专利名称：一种具有优良塑性和表面质量的铁素体不锈钢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铁素体不锈钢，特别是涉及一种具有优良塑性和表面质量的超纯中铬铁素体不锈钢冷轧板的制造方法，该钢种可加工成各种形状的产品，应用于家电、建筑、汽车等的外装面板等方面。
背景技术：
铁素体不锈钢在我国有广阔的发展前景。从消费领域分析，我国是一个家电生产 大国，而家电工业是铁素体不锈钢的使用大户(如430等牌号)，如洗衣机的滚筒使用铁素体不锈钢；随着国内汽车工业的发展，汽车排气系统也是使用铁素体不锈钢的重要领域(如409等牌号)；在房屋建筑等方面，室内外装饰特别是屋面采用铁素体不锈钢更有优势(如445等牌号)；在石化和环保等工业领域，需要更好的抗腐蚀性能，而超纯铁素体不锈钢将成为这个领域的选择(如444等牌号)；我国是世界上最大的五金制品制造和出口基地，铁素体不锈钢在五金制品领域也有巨大的使用空间(如443等牌号)。超纯中铬铁素体不锈钢(Cr重量百分比含量约为18-22% )是近些年来新兴的钢种，该类钢种通过降低碳氮含量来提高材料的耐腐蚀性能，并通过加入稳定碳氮的微合金化兀素(银、钦、I凡等)来提闻材料的冷加工和焊接等性能，这些微量兀素还可提闻材料的冷加工后的表面质量，如可以减轻材料冷成形后起皱的程度。该钢种具有与常规304奥氏体不锈钢基本相当的耐腐蚀性能及冷成形性能优良的特点，且成本低，可广泛应用于冷藏集装箱、电梯、汽车、制品、电器等行业。目前日本日新制钢等公司已大量生产此类钢种，牌号有NSS180、NSS442M、SUS430J1L等。该类钢种主要用于代替价格较高的奥氏体不锈钢和耐蚀性较差的常规中低铬铁素体不锈钢，已在多个行业应用，市场需求量较大。目前国内的钢铁企业也开始生产该钢种，并在多种行业开始应用，如用于冷藏集装箱内壁板、电梯面板，还有用于汽车内外饰件和电器部件。可见该钢种在国内外广泛应用，市场前景可观。但在一些汽车及建筑装饰板等应用场合，对材料的冷加工塑性和表面质量的要求越来越高，这样就需要钢铁企业不断开发新型的产品。CN1363710A公开了一种中铬超纯铁素体不锈钢，其化学成分为C ( 0.03%,Si ^ 2. 0%, Mn ^ 2. 0%, Cr :9-35%, Ni ^ O. 6%, N^O. 03%, Nb :0. 15-0. 8%。该技术添加较高的铌元素，对提高产品的力学性能和表面质量均有一定的益处，但还需要一种表面质量更好的具有优良塑性和可加工成各种形状的产品，以适合应用于家电、建筑、汽车等的外装面板等方面的超纯中铬铁素体不锈钢冷轧板及其制造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有优良塑性和表面质量的超纯中铬铁素体不锈钢冷轧板。为实现上述目的，本发明的超纯中铬铁素体不锈钢的重量百分比化学成分为C 彡 O. 02 %、Si 彡 I. O %、Mn 彡 I. O %、P 彡 O. 04 %、S 彡 O. Ol %、Cr 18. 0-22. O %,N 彡 O. 02 %、Cu 彡 I. O %, Nb 0. 4-0. 6 %,杂质元素 Ti :彡 O. 01 %, Al ^ O. 005 %,0^ 0. 006%，其余为Fe和不可避免的杂质组成。本发明的另一个目的是提供上述超纯中铬铁素体不锈钢冷轧板的制造方法。本发明的不锈钢生产方法的特殊性在于热轧后要进行大变形量的冷轧加工，该冷轧工艺为冷轧减薄率> 80%，然后在1000-1040°C进行保温1-2分钟退火。现说明本发明铁素体不锈钢的成分。碳碳是增加合金强度的元素，但不易过多，否则会损失材料塑性和耐蚀性，因此，本发明中控制碳含量在O. 02%以下，优选为O. 015%以下，更优选为O. 011-0. 014%。硅硅是作为脱氧剂加入的，但加入过多会降低塑性，因此，本发明中控制硅含量在I. O %以下，优选为O. 5%以下，更优选为O. 4-0. 5%。锰锰对热塑性起到一定的有利作用，但过多时会降低塑性和耐蚀性，因此，本发明中控制锰在I. O %以下，优选为O. 5%以下，更优选为O. 2-0. 3 %。磷、硫出于热塑性和耐蚀性的考虑，这两个元素要尽量低些，因此，本发明中控制P彡O. 04%, S ^ O. 01%，优选地为P彡O. 03%, S彡O. 05%，更优选S彡O. 002%，最优选S 彡 O. 001%。铬铬是改善耐蚀性的重要元素，低于18%时，耐蚀性较差，不能达到使用要求，但超过22%时会增大生产难度、成本及金属间化合物析出倾向，因此，本发明中控制铬含量在18-22%，优选为19-21%，更优选为19-20%。氮可以增加强度，要求N < O. 02%是出于保证材料具有优良塑性和耐蚀性的考虑。优选地，N彡O. 015%，更优选为O. 009-0. 012%。
铜少量的铜可以提高材料的冷加工塑性，但较多时则会增加成本和降低热加工塑性，一般要控制在I. O %以下，优选为O. 4-0. 6 %。铌加入一定量的微量元素铌，对材料的碳、氮起到稳定的作用，细化组织，可提高塑性、耐蚀性和表面质量等,但较多时对材料的使用性能益处不大,且增加材料成本，因此，本发明中控制Nb含量为O. 4-0. 6%，优选地为O. 43-0. 56%。此外，还需控制杂质元素Ti ( O. 01%, Al ( O. 005%, 0^ 0. 006%，通过控制这些杂质元素含量来减少材料中大尺寸、硬度高的夹杂物的数量，避免材料在轧制过程中出现表面起皮或条纹等缺陷，进而提高材料的表面质量。优选地，Ti 0. 001-0.010%, Al
O.001-0. 005%, O 0. 003-0. 006%。钛、铝等元素的添加容易在材料中生成较大较硬的非金属化合物颗粒，在材料进行轧制加工时这些颗粒容易从材料表面脱落，从而影响表面质量。特别是对于冷轧光亮板，含钛或铝铁素体不锈钢时常出现表面起皮或条纹等缺陷，产品表面的光亮度、粗糙度也会随之降低。而对于一些表面质量要求高的使用环境，如汽车及建筑设施的外装饰面板，这样的表面缺陷是不允许出现的。为此针对表面质量要求高的铁素体不锈钢产品要严格控制钛、铝等元素的含量。此外还要控制氧元素的含量，因为氧含量高会导致材料中夹杂物增多，也会给产品表面质量带来不良影响。本发明选用电炉-AOD-VOD冶炼不锈钢，连铸钢坯；热轧，热轧后在1000-1040°C退火1-2分钟+酸洗，此退火工艺可保证材料晶粒组织均匀细小；冷轧，经1000-1040°C 1-2分钟光亮退火，此退火工艺可保证材料晶粒组织均匀细小。此工艺可以得到综合性能优的产品。需要指出本发明不锈钢生产方法的特殊性在于热轧后要进行大变形量的冷轧加工，工艺为冷轧减薄率< 80%，较大冷轧变形量可保证材料退火后晶粒组织均匀细小，然后在1000-1040°C进行保温1-2分钟退火。必要时，还需进行两次的冷轧及退火加工。这样可以得到更加均匀细小的晶粒组织，进而保证材料具有良好的塑性，还可提高表面质量。本发明的钢制造工艺简单有效；不锈钢产品具有优良的冷加工塑性；不锈钢产品具有优良的表面质量。
具体实施例方式以下通过具体实施例对本发明的特点和效果进行说明。实施例试验用不锈钢化学成分见表I。用电炉-AOD-VOD冶炼，连铸钢坯，铸坯厚度200mm， 热轧至4mm厚，1000°C保温I分钟退火，然后冷轧至O. 5mm厚，约在1020°C光亮退火，时间I分钟。然后对冷轧产品进行力学性能、耐腐蚀性能和表面质量检测。实验例I :机械性能检测采用试验标准GB/T 228-1987金属拉伸试验方法，对本发明的实施例钢进行屈服强度和抗拉强度检测，其结果见表2。实验例2 :拉伸性能检测采用试验标准GB/T 228-1987金属拉伸试验方法，对本发明实施例不锈钢冷轧板进行了拉伸性能检测，其结果见表2。从表3可以看出实施例不锈钢的化学成分均满足本发明要求，延伸率均在35%以上，具有优良的塑性；从本发明实施例I到3，Nb的含量逐渐增加，塑性也不断增加；本发明实施例4中添加少量的Cu，其塑性较相同Nb含量的实施例2略高，说明添加少量的Cu可以提高塑性。还可以看出对比例I的Nb含量低于本发明的范围，其塑性较低，说明Nb含量较低时材料的塑性较差；对比例2的Nb含量高出本发明的范围，其塑性已无明显增加，说明Nb含量在O. 6%时材料塑性已基本达到最佳。实验例3 :三氯化铁点腐蚀试验(耐蚀性E' blO，v)采用试验标准GB/T 17897-1999，按照不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法，对本发明的实施例不锈钢冷轧板进行耐腐蚀性能测试，检测结果见表2。显示本发明的不锈钢与常规的中高铬超纯铁素体不锈钢相比，耐腐蚀性能基本相当。从本发明的实施例I到3，Nb的含量逐渐增加，耐蚀性小幅增加。实施例4中添加少量的Cu，其点蚀电位较相同Nb含量的发明例2略高，说明添加少量的Cu不但可以提高塑性，还可以适当提高耐腐蚀性能。实施例5中的Cr含量较高，其耐蚀性能明显提高。实验例4 :表面质量检测采用检测标准宝钢不锈钢板高等级表面质量判定标准，对本发明实施例产品进行了表面质量检测。该检测方法可简单描述为在板表面平均5M2内缺陷数量不能多于I个，缺陷平均尺寸不能大于5mm。检测结果见表2。结果显示本发明实施例的产品表面均未出现任何缺陷，表面质量优良，能够达到高等级装饰用板的表面质量要求。对比例I有较多板纹缺陷出现，说明Nb含量过少时材料的表面质量较差。而对比例3、4和5的产品表面均有较多的不同程度条纹或起皮等缺陷出现，表面质量较差，未达到高等级装饰用板的表面质量要求，可见Ti、Al、O元素含量过高时会降低材料的表面质量。表I本发明实施例及对比例的化学成分(wt，%)
权利要求
1.一种超纯中铬铁素体不锈钢，其重量百分比化学成分为C < O. 02%、Si < I. 0%、Mn ^ I. 0%, P ^ O. 04%, S ^ O. 01 Cr 18. 0-22. O %, N 彡 O. 02%、Cu 彡 I. 0%, Nb O.4-0. 6%，杂质元素Ti :彡O. 01%,Al ( O. 005%,O ^ O. 006%，其余为Fe和不可避免的杂质组成。
2.如权利要求I所述的超纯中铬铁素体不锈钢，其特征在于，C^O.015%，优选为C O.011-0. 014%。
3.如权利要求I或2所述的超纯中铬铁素体不锈钢，其特征在于，Si( O. 5%，优选为Si 0. 4-0. 5%o
4.如权利要求1-3任一所述的超纯中铬铁素体不锈钢，其特征在于，Mn( O. 5%，优选为 Mn 0. 2-0. 3%o
5.如权利要求1-4任一所述的超纯中铬铁素体不锈钢，其特征在于，P^O.03%,S 彡 O. 005%。
6.如权利要求1-5任一所述的超纯中铬铁素体不锈钢，其特征在于，Cr:19-21%，优选为 Cr 19-20% ο
7.如权利要求1-6任一所述的超纯中铬铁素体不锈钢，其特征在于，N^O.015%，优选为 N 0. 009-0. 012%。
8.如权利要求1-7任一所述的超纯中铬铁素体不锈钢，其特征在于，Cu:0. 4-0. 6%。
9.如权利要求1-8任一所述的超纯中铬铁素体不锈钢，其特征在于，Nb:0. 43-0. 56%。
10.如权利要求1-9任一所述的超纯中铬铁素体不锈钢，其特征在于，TiO.001-0. 010%, Al 0. 001-0. 005%, O 0. 003-0. 006%。
11.如权利要求1-10任一所述的超纯中铬铁素体不锈钢，其特征在于，根据在板表面平均5M2内缺陷数量不多于I个，缺陷平均尺寸不大于5mm。
12.如权利要求1-11任一所述的超纯中铬铁素体不锈钢的制造方法，包括 冶炼、连铸、热轧得到的钢板在1000-1040°C进行退火，退火时间为1-2分钟，以及退火后酸洗； 冷轧，冷轧减薄率< 80% ； 冷轧后在1000-1040°C保温1-2分钟进行退火。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进行两次冷轧及退火加工。
14.如权利要求12或13所述的方法制造的超纯中铬铁素体不锈钢。
全文摘要
本发明提供一种超纯中铬铁素体不锈钢，其重量百分比化学成分为C≤0.02％、Si≤1.0％、Mn≤1.0％、P≤0.04％、S≤0.01％、Cr18.0-22.0％、N≤0.02％、Cu≤1.0％、Nb0.4-0.6％，杂质元素Ti≤0.01％、Al≤0.005％、O≤0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质组成。本发明还提供该钢的制造方法，包括选用电炉-AOD-VOD冶炼不锈钢，连铸钢坯；热轧；热轧后在1020℃左右退火+酸洗；冷轧，冷轧减薄率≤80％；1000-1040℃进行保温1-2分钟退火。这样得到的超纯中铬铁素体不锈钢具有优良塑性和表面质量，可加工成各种形状的产品，应用于家电、建筑、汽车等的外装面板等方面。
文档编号C22C38/28GK102796960SQ201110137949
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者林刚, 沈继程, 沈春飞, 杨宴宾, 彭俊新, 江来珠 申请人:宝山钢铁股份有限公司