1中，C+N的含量小于本技术方案的要求，其延伸率较低，塑性较差，很难达到制品使用的要求；而对比例2中，C+N含量大于本技术方案的要求，其耐腐蚀性能较低，使用环境受到限制；对比例3中，V含量低于本技术方案的要求，其塑性和耐腐蚀性能均较低；对比例4的B含量较低，该材料在热轧加工过程中有较多的边裂缺陷产生，成材率低；对比例5为常规410不锈钢，对比例6为常规430不锈钢，其合金体系与本发明所述的低铬铁素体不锈钢的合金体系有显著区别，其合金中不含有V、B元素，但可以看出，410不锈钢耐腐蚀性能较低，430不锈钢的塑性较低，其综合使用性能低于本技术方案所涉及的铁素体不锈钢。

要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种经济型低铬铁素体不锈钢，其特征在于，其各化学元素质量百分配比为：

C：0.02～0.035％；

Mn≤0.5％；

Si≤0.5％；

Cr：14.0～16.0％；

N：0.01～0.03％；

B：0.001～0.002％；

V：0.05～0.1％；

且0.04％＜(C+N)＜0.06％；

余量为Fe和其他不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的经济型低铬铁素体不锈钢，其特征在于，其各化学元素质量百分配比为：

C：0.025～0.032％；

Mn 0.24～0.031％；

Si 0.26～0.37％；

Cr：14.4～15.8％；

N：0.016～0.028％；

B：0.001～0.0017％；

V：0.05～0.1％；

且0.04％＜(C+N)＜0.06％；

余量为Fe和其他不可避免的杂质。

3.如权利要求1或2所述的经济型低铬铁素体不锈钢的制造方法，其特征在于，依次包括下列步骤：冶炼，连铸钢坯，热轧，酸洗，得到热轧产品。

4.如权利要求3所述的经济型低铬铁素体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述冶炼步骤中采用电炉-AOD两步法进行冶炼。

5.如权利要求1或2所述的经济型低铬铁素体不锈钢的制造方法，其特征在于，依次包括下列步骤：冶炼，连铸钢坯，热轧，酸洗，冷轧，退火，酸洗，得到冷轧产品。

6.如权利要求5所述的经济型低铬铁素体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述冶炼步骤中采用电炉-AOD两步法进行冶炼。

7.如权利要求5所述的经济型低铬铁素体不锈钢的制造方法，其特征在于，所述退火步骤为：830～860℃，保温1～2分钟。