CN115976312A

CN115976312A - 一种铁素体不锈钢00Cr17及其加热方法

Info

Publication number: CN115976312A
Application number: CN202211700210.2A
Authority: CN
Inventors: 王婀娜; 刘庭耀; 白青青; 王英虎
Original assignee: Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2022-12-28
Filing date: 2022-12-28
Publication date: 2023-04-18

Abstract

本发明公开了一种铁素体不锈钢00Cr17及其加热方法，涉及钢铁冶金技术领域，所述方法包括：将铁素体不锈钢00Cr17坯料进行加热；将加热后的所述铁素体不锈钢00Cr17坯料进行高压水除鳞形成00Cr17钢材；将所述00Cr17钢材热轧变形至规定尺寸后，风冷至室温；将风冷至室温后的00Cr17钢材进行回火处理后，风冷或空冷至室温。采用本发明的方法极大提高了00Cr17铁素体不锈钢的表面质量，有效消除了材料在加工过程中产生的内应力，获得了有利于提升材料自身性能的再结晶组织。

Description

一种铁素体不锈钢00Cr17及其加热方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种铁素体不锈钢00Cr17及其加热方法。

背景技术

国外发达国家从上世纪70年代就开发成功了304和316的替代品——00Cr17。在80年代以后，以日本为代表的发达国家已大量生产此钢种并应用。但00Cr17铁素体不锈钢热变形时，需要合适的加热温度，来保证00Cr17铁素体不锈钢的表面质量提高成材率，热轧后的回火处理后00Cr17铁素体不锈钢的强韧综合性能较好，适宜后续冷变形及机械加工。

专利CN102363869A，公开了“一种易切削铁素体不锈钢430FM的制造方法”：采用电弧炉初炼钢水，然后在钢包精炼炉和真空吹氧脱碳精炼炉中对钢水进行精炼，从而获得钢，所述钢包含0.10-0.16wt％的C，不超过1.30wt％的Mn，不超过1.00wt％的Si，不超过0.060wt％的P，0.150wt％以上的S，15.00-17.00wt％的Cr，不超过0.60wt％的Ni，0.20-0.60wt％的Mo，0.0005-0.0030wt％的Ca，0.0010-0.0060wt％的稀土元素，余量的铁和不可避免的杂质，并且其中的Mn含量与S含量之比不小于4。

专利CN107475491A，公开了“一种铁素体不锈钢的的热处理工艺”：包括两次退火操作，具体步骤如下所述：A：将需要退火的材料经在900℃下退火2小时，然后进行风冷至室温；B：将冷却至室温的材料在850℃下退火2小时，然后进行风冷至室温。

专利CN110343948B，公开了“一种铁素体不锈钢CB30材料及其热处理工艺”：包括以下步骤：A：将铁素体不锈钢cb30材料升温至770-800℃，然后保温0.5h，使用冷却液进行冷却；B：将冷却后的铁素体不锈钢cb30材料升温至600-650℃，保温30min进行回火处理，保温结束后通过风冷冷却至常温，温度冷却速度需大于等于200℃/min。

上述现有技术中，没有关于生产加热过程的相关描述，有的需要经过两次较高温的退火方式，有的则并不适宜后续冷变形及机械加工。

发明内容

本发明目的在于提供一种铁素体不锈钢00Cr17及其加热方法，极大提高了00Cr17铁素体不锈钢的表面质量，有效消除了材料在加工过程中产生的内应力，获得了有利于提升材料自身性能的再结晶组织。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法，所述方法包括如下步骤：

将铁素体不锈钢00Cr17坯料进行加热；

将加热后的所述铁素体不锈钢00Cr17坯料进行高压水除鳞形成00Cr17钢材；

将所述00Cr17钢材热轧变形至规定尺寸后，风冷至室温；

将风冷至室温后的00Cr17钢材进行回火处理后，风冷或空冷至室温。

在一种可能的实施方式中，所述加热的温度为950-980℃。

在一种可能的实施方式中，所述高压水除鳞的水压范围为16MPa～28MPa。

在一种可能的实施方式中，所述热轧变形的温度为600℃～900℃。

在一种可能的实施方式中，所述热轧变形的终了温度≥600℃。

在一种可能的实施方式中，所述回火的条件包括：

回火温度为800-830℃；保温时间为0.5～1h。

根据本公开的一个方面，提供一种铁素体不锈钢00Cr17，所述铁素体不锈钢00Cr17的化学成分及质量百分含量包括：

C：≤0.02wt％；Si：0.2-0.5wt％；Mn：≤0.15wt％；P：≤0.04wt％；S：≤0.01wt％；

Cr：16.8-18.5wt％；N：≤0.015wt％；余量为Fe和不可避免的杂质。

在一种可能的实施方式中，所述铁素体不锈钢00Cr17的成材率≥97％。

本发明的技术效果和优点：

本发明的一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法，通过在特定的温度段加热后热轧+回火，可以提高00Cr17铁素体不锈钢的表面质量，可以消除材料在加工过程中产生的内应力，可以获得有利于提升材料自身性能的再结晶组织，可以将00Cr17的成材率提高到95％以上。该方法科学合理、经济高效、简易操作。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明示例性实施例的一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法流程图；

图2为本发明示例性实施例的铁素体不锈钢00Cr17在不同温度下的断面收缩率及抗拉强度随温度变化的曲线图；

图3为本发明示例性实施例1中第(1)种加热工艺下的成品实物图；

图4为本发明示例性实施例1中第(2)种加热工艺下的成品实物图；

图5为本发明示例性实施例1中第(3)种加热工艺下的成品实物图；

图6为本发明示例性实施例1中第(1)种加热工艺下的成品晶粒图；

图7为本发明示例性实施例1中第(2)种加热工艺下的成品晶粒图；

图8为本发明示例性实施例1中第(3)种加热工艺下的成品晶粒图；

图9为本发明示例性实施例2中第(1)种加热工艺下的成品晶粒图；

图10为本发明示例性实施例2中第(2)种加热工艺下的成品晶粒图；

图11为本发明示例性实施例2中第(3)种加热工艺下的成品晶粒图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明示例性实施例的一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法流程图，如图1所示，本发明示例性实施例提供了一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法，包括如下步骤：

步骤S1、加热铁素体不锈钢00Cr17坯料至950℃～980℃；

铁素体不锈钢00Cr17的最佳轧制温度在600℃～900℃、1050～1350℃。图2为本发明的铁素体不锈钢00Cr17在不同温度下的断面收缩率和抗拉强度随温度变化的曲线图，如图2所示，00Cr17铁素体不锈钢的抗拉强度在随温度升高而下降；断面收缩率随拉伸温度升高的变化规律较为复杂：在600～900℃时断面收缩率大于60％；950℃和1000℃时的断面收缩率均低于60％，在900～1050℃温度区间出现了明显的脆性区；随着温度的进一步升高，至1050℃后断面收缩率又大于60％，又获得了较好的塑性；当温度大于1350℃时断面收缩率又低于60％，塑性迅速下降。即00Cr17铁素体不锈钢的热塑性存在4个特征温度区间：(1)600～900℃的低温塑性区；(2)900～1050℃的中温脆性区；(3)1050～1350℃的高温塑性区；(4)1350℃以上的高温脆性区。

但由于钢坯加热轧制过程中的加热温度越高，再结晶后形成的晶粒会越粗大；同时高温会使钢材的强度变低，与磨具接触过程中易产生划伤；另外加热温度越高，所损耗的燃料也越多。出于上述原因，本实施例中，将铁素体不锈钢00Cr17的轧制温度设置在600℃～900℃。

同时，为避免结晶后形成的晶粒粗大，铁素体不锈钢00Cr17的初始加热温度亦不宜过高，优选的，本实施例中对加热铁素体不锈钢00Cr17坯料加热时，将坯钢的出炉温度控制在950℃～980℃。其理由如下：坯钢出炉后还需进行高压水除磷等操作，在此过程中，坯钢的温度通常会下降80℃～100℃，至开始热轧时，其温度已降至850℃～900℃,刚好位于600℃～900℃的最佳轧制范围之内。而铁素体不锈钢00Cr17在轧制过程中温度仍然在持续下降，因此，为保证轧制过程中铁素体不锈钢00Cr17始终处于最佳轧制温度，至终轧结束应保证铁素体不锈钢00Cr17的温度不低于600℃。

进一步的，坯料的加热时间的计算公式为：T＝ad；其中a表示加热系数，单位为mm/s(a＝15～20)，d表示坯料的边长，单位为mm，T表示坯料的加热时间，单位为s；例如，选取尺寸为150mm*150mm的方形坯料，则其加热时间为(15～20)*150秒，即为37.5～50分钟。

具体的，该实施步骤可在步进加热炉中完成。

步骤S2、对加热完成后的铁素体不锈钢00Cr17坯料进行高压水除鳞形成00Cr17钢材；

由于在热轧钢材生产过程中，钢坯表面的炉生氧化铁皮是影响钢材表面质量的主要原因之一，由于它的存在，使钢材表面产生凹坑、麻点、氧化铁压入等多种产品缺陷。因此，为避免上述问题，本步骤中需要对除去钢坯表面的氧化铁皮。示例性的，除鳞方式可以为高压水除磷：钢坯从加热炉中出炉后，其表面覆盖的氧化铁皮急速冷却，炉内生成的氧化铁皮呈现网状裂纹。在高压水的喷射之下，氧化铁皮表面局部急冷，产生很大收缩，从而使氧化铁皮裂纹扩大，经高压水流的冲击，在裂纹中高压水的动压力变成流体的静压力而打入氧化铁皮底部，使氧化铁皮从钢坯表面剥落，达到了清除氧化铁皮的目的。具体的，高压水除鳞的水压范围约为16MPa～28MPa。

具体的，该实施步骤可利用高压除鳞设备完成。

步骤S3、将00Cr17钢材热轧变形至规定尺寸后，风冷至室温；

如步骤S1中所述，铁素体不锈钢00Cr17的最佳轧制温度在600℃～900℃，铁素体不锈钢00Cr17在热轧过程中温度会持续下降，因此，为保证轧制过程中铁素体不锈钢00Cr17始终处于最佳轧制温度，至终轧结束应保证铁素体不锈钢00Cr17的温度不低于600℃。轧制结束后，则可通过风冷的方式快速冷却至室温以便进行下一道工序。

具体的，该实施步骤可利用热轧设备完成。

步骤S4、对冷却至室温后的00Cr17钢材进行回火处理。

本步骤中对由步骤S3获得的00Cr17钢材进行回火处理，以消除材料在加工过程中产生的内应力，其处理方式具体为：加热00Cr17钢材至800-830℃并保温0.5～1h后，风冷或空冷至室温。回火处理可使变形的铁素体晶粒进行静态再结晶以得到细小的铁素体晶粒，进而提高00Cr17铁素体不锈钢的强度、韧性的综合性能，同时便于后续冷变形及机械加工。

具体的，该实施步骤可利用回火炉完成。

实施例1

选取铁素体不锈钢00Cr17连铸坯料150mm*150mm*6000mm，轧制成∮5.5盘圆，坯料温度控制在950-980℃，出炉高压水除鳞，热轧后吐丝温度600-680℃，风冷至室温；以质量百分计，该钢的主要成分见表1。对该00Cr17钢种的∮5.5盘圆进行不同加热工艺+热轧+回火后，对产品表面情况进行对比。

表100Cr17钢的化学成分

钢种	C	Si	Mn	P	S	Cr	N
								00Cr17	0.01	0.28	0.16	0.015	0.002	17.7	0.01

分别进行以下三种加热工艺：

(1)将00Cr17连铸坯在加热炉中升温至1080℃，保温45分钟后；热轧，风冷至室温；830℃回火。

(2)将00Cr17连铸坯在加热炉中升温至1000℃，保温45分钟后；热轧，风冷至室温；830℃回火。

(3)将00Cr17连铸坯在加热炉中升温至980℃，保温45分钟后；热轧，风冷至室温；830℃回火。

由于950℃以下在加热炉中长时间加热M₂₃C₆会在铸坯(铸坯柱状晶晶粒非常大)晶界聚集析出，轧制时易产生裂纹，所以不建议在950℃以下加热。

图3为本发明示例性实施例1中第(1)种加热工艺下的成品实物图；图4为本发明示例性实施例1中第(2)种加热工艺下的成品实物图；图5为本发明示例性实施例1中第(3)种加热工艺下的成品实物图；对比不同加热工艺下的成品实物图3、图4和图5可知，采用第(3)种加热方式得到的成品表面质量最佳。经过第(1)种加热工艺和(2)号加热工艺的产品表面质量较差，而经过(3)种加热工艺的产品表面质量最佳。

图6为本发明示例性实施例1中第(1)种加热工艺下的成品晶粒图；图7为本发明示例性实施例1中第(2)种加热工艺下的成品晶粒图；图8为本发明示例性实施例1中第(3)种加热工艺下的成品晶粒图；对比不同加热工艺下的成品晶粒图6、图7和图8可知，采用第(3)种加热方式得到的成品晶粒较细，进而表明采用第(3)加热方式得到的成品拥更好的强度和韧性。

同时，测量了不同加热工艺条件下的成材率，如下表2所示，第(1)种加热工艺的成材率为0％，第(2)种加热工艺的成材率仅为5％，而第(3)种加热工艺的成材率达到了97％，说明本发明的加热方法可有效提高00Cr17的成材率。

表2不同加热工艺的成材率

工艺	成材率
		(1)号加热工艺	0％
(2)号加热工艺	5％
		(3)号加热工艺	97％

实施例2

选取与实施例1中相同的试验材料，铁素体不锈钢00Cr17连铸坯料150mm*150mm*6000mm，轧制成∮5.5盘圆，坯料温度控制在950-980℃，出炉高压水除鳞，热轧后吐丝温度600-680℃，风冷至室温；以质量百分计，该钢的主要成分见表3。对该00Cr17钢种的∮5.5盘圆进行不同加热工艺+热轧+回火后产品表面情况对比。

表300Cr17钢的化学成分

钢种	C	Si	Mn	P	S	Cr	N
								00Cr17	0.01	0.28	0.16	0.015	0.002	17.7	0.01

分别进行以下三种加热工艺：

(1)将00Cr17连铸坯在加热炉中升温至980℃，保温45分钟后；热轧，风冷至室温；830℃回火。

(2)将00Cr17连铸坯在加热炉中升温至980℃，保温45分钟后；热轧，风冷至室温；880℃回火。

(3)将00Cr17连铸坯在加热炉中升温至980℃，保温45分钟后；热轧，风冷至室温；950℃回火。

图9为本发明示例性实施例2中第(1)种加热工艺下的成品晶粒图；图10为本发明示例性实施例2中第(2)种加热工艺下的成品晶粒图；图11为本发明示例性实施例2中第(3)种加热工艺下的成品晶粒图；对比不同加热工艺下的成品晶粒图9、图10和图11可知，采用第(1)加热方式得到的成品晶粒最细，进而表明采用第(1)加热方式得到的成品拥更好的强度和韧性。

目前该方法已投入实际应用生产，由于国际金属镍价节节攀升，00Cr17铁素体不锈钢作为304高镍钢的替代钢种市场前景良好，且该产品附加价值高，当提高该产品成材率到95％以上时，预计经济效益可达1000万/年。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将铁素体不锈钢00Cr17坯料进行加热；

将所述00Cr17钢材热轧变形至规定尺寸后，风冷至室温；

2.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法，其特征在于，所述加热的温度为950-980℃。

3.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法，其特征在于，所述高压水除鳞的水压范围为16MPa～28MPa。

4.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法，其特征在于，所述热轧变形的温度为600℃～900℃。

5.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法，其特征在于，所述热轧变形的终了温度≥600℃。

6.根据权利要求1所述的一种铁素体不锈钢00Cr17的加热方法，其特征在于，所述回火的条件包括：

回火温度为800-830℃；保温时间为0.5～1h。

7.一种铁素体不锈钢00Cr17，采用如权利要求1-6任意一项所述的方法制备而成，其特征在于，所述铁素体不锈钢00Cr17的化学成分及质量百分含量包括：

8.根据权利要求7所述的一种铁素体不锈钢00Cr17，其特征在于，所述铁素体不锈钢00Cr17的成材率≥97％。