CN103667978A - 一种抗菌奥氏体不锈钢带的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌奥氏体不锈钢带的制备方法，所述不锈钢以重量百分比计由下列组份组成：C：0.05-0.08，Mn：4.4-4.8，Cr：14.5-15.5，Ni：5.5-6.5，Cu：1.0-1.2，Ag：0.4-0.6，Si：1.2-1.4，S≤0.025，P≤0.060，Ce：0.5-0.7，Ti：0.2-0.4，其余为Fe和不可避免的杂质元素，所述制备方法包括如下步骤：（1）冶炼；（2）开坯；（3）热轧；（4）冷轧和退火；（5）固溶和时效处理：首先在1200-1220℃条件下保温1-2小时，之后空冷到室温；然后时效处理：在620-630℃保温6-8小时，然后空冷到室温。

Description

一种抗菌奥氏体不锈钢带的制备方法

技术领域

本发明涉及钢铁材料加工技术领域，特别涉及一种奥氏体不锈钢带的制备方法。

背景技术

抗菌不锈钢，就是在不锈钢中加入适量的具有抗菌效果的金属元素(如铜、银)，生产出的钢材经抗菌热处理后，富抗菌元素的抗菌相从基体中析出，均匀弥散分布，裸露于不锈钢表面的抗菌金属元素溶于水后形成水合离子，然后与细菌接触，通过与细胞作用，损伤细胞膜，使蛋白质凝固或损坏其DNA，阻止细菌生长繁殖或消灭细菌。抗菌不锈钢具有不锈钢的优点和良好的抗菌性能，可广泛应用于家电用品、厨房设备、食品工业、医疗器材、公共设施等领域。随着我国社会经济的发展和抗菌意识的增强，人们生活水平的提高，抗菌不锈钢的开发和应用范围将不断扩大。

日本日新制钢公司最早在1995年投入含铜抗菌不锈钢的研发，初期开发重点在合金设计及表面处理等技术。1999年底成功开发出具有良好的制造加工性和抗菌性的铁素体系抗菌不锈钢(低C、N-17Cr-1.5Cu)。随着抗菌不锈钢需求的不断增长和应用范围的日益扩大，又相继开发了马氏体系(0.3C-13Cr-3Cu)和奥氏体系抗菌不锈钢(18Cr-9Ni-3.8Cu)。2000年初川崎制铁公司研制出含银抗菌不锈钢并已投放市场。目前，国内外许多专家已开始抗菌金属材料及制品的研究和开发。2003年，中科院金属研究所研制开发的兼具耐蚀和抗菌性能的抗菌不锈钢填补了国内空白，达到了同类材料国际先进水平。据报道，韩国、美国、加拿大及我国台湾也在积极开发抗菌不锈钢材料。

以往开发的抗菌不锈钢多以添加铜元素为主，含铜抗菌不锈钢的生产需要增加特殊的热处理工艺，且较高含量的铜会使材料在连铸和轧制时形成微裂纹倾向，因此在冶炼时铜的添加量受到严格限制，其抗菌性也受到影响。含银抗菌不锈钢的生产不需要增加特殊的热处理工艺，且热成形性好、生产可行性强、长效抗菌性好、其成本与含铜抗菌不锈钢基本相当。因此，含银抗菌不锈钢的发展潜力巨大，是未来抗菌不锈钢研发和生产的重点。但是，Ag在不锈钢中溶解度很小，容易形成偏析，从而降低了抗菌性。如果加入量过多，会破坏不锈钢的原有的加工性能、力学及耐腐蚀等性能，并增加成本。因此研究如何使Ag元素均匀分布于不锈钢中是含Ag抗菌不锈钢的关键技术。

在公开号CN1272889A专利中，开发的含Ag抗菌不锈钢中含有：10％(重量)以上的铬，0.001～0.30％(重量)的Ag，或者还含有0.001～1.0％(重量)的钒。另外，在不锈钢中分散有0.0005％以上的氧化银，该氧化银为银含量的1.1倍以下。为了将氧化银均匀分散于不锈钢中，当进行熔融钢的连铸时，连铸速率优先在0.8～1.6米/分钟。在公开号CN1256716A专利中也有类似的方法，其成分为：10％(重量)以上的铬，0.001～1％(重量)的Ag，或者进一步含有选自Sn：0.0002～0.02％(重量)、Zn：0.002～0.02％(重量)、Pt：0.0002～0.02％(重量)中的1种或1种以上，另外，使平均为500μm以下的银粒子、银氧化物和银硫化物中的1种以上分散于该不锈钢中，合计面积率为0.001％以上。为了使银粒子、银氧化物和银硫化物均匀分散，连铸速率在0.8～1.6米/分钟。可见，这两个专利的关键技术是控制连铸速率，使银粒子及银化物均匀地分布于合金中，以获得高的抗菌率的目的。这样就要求一定的冶炼和连铸设备及熟练岣操作技术。

在公开号CN1789471A专利中，开发了一种先把Cu-Ag-Zn三种元素按一定比例经过熔炼制成中间合金，再把其当作一种炉料，在不锈钢冶炼中加入以制成抗菌不锈钢。这种方法效果较理想，但Cu-Ag-Zn三元中间合金的最佳成分不易掌握，此外Zn还会对不锈钢的热加工性能产生不良影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种抗菌奥氏体不锈钢带的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种抗菌奥氏体不锈钢带的制备方法，所述不锈钢以重量百分比计由下列组份组成：C：0.05-0.08，Mn：4.4-4.8，Cr：14.5-15.5，Ni：5.5-6.5，Cu：1.0-1.2，Ag：0.4-0.6，Si：1.2-1.4，S≤0.025，P≤0.060，Ce：0.5-0.7，Ti：0.2-0.4，其余为Fe和不可避免的杂质元素，所述制备方法包括如下步骤：

（1）冶炼：以废钢、海绵铁、锰铁、铬铁、镍铁、硅铁等铁合金原料采用电弧炉+转炉+炉外精炼的冶炼工艺进行冶炼，冶炼过程中确保S、P等有害元素在上述范围之内，冶炼后期在保证其它成分的前提下加入铜银中间合金，保证铜和银的含量符合上述成分范围，然后采用铈铁和钛铁进行处理10-15分钟，出钢后钢包内钢液需吹氩搅拌20-25分钟使各化学成分均匀，最终钢液连铸成坯；

（2）开坯：铸坯采用锻造开坯，铸坯的加热温度为1150-1190℃，终锻温度大于970℃，锻造后坯料缓冷；

（3）热轧：锻造后的坯料经加热炉加热至1160-1180℃，经多道次轧制成带钢，终轧温度大于930℃，空冷至室温；

（4）冷轧和退火：热轧后的钢带采用连续退火酸洗后，经过多道次冷轧，轧至规定厚度，冷轧后的钢带需再次经过退火、酸洗处理，退火温度保持为950-970℃。

（5）固溶和时效处理：首先在1200-1220℃条件下保温1-2小时，之后空冷到室温；然后时效处理：在620-630℃保温6-8小时，然后空冷到室温。

本发明具有如下有益效果：

（1）本发明对不锈钢的化学成分进行了优化设计，采用正交试验，筛选出最佳的Cu和Ag的含量范围，同时考虑耐蚀性以及机械性能等综合性能，筛选出合金化元素Mn、Cr、Ni、Si、Ce和Ti的最佳含量范围，使得各合金化元素所起到的技术效果相互协同，使得该不锈钢的性能最佳。

（2）本发明的在经过热轧和冷轧处理之后，然后进行固溶和时效处理，析出纳米ε～Cu相从而保证其抗菌性能。

（3）本发明的不锈钢保持了原有钢种优良的力学性能和抗腐蚀性能，并具有良好的广谱抗菌性能，能抑制和杀死各种常见的细菌，并且效果持久。

具体实施方式

实施例一

一种抗菌奥氏体不锈钢带的制备方法，所述不锈钢以重量百分比计由下列组份组成：C：0.05，Mn：4.8，Cr：14.5，Ni：6.5，Cu：1.0，Ag：0.6，Si：1.2，S≤0.025，P≤0.060，Ce：0.7，Ti：0.2，其余为Fe和不可避免的杂质元素，所述制备方法包括如下步骤：

（1）冶炼：以废钢、海绵铁、锰铁、铬铁、镍铁、硅铁等铁合金原料采用电弧炉+转炉+炉外精炼的冶炼工艺进行冶炼，冶炼过程中确保S、P等有害元素在上述范围之内，冶炼后期在保证其它成分的前提下加入铜银中间合金，保证铜和银的含量符合上述成分范围，然后采用铈铁和钛铁进行处理10分钟，出钢后钢包内钢液需吹氩搅拌25分钟使各化学成分均匀，最终钢液连铸成坯；

（2）开坯：铸坯采用锻造开坯，铸坯的加热温度为1150℃，终锻温度大于970℃，锻造后坯料缓冷；

（3）热轧：锻造后的坯料经加热炉加热至1160℃，经多道次轧制成带钢，终轧温度大于930℃，空冷至室温；

（4）冷轧和退火：热轧后的钢带采用连续退火酸洗后，经过多道次冷轧，轧至规定厚度，冷轧后的钢带需再次经过退火、酸洗处理，退火温度保持为950℃。

（5）固溶和时效处理：首先在1200℃条件下保温2小时，之后空冷到室温；然后时效处理：在620℃保温8小时，然后空冷到室温。

实施例二

一种抗菌奥氏体不锈钢带的制备方法，所述不锈钢以重量百分比计由下列组份组成：C：0.08，Mn：4.4，Cr：15.5，Ni：5.5，Cu：1.2，Ag：0.4，Si：1.4，S≤0.025，P≤0.060，Ce：0.5，Ti：0.4，其余为Fe和不可避免的杂质元素，所述制备方法包括如下步骤：

（1）冶炼：以废钢、海绵铁、锰铁、铬铁、镍铁、硅铁等铁合金原料采用电弧炉+转炉+炉外精炼的冶炼工艺进行冶炼，冶炼过程中确保S、P等有害元素在上述范围之内，冶炼后期在保证其它成分的前提下加入铜银中间合金，保证铜和银的含量符合上述成分范围，然后采用铈铁和钛铁进行处理15分钟，出钢后钢包内钢液需吹氩搅拌20分钟使各化学成分均匀，最终钢液连铸成坯；

（2）开坯：铸坯采用锻造开坯，铸坯的加热温度为1190℃，终锻温度大于970℃，锻造后坯料缓冷；

（3）热轧：锻造后的坯料经加热炉加热至1180℃，经多道次轧制成带钢，终轧温度大于930℃，空冷至室温；

（4）冷轧和退火：热轧后的钢带采用连续退火酸洗后，经过多道次冷轧，轧至规定厚度，冷轧后的钢带需再次经过退火、酸洗处理，退火温度保持为950-970℃。

（5）固溶和时效处理：首先在1220℃条件下保温1小时，之后空冷到室温；然后时效处理：在630℃保温6小时，然后空冷到室温。

实施例三

一种抗菌奥氏体不锈钢带的制备方法，所述不锈钢以重量百分比计由下列组份组成：C：0.07，Mn：4.6，Cr：15.0，Ni：6.0，Cu：1.1，Ag：0.5，Si：1.3，S≤0.025，P≤0.060，Ce：0.6，Ti：0.3，其余为Fe和不可避免的杂质元素，所述制备方法包括如下步骤：

（1）冶炼：以废钢、海绵铁、锰铁、铬铁、镍铁、硅铁等铁合金原料采用电弧炉+转炉+炉外精炼的冶炼工艺进行冶炼，冶炼过程中确保S、P等有害元素在上述范围之内，冶炼后期在保证其它成分的前提下加入铜银中间合金，保证铜和银的含量符合上述成分范围，然后采用铈铁和钛铁进行处理12分钟，出钢后钢包内钢液需吹氩搅拌22分钟使各化学成分均匀，最终钢液连铸成坯；

（2）开坯：铸坯采用锻造开坯，铸坯的加热温度为1170℃，终锻温度大于970℃，锻造后坯料缓冷；

（3）热轧：锻造后的坯料经加热炉加热至117℃，经多道次轧制成带钢，终轧温度大于930℃，空冷至室温；

（4）冷轧和退火：热轧后的钢带采用连续退火酸洗后，经过多道次冷轧，轧至规定厚度，冷轧后的钢带需再次经过退火、酸洗处理，退火温度保持为960℃。

（5）固溶和时效处理：首先在1210℃条件下保温1.5小时，之后空冷到室温；然后时效处理：在625℃保温7小时，然后空冷到室温。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (1)

1.一种抗菌奥氏体不锈钢带的制备方法，其特征在于，所述不锈钢以重量百分比计由下列组份组成：C：0.05-0.08，Mn：4.4-4.8，Cr：14.5-15.5，Ni：5.5-6.5，Cu：1.0-1.2，Ag：0.4-0.6，Si：1.2-1.4，S≤0.025，P≤0.060，Ce：0.5-0.7，Ti：0.2-0.4，其余为Fe和不可避免的杂质元素，所述制备方法包括如下步骤：

（1）冶炼：以废钢、海绵铁、锰铁、铬铁、镍铁、硅铁等铁合金原料采用电弧炉+转炉+炉外精炼的冶炼工艺进行冶炼，冶炼过程中确保S、P等有害元素在上述范围之内，冶炼后期在保证其它成分的前提下加入铜银中间合金，保证铜和银的含量符合上述成分范围，然后采用铈铁和钛铁进行处理10-15分钟，出钢后钢包内钢液需吹氩搅拌20-25分钟使各化学成分均匀，最终钢液连铸成坯；

（2）开坯：铸坯采用锻造开坯，铸坯的加热温度为1150-1190℃，终锻温度大于970℃，锻造后坯料缓冷；

（3）热轧：锻造后的坯料经加热炉加热至1160-1180℃，经多道次轧制成带钢，终轧温度大于930℃，空冷至室温；

（4）冷轧和退火：热轧后的钢带采用连续退火酸洗后，经过多道次冷轧，轧至规定厚度，冷轧后的钢带需再次经过退火、酸洗处理，退火温度保持为950-970℃。

（5）固溶和时效处理：首先在1200-1220℃条件下保温1-2小时，之后空冷到室温；然后时效处理：在620-630℃保温6-8小时，然后空冷到室温。