[發明專利]一種低鉻高純鐵素體不銹鋼及其制造方法

無效

• 申請號: 200710039839.6
• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN101294258A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 王偉明;余海峰
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/26;C22C38/28;C22C33/04;B22D11/108;B22D11/18;B21J1/06;B21B37/74;C21D1/26;C21D8/00;C21D11/00;B21B1/46
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發明屬于不銹鋼生產制造領域，尤其涉及一種低鉻高純鐵素體不銹鋼及其制造方法。

背景技術

鐵素體不銹鋼，特別是C、N含量較低的低Cr系高純或超純鐵素體不銹鋼越來越多地受到青睞，這是因為它與傳統的C、N含量較高的鐵素體不銹鋼相比，耐腐蝕性能和加工成形性能都有很大程度的提高，在許多應用場合其綜合性能不亞于含鎳的奧氏體不銹鋼。在這一類鐵素體不銹鋼中，較為典型的牌號是SUH409L鐵素體不銹鋼，可用于制作較高溫度環境條件下(750℃以下)使用的汽車排氣系統等部件，但其抗高溫氧化性能則嫌不足，造成部件使用壽命短。目前提高鋼的抗高溫氧化性，延長產品使用壽命的方法，通常采用提高鉻和添加貴重金屬，使用高鉻含鋁、鉬、鈦、鎳、鈮、釩等合金的耐熱不銹鋼。

發明內容

本發明的要解決的技術問題是提供一種含有稀土的低鉻高純鐵素體不銹鋼及其制造方法，從而生產出的不銹鋼產品具備良好的抗高溫氧化性能。

本發明的技術方案為，一種低鉻高純鐵素體不銹鋼，其化學成分的重量百分配比為：C≤0.02、N≤0.02、Si≤0.50、Mn≤0.50、P≤0.03、S≤0.02、Cr?10.5-11.75、Ti≤0.30、Nb≤0.40、O≤0.015、稀土0.01～0.20，余量Fe及不可避免的雜質。

碳和氮，鐵素體中碳和氮，除了能使鋼強化外，鐵素體不銹鋼的所有缺點，例如，脆性轉變溫度高，缺口敏感性大，焊后耐蝕性下降等都與鋼中的碳、氮有關，碳和氮之所以沒有辦法完全避免是因為大氣中含有很高的氮，且煉鋼用原材料鉻、廢鋼等中也含有碳，在冶煉過程中雖然能夠去除部分和大部分去除碳和氮，但若要完全去除則是非常困難的，且鋼中碳、氮越低，鐵素體不銹鋼起皺現象越嚴重。綜合考慮，控制(C+N)≤0.04％。

硅、錳等是不銹鋼中不可缺少的合金元素，可作為脫氧元素，為了提高不銹鋼液的純凈度，提高冷軋板帶的表面質量，本發明中，保持Si≤0.50％，Mn≤0.50％。

鉻是使鐵素體不銹鋼具有鐵素體組織并具有良好耐腐蝕性的合金元素。鐵素體不銹鋼在氧化性介質中，鉻能使不銹鋼的表面上迅速生成氧化鉻(Cr₂O₃)的鈍化膜。鐵素體不銹鋼的不銹性和耐蝕性的獲得是由于在介質作用下，鉻促進了鋼的鈍化并使鋼保持穩定鈍態的結果。鉻對鐵素體不銹鋼性能影響最大的是耐蝕性。主要表現在鉻提高鋼的耐氧化性介質和酸性氯化物介質的性能；鉻還提高鋼耐局部腐蝕，比如晶間腐蝕、點腐蝕、縫隙腐蝕以及某些條件下應力腐蝕的性能。本發明屬于低鉻級別高純鐵素體不銹鋼，鉻保持在10.5-11.75％。

鈦和鈮均為鐵素體形成元素，適量的鈦和鈮可使不銹鋼中鉻的碳、氮化物轉而形成鈦、鈮的的碳、氮化物并細化鐵素體不銹鋼的晶粒，提高鐵素體不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。綜合考慮鈦、鈮合金元素的影響，本保持Ti≤0.30％，Nb≤0.40％。

除了碳、氮外，含稀土鐵素體不銹鋼中氧含量，不僅對韌性有影響，且使鋼的脆性轉變溫度升高。更重要的是為了有效發揮稀土元素的作用，氧含量嚴格要求控制在O≤0.015％。

微量稀土元素不僅能凈化鋼液，而且能細化鋼的凝固組織，改變夾雜物的性質、形態和分布，從而提高鋼的各項性能。稀土是表面活性元素，富集于晶界，可提高晶界的潔凈度；稀土又是局域弱化的強抑制劑，可改善鋼的延塑性、韌性和腐蝕性能等。本發明中將稀土元素控制在0.01-0.20％的范圍，以添加微量的稀土元素獲得具有良好抗高溫氧化性能的低碳氮高純鐵素體不銹鋼，可根據使用要求適量選擇稀土含量。

優選地，所述Ti、Nb、C和N的含量滿足如下關系：％Ti+％Nb＞10(％C+％N)。

所述的一種高純鐵素體不銹鋼的制造方法，包含如下步驟：

1、冶煉和澆鑄

可在真空感應爐、電弧爐+爐外精煉，轉爐+爐外精煉中任一種冶煉工藝進行冶煉。在冶煉中嚴格控制加入稀土合金前鋼液的全氧含量，要求全氧含量≤150ppm，過高的全氧含量將會導致加入的稀土合金的嚴重氧化，對產品的純凈度和抗皺性產生不利影響；并在出鋼澆鑄前加入稀土合金，即稀土合金加入后立即澆鑄，嚴格控制稀土合金加入后和澆鋼之間的時間為≤50秒，即稀土合金加入鋼液中的加入和攪拌時間，要求控制在≤50秒，過長的間隔時間將會導致稀土合金的氧化。

澆鑄溫度控制在1540±20℃。澆鑄溫度過高，難以實現等軸晶比例的控制，澆鑄溫度過低，容易導致鋼液提前凝固而不能澆鑄。