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CN117604399A - 一种410铁素体不锈钢制造方法 - Google Patents

一种410铁素体不锈钢制造方法 Download PDF

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CN117604399A CN202311072450.7A CN202311072450A CN117604399A CN 117604399 A CN117604399 A CN 117604399A CN 202311072450 A CN202311072450 A CN 202311072450A CN 117604399 A CN117604399 A CN 117604399A
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Abstract

本发明提供了一种410铁素体不锈钢制造方法，所述410铁素体不锈钢化学成分重量百分比为C：0.03～0.07wt％，Si≤0.60wt％，Mn≤0.55wt％，P≤0.040wt％，S≤0.005wt％，N≤0.050wt％，Cu：≤0.03wt％，Cr：11.50‑13.50wt％，Ni：0.40‑0.60wt％；所述铁素体不锈钢其工艺路线为：红土镍矿、烧结、初炼炉冶炼、AOD精炼、LF精炼、板坯连铸、热连轧、退火、检验包装入库。本发明钢中含有0.4‑0.6％的镍，钢的屈服强度较高，能够用于一般的结构件用途。

Description

一种410铁素体不锈钢制造方法
本发明是分案申请，母案申请号：2022104948474，名称：410铁素体不锈钢，申请日：2022年05月07日。
技术领域
本发明涉及不锈钢生产技术领域，具体涉及一种410铁素体不锈钢制造方法。
背景技术
铁素体不锈钢是在使用状态下以铁素体为主的不锈钢，铬含量在11％-30％，具有体心立方晶体结构。这类钢具有热导率大、膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点。铁素体不锈钢除具有不锈性和耐局部腐蚀性之外，其耐氯化物应力腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀等局部腐蚀性能优良。是一种节约资源、环境友好型的不锈钢，广泛应用在汽车、铁路运输、家电、建筑内装饰等领域。
绝大部分不锈钢企业通常采用电弧炉-AOD(VOD)或初炼炉-铁水预处理(转炉)-AOD(VOD)二步法冶炼铁素体不锈钢，以上述工艺冶炼得到的铁素体不锈钢一般不含Ni，钢中的Ni含量几乎为零，这种不锈钢的硬度和屈服强度较低，材质更加适合于冲压件加工，而不适用于结构件的加工。
综上所述，现有技术中存在以下问题：以电弧炉或初炼炉-铁水预处理(转炉)工艺路线冶炼的无镍铁素体不锈钢硬度和屈服强度较低。
发明内容
本发明提供一种410铁素体不锈钢及其制造方法，以解决无镍铁素体不锈钢硬度和屈服强度较低的问题。
本发明还提出一种410铁素体不锈钢，所述410铁素体不锈钢化学成分重量百分比为C：0.03～0.07wt％，Si≤0.60wt％，Mn≤0.55wt％，P≤0.040wt％，S≤0.005wt％，N≤0.050wt％，Cu：≤0.03wt％，Cr：11.50-13.50wt％，Ni：0.40-0.60wt％。
进一步地：成品厚度为1.8-4mm。
进一步地：成品厚度为2.6mm、3.0mm、3.2mm。
进一步地：所述410铁素体不锈钢化学成分重量百分比为C：0.062wt％，Si：0.56wt％，Mn：0.42wt％，P：0.033wt％，S：0.005wt％，N：0.044wt％，Cu：0.03wt％，Cr：12.37wt％，Ni：0.56wt％。
进一步地：所述410铁素体不锈钢化学成分重量百分比为C：0.047wt％，Si：0.49wt％，Mn：0.35wt％，P：0.033wt％，S：0.006wt％，N：0.023wt％，Cu：0.03wt％，Cr：12.34wt％，Ni：0.50wt％。
所述410铁素体不锈钢采用410铁素体不锈钢制造方法制成。
本发明还提出一种410铁素体不锈钢制造方法，所述410铁素体不锈钢制造方法包括：
所述410铁素体不锈钢化学成分重量百分比为C：0.03～0.07wt％，Si≤0.60wt％，Mn≤0.55wt％，P≤0.040wt％，S≤0.005wt％，N≤0.050wt％，Cu：≤0.03wt％，Cr：11.50-13.50wt％，Ni：0.40-0.60wt％；余量为Fe和不可避免的微量元素；
所述铁素体不锈钢的制造方法，其工艺路线为：红土镍矿、烧结、初炼炉冶炼、AOD精炼、LF精炼、板坯连铸、热连轧、退火、检验包装入库；
所述AOD精炼中：铁水兑入AOD炉后，按重量百分比分批次加入废钢、高碳铬铁，并加入硅铁升温进行熔化合金炉料，化钢结束后分阶段调整O2：Ar比例吹炼，将碳含量降低到成分设定范围，出钢温度控制在1580℃～1610℃。
进一步地，LF精炼：钢水在LF炉进行造渣及吹氩，吹氩时间8-12min。
进一步地，板坯连铸:采用中间包浇注温度为1530～1550℃，中间包使用碱性覆盖剂，钢水过热度25～30℃控制，结晶器冷却水窄面流量15-16m3/h；宽面流量90-100m3/h，铸坯拉速为0.70～0.90m/min，矫直温度≥980℃。
进一步地，
热连轧：控制铸坯加热温度为1130～1170℃，均热温度1140～1160℃，保证铸坯在炉时间≥185min，避免加热时间过长，使高温铁素体相数量增加；采用四机架粗轧+九架精轧热连轧机，终轧温度控制在940～1000℃，卷取温度680～720℃。
进一步地退火：热轧卷在720～740℃温度进行20～24小时的长时间保温并缓冷。
本发明以红土镍矿为原料，采用合适的成分配比和制造工艺，冶炼轧制铁素体不锈钢410，材质具有合适的硬度和屈服强度、抗拉强度，解决了必须以电弧炉或初炼炉-转炉工序得到无镍铁水才能生产铁素体不锈钢的问题。钢中含有0.4-0.6％的镍，钢的屈服强度较高，能够用于一般的结构件用途。本发明所得的铁素体不锈钢屈服强度ReL≥300MPa，抗拉强度Rm≥500MPa，延伸率A≥20％，洛氏硬度HRB≤89，金相组织为：铁素体+极少量马氏体+弥散均匀分布的碳化物，其中铁素体含量≥95％，可以达到95％，96％，97％，98％，99％，晶粒度级别9.0级-10.0级。进而，采用合适成分和工艺，本发明所得的铁素体不锈钢屈服强度ReL：340-390MPa，抗拉强度Rm：510-560MPa，延伸率A：25％-38％，洛氏硬度HRB：65-78。
附图说明
图1为本发明实施例1的金相组织照片；
图2为本发明实施例2的金相组织照片；
图3为本发明实施例3的金相组织照片。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明。
申请人发现：以红土镍矿为原料经初炼炉冶炼得到的低镍铁水母液冶炼铁素体不锈钢，钢中含有残余的Ni元素。在不锈钢中，Ni是扩大奥氏体区形成元素，Ni的存在使Fe-Cr二元相图中(γ+α)/α相界向更高Cr含量方向移动，使铁素体不锈钢高温下的单相温度区间发生变化，导致铁素体不锈钢的性能发生变化，适量的Ni元素不仅能够提高不锈钢的强度，同时又保持良好的塑性和韧性，使材质更加适合于结构件加工。因此，采用电弧炉-AOD(VOD)或初炼炉-铁水预处理(转炉)-AOD(VOD)工艺路线生产的铁素体不锈钢硬度和屈服强度较低；而基于红土镍矿冶炼低镍铁水工艺路线生产的铁素体不锈钢，具有较好的强度和韧性。为此，申请人提出一种410铁素体不锈钢制造方法：
1)采用的技术方案：一种铁素体不锈钢，该钢种化学成分重量百分比为C：0.03～0.07wt％，Si≤0.60wt％，Mn≤0.55wt％，P≤0.040wt％，S≤0.005wt％，N≤0.050wt％，Cu：≤0.03wt％，Cr：11.50-13.50wt％，Ni：0.40-0.60wt％；余量为Fe和不可避免的微量元素。
2)所述AOD精炼中：铁水兑入AOD炉后，按重量百分比分批次加入废钢、高碳铬铁，并加入硅铁升温进行熔化合金炉料，化钢结束后分阶段调整O2：Ar比例吹炼，将碳含量降低到成分设定范围，出钢温度控制在1580℃～1610℃；
3)钢水在LF炉进行造渣及吹氩，吹氩时间8-12min；
4)高精度连铸控制工艺：采取“弱冷(二次冷却比水量为0.59L/Kg)+低过热度(过热度为25-30℃)+恒拉速(0.80m/min)+高矫直温度(矫直温度≥980℃)”连铸工艺，降低因δ→γ相变，钢水收缩铸坯裂纹的产生；
5)所述的热连轧中：控制铸坯加热温度为1130～1170℃，均热温度1140～1160℃，保证铸坯在炉时间≥185min，避免加热时间过长，使高温铁素体相数量增加；以降低产生边裂的问题；采用四机架粗轧+九架精轧热连轧机，终轧温度控制在940～1000℃，卷取温度680～720℃。
6)所述的退火中：热轧卷在720～740℃温度进行20～24小时的长时间保温并缓冷。
本铁素体不锈钢的生产方法采用下述成分配比和具体工艺。其中，表1是各实施例与对比例钢的成分(按重量百分比计)。表2是与表1各实施例与对比例所述成分钢对应的轧制工艺参数，本发明为冷轧前的工艺，上述工艺参数不包括冷轧。表3是与表1各实施例与对比例所述成分钢对应的热轧退火后的力学性能。本发明所得的铁素体不锈钢屈服强度ReL：340-390MPa，抗拉强度Rm：510-560MPa，延伸率A：25％-38％，洛氏硬度HRB：65-78。图1是实施例1金相组织，金相组织为：铁素体+极少量马氏体+弥散均匀分布的碳化物，其中铁素体含量≥99％，晶粒度级别9.5级，图2是实施例2金相组织，金相组织为：铁素体+极少量马氏体+弥散均匀分布的碳化物，其中铁素体含量≥99％，晶粒度级别9.0级，图3是实施例3金相组织，金相组织为：铁素体+极少量马氏体+弥散均匀分布的碳化物，其中铁素体含量≥99％，晶粒度级别9.0级。
表1：产品化学成分(wt％)
实例 C Si Mn P S Ni Cr Cu N
实例1 0.062 0.56 0.42 0.033 0.005 0.56 12.37 0.03 0.044
实例2 0.055 0.39 0.31 0.033 0.005 0.54 12.10 0.03 0.032
实例3 0.047 0.49 0.35 0.033 0.006 0.50 12.34 0.03 0.023
对比例 0.057 0.48 0.23 0.018 0.001 0.078 12.16 0 0.001
表2：各实施例具体的工艺参数
表3：各实施例所得铁素体不锈钢的力学性能
实例 Rp0.2/MPa Rm/MPa A/％ 洛氏硬度HRB
实例1 345 518 36.0 70.0
实例2 347 554 25.6 74.0
实例3 374 552 29.2 74.0
对比例 289 508 28.3 65.0
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种410铁素体不锈钢制造方法，其特征在于，所述410铁素体不锈钢制造方法包括：
所述410铁素体不锈钢化学成分重量百分比为C：0.03～0.07wt％，Si≤0.60wt％，Mn≤0.55wt％，P≤0.040wt％，S≤0.005wt％，N≤0.050wt％，Cu：≤0.03wt％，Cr：11.50-13.50wt％，Ni：0.40-0.60wt％；余量为Fe和不可避免的微量元素；
所述铁素体不锈钢的制造方法，其工艺路线为：红土镍矿、烧结、初炼炉冶炼、AOD精炼、LF精炼、板坯连铸、热连轧、退火、检验包装入库。
所述AOD精炼中：铁水兑入AOD炉后，按重量百分比分批次加入废钢、高碳铬铁，并加入硅铁升温进行熔化合金炉料，化钢结束后分阶段调整O2、Ar比例吹炼，将碳含量降低到成分设定范围，出钢温度控制在1580℃～1610℃；
板坯连铸:采用中间包浇注温度为1530～1550℃，中间包使用碱性覆盖剂，钢水过热度25～30℃控制，结晶器冷却水窄面流量15-16m3/h；宽面流量90-100m3/h，铸坯拉速为0.70～0.90m/min，矫直温度≥980℃；
成品厚度为1.8-4mm；
所得的铁素体不锈钢屈服强度ReL≥300MPa，抗拉强度Rm≥500MPa，延伸率A≥20％，洛氏硬度HRB≤89。
2.如权利要求1所述的410铁素体不锈钢制造方法，其特征在于：所述410铁素体不锈钢化学成分重量百分比为C：0.055wt％，Si:0.39wt％，Mn：0.31wt％，P:0.033wt％，S：0.005wt％，N：0.032wt％，Cu：0.03wt％，Cr：12.10wt％，Ni：0.54wt％。
3.如权利要求1所述的410铁素体不锈钢制造方法，其特征在于：成品厚度为2.6mm。
4.如权利要求1所述的410铁素体不锈钢制造方法，其特征在于：热连轧：控制铸坯加热温度为1130～1170℃，均热温度1140～1160℃，保证铸坯在炉时间≥185min，避免加热时间过长，使高温铁素体相数量增加；采用四机架粗轧+九架精轧热连轧机，终轧温度控制在940～1000℃，卷取温度680～720℃。
5.如权利要求1所述的410铁素体不锈钢制造方法，其特征在于：热轧卷在720～740℃温度进行20～24小时的长时间保温并缓冷。
6.如权利要求1所述的410铁素体不锈钢制造方法，其特征在于：所得的铁素体不锈钢屈服强度ReL：347MPa，抗拉强度Rm：554MPa，延伸率A：25.6％，洛氏硬度HRB：74.0。
7.如权利要求1所述的410铁素体不锈钢制造方法，其特征在于：LF精炼：钢水在LF炉进行造渣及吹氩，吹氩时间8-12min。
8.如权利要求1所述的410铁素体不锈钢制造方法，其特征在于，铁素体含量≥95％，晶粒度级别9.0级-10.0级。
9.如权利要求1所述的410铁素体不锈钢制造方法，其特征在于，
板坯连铸中：二次冷却比水量为0.59L/Kg，过热度为25-30℃，拉速恒定为0.80m/min。
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