CN104722586A - 采用具有双辊的带材铸造机制造薄马氏体不锈钢板的方法及由其制造的薄马氏体不锈钢板 - Google Patents

Abstract

提供一种采用具有双辊的带材铸造机制造薄马氏体不锈钢板的方法及通过该方法制造的薄马氏体不锈钢板。本发明提供一种通过使用包括一对旋转的带材铸造辊的带材铸造机铸造薄的铸造带材并热轧所述薄的铸造带材以制造薄马氏体不锈钢板的方法及通过该方法制造的薄马氏体不锈钢板，其中，在热轧过程中，满足条件(a)和(b)中的任意一个：(a)轧辊的弯曲力：30至500kN(b)轧辊的顶部的尺寸：50至250μm。

Description

采用具有双辊的带材铸造机制造薄马氏体不锈钢板的方法及由其制造的薄马氏体不锈钢板

相关申请的相互参引

本申请要求于2013年12月24日提交至韩国知识产权局的第10-2013-0162513号韩国专利申请和于2014年12月9日提交至韩国知识产权局的第10-2014-0176193号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引证的方式纳入本申请中。

背景技术

本公开涉及采用具有双辊的带材铸造机制造薄马氏体不锈钢板的方法及通过该方法制造的薄马氏体不锈钢板。

马氏体不锈钢在抗腐蚀性、硬度和耐磨性方面是优异的，并因此被用于各种物品和工具，特别是用于剃须刀、解剖刀、一般厨房刀具、剪刀等。马氏体不锈钢通常是通过连续铸造过程将钢液形成钢锭或板坯，并再加热和热轧所述钢锭或板坯而制得，而所述热轧钢的微观结构可具有马氏体相、回火马氏体相、铁素体相和残余奥氏体相。这种形成为盘卷的热轧钢通过用于退火热轧钢的分批退火处理转变为铁素体和碳化物并软化，并且，通过热轧和退火得到的软材料可经历用于除去热轧和退火期间形成的氧化层的酸洗处理。酸洗之后，该软材料通过冷轧之后的热处理过程和产品的处理转化为马氏体钢。

用于生产高质量金属工具的钢需要较高等级的硬度，并且通过所述用于生产高质量金属工具的钢中形成的马氏体微观结构可实现这种高等级的硬度。马氏体微观结构是当高温奥氏体被快速冷却时产生的非常硬的微观结构。随着溶于具有高温的奥氏体中的碳的含量的增加，溶于马氏体中的碳的含量增加，因此马氏体的硬度也增大。因此，为了制造具有高等级的硬度的马氏体不锈钢，钢中应含有尽可能多的碳。

然而，为了制造这种马氏体钢，其中的碳含量应该增加，但在此情况下，可能会严重地产生偏析并降低铸造效率。例如，固-液区增加。另外，钢锭铸造主要用于铸造马氏体钢，但是，由于作为间隙颗粒形成的粗沉淀物和慢冷却速度引起的中心偏析，钢锭铸造可导致后处理过程中的质量的下降，从而引起很多困难。为了解决此问题，采用带材铸造处理代替钢锭铸造，在此情况下，由于中心偏析被抑制，并减少了初始间隙颗粒中的碳化铬沉淀物，可提高钢的质量，并且带材铸造处理被认为是一种值得注意的方法。

通常，在带材铸造中，钢液1被置于钢包2中，放置的钢液1被引入中间包3，钢液1通过入口喷嘴4被供给至一个集液槽，所述集液槽为由带材铸造辊5和边缘挡板6所限定的空间，使钢液1穿过带材铸造辊5之间以制造薄铸造带材7。然后，在带材铸造辊5上面设置一个半月挡板8以防止钢液的氧化，并将适合的气体注入集液槽以维持预先设定的气氛。从带材铸造辊5相遇处的轧缝9被抽出的所制得的薄铸造带材7通过轧辊10被轧制，并通过冷却处理由卷绕装置11卷曲并被制造为薄钢板。

然后，在用于由钢液直接制造具有10mm或更小的厚度的薄钢板的双辊型薄带材铸造处理中，以提高的产率、通过入口喷嘴提供在内部水冷却的以高速度、相反方向旋转的双辊之间的钢液以制造具有预期的厚度而无任何裂缝的薄板是一个重要的技术方法。

此外，为了通过提供一种双辊型带材铸造处理来制造脆的高碳马氏体不锈钢，铸造技术是重要的，但是，降低热轧过程中产生的边缘裂缝的发生率是更重要的，并且，开发一种边缘质量可通过最小化引起边缘裂缝的拉伸应力提高的经济的铸造方法是必要的。

发明内容

本公开的一方面提供一种通过在使用双辊型带材铸造机和热扎辊制造薄马氏体不锈钢板中控制扎辊的弯曲力来制造具有优异的边缘质量的薄马氏体不锈钢板的方法，以及通过该方法制造的薄马氏体不锈钢板。

本公开的一方面还提供一种通过使用包括一对旋转的带材铸造辊的带材铸造机铸造薄的铸造带材并热轧所述薄的铸造带材以制造薄马氏体不锈钢板的方法，其中，在热轧过程中，满足条件(a)和(b)中的任意一个：

(a)轧辊的弯曲力：30至500kN

(b)轧辊的顶部(crown)的尺寸：50至250μm。

本公开的另一方面提供一种薄不锈钢板，包括：0.3wt％至0.8wt％的C、12.0wt％至16.0wt％的Cr、0.2wt％至1.0wt％的Si、0.2wt％至1.0wt％的Mn、0.2wt％至1.0wt％的Ni、0.01wt％至0.1wt％的N、0.03wt％或更少的P和0.03wt％或更少的S，并且还包含Fe和其他不可避免的杂质，其中边缘裂缝的尺寸是30mm。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述将更清楚地理解本公开的以上和其他方面、特征和其他优点，其中：

图1为示出双辊型带材铸造方法的示意图；

图2为示出薄铸造带材的轧制的图形；

图3为通过观察根据本公开的一个实施方案的发明实施例3获得的图片；以及

图4为通过观察背离本公开的范围的对比实施例3获得的图片。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施方案。然而，本公开可以很多不同的形式实现，并且不应被理解为局限于本文中所阐述的实施方案。然而，提供这些实施方案使得本公开将是透彻的和完整的，并且将充分地向本领域技术人员传达本公开的范围。

在附图中，为了清楚起见，要素的形状和尺寸可能被放大，并且通篇将使用相同的参考编号来表示相同或相似的要素。

本公开的一个实施方案提供一种通过使用包括一对旋转的带材铸造辊的带材铸造机铸造薄的铸造带材并热轧所述薄的铸造带材以制造薄马氏体不锈钢板的方法，其中，在热轧过程中，满足条件(a)和(b)中的任意一个：

(a)轧辊的弯曲力：30至500kN

(b)轧辊的顶部的尺寸：50至250μm。

在制造薄马氏体不锈钢板的方法的一个实例中，如图1所示，将经历过精炼处理的钢液1置于钢包2中，放置的钢液1被引入中间包3，钢液1通过入口喷嘴4被供给至一个集液槽，所述集液槽为由带材铸造辊5和边缘挡板6所限定的空间，并使钢液1穿过带材铸造辊5之间以制造薄铸造带材7。所制得的薄铸造带材7通过轧辊10被轧制，并通过冷却处理由卷绕装置11卷曲并被制造为薄钢板。

在使用双辊带材铸造法铸造马氏体不锈钢时，缺陷率升高的主要原因之一是边缘的裂缝引起边缘质量的下降。由于高碳引起的粒间碳化物的产生，马氏体钢具有低的高温韧性，并且因而对裂缝敏感。因此，边缘裂缝容易产生于使用带材铸造方法轧制铸件的过程中，并且，当铸件的形状被设置或被绕成卷时，裂缝可通过轧制装置与缠绕装置之间的拉伸力扩散，引起带材断裂的危险。

边缘裂缝是由薄铸造带材的形状的差异、局部过度冷却的金属引起的凝壳和轧制条件引起的，本公开基本上解决了由除薄铸造带材引起的一个因素之外的轧制引起的问题。通常，用于热轧的轧辊具有一个用于控制轧辊的弯曲变化的弯曲单元。此外，通常，当弯曲单元的弯曲力降低时，薄铸造带材的边缘的压下率(reduction ratio)增加，并且如果弯曲单元的弯曲力增大，则边缘的压下率降低。

图2为示意性地示出在薄铸造带材被轧制的状态下的图，并且根据本公开，通过如图2所示的弯曲力的控制，薄铸造带材的顶部沿横向均匀地被轧制。更详细地，在热轧过程中，轧辊的弯曲力被控制在30至50kN。当弯曲力小于30kN时，施加于边缘的压下率过度增加，以致产生边缘波浪或变形，使轧制控制不稳定，当弯曲力超过500kN时，小的压下率被施加于边缘，边缘的长度的延长小于薄铸件的中心部，以致边缘产生拉伸应力，容易引起边缘裂缝。因此，优选地，本公开所建议的轧辊的弯曲力在30kN至500kN的范围内，并且，优选地，轧辊的弯曲力在30kN至300kN的范围内以通过边缘裂缝的减少实现优异的边缘质量。更优选地，轧辊的弯曲力更优选地在30kN至150kN的范围内，且最优选地，轧辊的弯曲力在30kN至100kN的范围内。同时，上述边缘波浪意指由于高的压下率被施加于边缘使得边缘的长度被延伸得长于中心部位，因此边缘具有波形，并且变形是指由施加于边缘的压下率之间的差异导致的边缘的轧制速度之间的不同而产生的缺陷。

优选地，将均一的压下率施加于薄铸造带材的中心部位和边缘以控制轧辊的顶部尺寸为50μm至250μm，以保证优异的边缘质量。当轧辊的顶部尺寸小于50μm时，易产生边缘裂缝，导致产率的降低，当轧辊的顶部尺寸超过250μm时，由边缘波浪或变形引起的蛇纹标记的产生可能使铸造过程停止。轧辊的顶部尺寸是指薄铸造带材的边缘和中心之间的高度差h。因此，优选地，本公开所建议的轧辊的顶部尺寸的范围为50μm至250μm，且优选地，轧辊的顶部尺寸的范围为50μm至200μm以实现优异的边缘质量。更优选地，轧辊的顶部尺寸的范围更优选地为50μm至150μm，且最优选地，轧辊的顶部尺寸的范围为50μm至100μm。

同时，根据本公开，不特别限制薄不锈钢板的合金成分，只要该薄不锈钢板具有良好的马氏体微观结构，但是，优选地，该薄不锈钢板包括0.3wt％至0.8wt％的C、12.0wt％至16.0wt％的Cr、0.2wt％至1.0wt％的Si、0.2wt％至1.0wt％的Mn、0.2wt％至1.0wt％的Ni、0.01wt％至0.1wt％的N、0.03wt％或更少的P和0.03wt％或更少的S，并且还包括Fe和其他不可避免的杂质。下文中，将描述本公开建议的合金成分。

C:0.3wt％至0.8wt％

碳(C)是一种提高马氏体不锈钢的硬度的元素，且包括0.3wt％或更多的碳以保证剃刀钢所需的600Hv或更高的硬度。随着碳含量的增加，通过热处理生产的马氏体的硬度提高，但碳化物的含量也增加，且因此抗腐蚀性和冷却处理效率降低，因此，优选地包括0.8wt％或更少的碳。

Cr:12.0wt％至16.0wt％

铬(Cr)是一种被添加以提高马氏体不锈钢的抗腐蚀性的元素，并且，仅在基体微观结构的铬的含量为12wt％或更多的情况下，可致密地形成氧化铬膜以提高抗腐蚀性。此外，通过防止大量的碳化物形成而降低铬含量，优选地添加12.5wt％或更多的Cr以进一步提高由于氧化铬膜的形成引起的抗腐蚀性。同时，由于当铬含量超过16wt％时，抗腐蚀性提高，但由热处理生产的马氏体的硬度降低，因此铬的含量优选地为16wt％或更少。

Si:0.2wt％至1.0wt％

硅(Si)是一种为了脱氧的目的被添加的元素，并且由于当硅含量为0.2wt％或更少时，不能充分地获得该脱氧作用，因此硅含量优选地为0.2wt％或更多。同时，由于当硅含量超过1.0wt％时，冷却处理效率显著降低，因此硅含量优选地为1.0wt％或更少。

Mn:0.2wt％至1.0wt％

锰(Mn)是一种为了脱氧和提高氮的溶解的目的而被添加的元素，由于当锰含量为0.2wt％或更少时，脱氧作用不充分，因此锰含量优选地为0.2wt％或更多。同时，由于当锰含量为1.0wt％时，抗腐蚀性低，因此锰含量优选地为1.0wt％或更少。

Ni:0.2wt％至1.0wt％

镍(Ni)是一种被添加至马氏体不锈钢中以提高基体材料的抗腐蚀性而不形成碳化物的元素。优选地添加0.2wt％或更多的镍以充分地获得抗腐蚀性。同时，当镍(Ni)含量超过1.0wt％时，在强化热处理后形成过量的残余奥氏体，从而不能获得高等级的硬度。尽管在通过强化热处理期间的奥氏体化温度和时间条件进行的强化热处理之后，根据相关领域的马氏体不锈钢的微观结构的抗腐蚀性被显著改变，但是根据本公开，添加0.2wt％至1.0wt％的镍弥补了所述不足，特别地，提高了诸如点蚀或隙间腐蚀的局部抗腐蚀性。

N:0.01wt％至0.1wt％

氮(N)是一种被添加以通过强化热处理提高硬度并改善抗点蚀和隙间腐蚀的元素。优选地添加0.01wt％的氮以获得所述作用，但是由于当氮含量超过0.1wt％时，在铸造处理过程中产生氮气泡而形成气孔或针孔，因此氮含量的范围优选地为0.01wt％至0.1wt％。

P:0.03wt％或更少

磷(P)是一种作为钢的杂质存在的元素，且由于若磷(P)含量过量，则存在粒间晶体且热处理性能下降，因此该上限被限定为0.03wt％或更少。

S:0.03wt％或更少

硫(S)是一种作为钢的杂质(类似磷)存在的元素，且由于如果硫含量过量，硫存在于粒间晶体或硫化物中而使热处理效率降低，因此该上限被限定为0.03wt％。

依照如上述提供的根据本公开的制造薄马氏体不锈钢板的方法，在热轧过程中，薄铸造带材的中心部位和边缘的压下率之间的差为0.8wt％或更少，从而能够提供非常均一的压下率，因此，可产生30mm或更小的边缘裂缝或不产生边缘裂缝，使其能够获得相当优异的边缘质量。通常，在制造马氏体不锈钢时，可产生60mm或更小的边缘裂缝，因此，在考虑薄钢板的边缘被切掉约60mm时，可看出本公开的方法获得了非常优异的边缘质量。

在下文中，将详细描述本公开的示例性实施方案。同时，本公开的以下实施方案仅是用于详细描述本公开的实施例，而不限制本公开的范围。

(第一实施方案)

通过采用双辊型带材铸造方法，从0.65wt％的C、13.5wt％的Cr、0.3wt％的Si、0.65wt％的Mn、0.2wt％的Ni、0.03wt％的N、0.02wt％的P和0.001wt％的S、Fe和其他不可避免的杂质中获得薄铸造带材。所述薄铸造带材的宽为1300mm，所述薄铸造带材的厚度为3.0mm，且所述薄铸造带材被热轧和卷曲，并被制造为具有2mm厚度的薄钢板。同时，在热轧过程中，如表1所示，轧辊的弯曲力被控制，且轧辊的顶部尺寸为30μm。以此方式，对于所制造的薄钢板，观察到超过30mm的边缘裂缝、边缘波浪、变形和薄钢板的中心部位与边缘的压下率之间的差，结果示于表中。

表1

由表1可见，在满足本公开所建议的弯曲力条件的发明实施例1至5中，提供了均一的压下率以致不产生超过30mm的裂缝，并且表面质量优异，并且不产生边缘波浪或变形从而获得优异的形状质量。

然而，在没有达到本公开所建议的弯曲力的条件的对比实施例1和2中，高的压下率被提供至边缘，未产生边缘裂缝，但是由于过高的压下率而产生了边缘波浪和变形。

同时，在超过本公开所建议的弯曲力的对比实施例3和4中，可看到，当与中心部位相比较低的压下率被提供至边缘时，产生了边缘裂缝，且特别地，在对比实施例4中，严重地产生了边缘裂缝以致产生带材断裂。

图3和4示出通过观察发明实施例3和对比实施例3的薄钢板获得的图片。由图3和4可见，可看到，在满足本公开的条件的发明实施例3中，没有产生边缘裂缝，从而边缘的质量是优异的，但是，在对比实施例3中可见，由于提供了过大的弯曲力，产生了边缘裂缝。

(第二实施方案)

以与第一实施方案相同的条件制造薄钢板，不同在于设定弯曲力为600kN且控制轧辊的顶部为如表2中所示的值，对于所制造的薄钢板，观察到超过30mm的边缘裂缝、边缘波浪和变形，结果示于表2中。

表2

如由表2所见，在满足本公开所建议的轧辊的顶部尺寸条件的发明实施例6至11中，提供了均一的压下率以致不产生超过30mm的边缘裂缝，并且表面质量优异，并且不产生边缘波浪或变形，从而获得优异的形状质量。

然而，可见到在没有达到本公开所建议的轧辊的顶部尺寸条件的对比实施例5和6中，由于与中心部位相比较低的压下率被提供至边缘，产生了边缘裂缝，并且，在超过了本公开所建议的轧辊的顶部尺寸条件的对比实施例8中可见，由于高的压下率被提供至边缘，没有产生边缘裂缝，但由于过高的压下率产生了边缘波浪和变形。

根据本公开，通过有效减少在使用带材铸造机制造薄马氏体不锈钢板的热轧制过程中容易产生的边缘裂缝，能够制造具有优异的边缘质量的马氏体不锈钢板。

Claims (6)

1.一种通过使用包括一对旋转的带材铸造辊的带材铸造机铸造薄的铸造带材并热轧所述薄的铸造带材以制造薄马氏体不锈钢板的方法，其特征在于，在热轧过程中，满足条件(a)和(b)中的任意一个：

(a)轧辊的弯曲力：30至500kN

(b)轧辊的顶部的尺寸：50至250μm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轧辊的弯曲力为30至300kN。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轧辊的顶部的尺寸为50至200μm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄不锈钢板包含：0.3wt％至0.8wt％的C、12.0wt％至16.0wt％的Cr、0.2wt％至1.0wt％的Si、0.2wt％至1.0wt％的Mn、0.2wt％至1.0wt％的Ni、0.01wt％至0.1wt％的N、0.03wt％或更少的P和0.03wt％或更少的S，并且还包含Fe和其他不可避免的杂质。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在热轧过程中，所述薄的铸造带材的中心部位和边缘的压下率之间的差值为0.8％或更小。

6.一种薄马氏体不锈钢板，包含0.3wt％至0.8wt％的C、12.0wt％至16.0wt％的Cr、0.2wt％至1.0wt％的Si、0.2wt％至1.0wt％的Mn、0.2wt％至1.0wt％的Ni、0.01wt％至0.1wt％的N、0.03wt％或更少的P和0.03wt％或更少的S，并且还包含Fe和其他不可避免的杂质，其中边缘裂缝的尺寸是30mm。