具有优异的起皱特性和表面品质的铁素体不锈钢及其制造方法与流程

本公开内容的实施方案涉及具有优异的起皱(ridging)特性和优异的表面品质的铁素体不锈钢及其制造方法，并且更具体地，涉及通过在热轧之后在进行热退火之前进一步进行冷轧，来改善厚度中心的组织而具有优异的起皱特性和优异的表面品质的铁素体不锈钢及其制造方法。

背景技术：

通常，不锈钢根据组分或金属组织来分类。根据金属组织，不锈钢分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和双相不锈钢。在这些不锈钢中，尽管有少量昂贵的合金元素但耐腐蚀性优异的铁素体不锈钢已广泛应用于各种厨房器具、汽车排气系统部件、建筑材料、家用器具等，并且是在外部使用时需要高光泽度的钢种。

然而，铁素体不锈钢具有起皱缺陷的问题，所述缺陷是在诸如深拉过程的成形过程期间引起的平行于轧制方向的皱纹形式的表面缺陷。起皱缺陷不仅使产品的外观劣化，而且在严重起皱缺陷的情况下在成形过程之后还需要另外的抛光过程，导致制造时间和成本增加。因此，为了扩大铁素体不锈钢的使用，需要改善起皱特性并获得优异的表面品质。

起皱缺陷基本上是由铸造组织中的柱状晶体的形成引起的。也就是说，当具有一定取向的柱状晶体在轧制或退火过程期间保持不被破坏时，由于其宽度和厚度变形行为不同于周围的再结晶组织而呈现为起皱缺陷。已经进行了各种尝试来去除引起起皱的组织以消除起皱缺陷。可以通过经由增加等轴晶体比率减少柱状晶体的分数或者通过调节工艺参数如热轧温度、热轧压下率和退火温度来减少起皱缺陷。

然而，几乎未尝试通过在退火之前对在高温下经卷取的热轧钢板进行对称轧制或不对称轧制，然后进行连续退火来改善织构。

专利文献1：韩国专利特许公开第10-2008-0061863号(2008年7月3日公布)

专利文献2：韩国专利特许公开第10-2014-0080348号(2014年6月30日公布)

技术实现要素：

技术问题

因此，本公开内容的一个方面是提供一种铁素体不锈钢，其通过在进行热退火之前进一步进行冷轧来改变截面的中心区域的显微组织而具有最终产品的优异的起皱特性和优异的表面品质。

技术方案

根据一个实施方案的一个方面，具有优异的起皱特性和优异的表面品质的铁素体不锈钢以重量％计包含0.005％至0.1％的碳(c)、0.01％至2.0％的硅(si)、0.01％至1.5％的锰(mn)、0.05％或更少的磷(p)、0.005％或更少的硫(s)、10％至30％的铬(cr)、0.005％至0.1％的氮(n)、0.005％至0.2％的铝(al)、剩余部分为铁(fe)和其他杂质，其中由下式1表示的γmax值在20％至小于50％的范围内，

(1)420×c+470×n+10×mn+180-11.5×cr-11.5×si-52.0×al

其中c、n、mn、cr、si和al是指相应元素的量(重量％)。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，不锈钢的表面微槽面积比可以为2.0％或更小。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，不锈钢的起皱高度可以为12μm或更小。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，不锈钢的r-bar值可以为1.2或更大。

根据本公开内容的一个实施方案的制造具有优异的起皱特性和优异的表面品质的铁素体不锈钢的方法包括：准备板坯，所述板坯以重量％计包含0.005％至0.1％的碳(c)、0.01％至2.0％的硅(si)、0.01％至1.5％的锰(mn)、0.05％或更少的磷(p)、0.005％或更少的硫(s)、10％至30％的铬(cr)、0.005％至0.1％的氮(n)、0.005％至0.2％的铝(al)、剩余部分为铁(fe)和其他杂质，并且具有满足20％至小于50％的由下式1表示的γmax值；通过再加热对所述板坯进行热轧；对热轧钢板进行卷取；以及在进行热退火之前对经卷取的热轧钢板进行冷轧：

(1)420×c+470×n+10×mn+180-11.5×cr-11.5×si-52.0×al

其中c、n、mn、cr、si和al是指相应元素的量(重量％)。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，在热轧钢板的卷取中卷取温度可以为750℃或更高。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，冷轧可以通过不对称冷轧来进行。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，冷轧或不对称冷轧可以以30％或更大的压下率进行。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，不对称冷轧可以在上轧辊与下轧辊之间的速度比(vh/vl)为1.25或更大且轧制形状因子(l/d)为1.7或更大的轧制条件下进行。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，通过在不对称冷轧之后进行热退火、二次冷轧和冷退火而制备的不锈钢的高度可以为10μm或更小。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，所述方法还可以包括在冷轧之后的热退火。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，热退火在550℃至950℃的温度范围内进行60分钟或更短。

此外，根据本公开内容的一个实施方案，在进行热退火之后经热退火的钢板的截面的厚度中心的组织的平均纵横比为4.0或更小。

有益效果

根据本公开内容的一个实施方案的铁素体不锈钢及其制造方法，可以通过在热退火之前进行冷轧来降低钢板截面的厚度中心的带状组织的纵横比而在产品的表面上抑制出现起皱缺陷。

此外，根据本公开内容的一个实施方案的铁素体不锈钢及其制造方法，由于钢板表面的表面微槽面积比低，因此可以获得优异的表面光泽度。

此外，根据本公开内容的一个实施方案的铁素体不锈钢及其制造方法，由于高的r值和优异的起皱特性，可以在成形过程期间减小起皱高度。

附图说明

图1是根据本公开内容的一个实施方案的根据比较例3的样品的平行于轧制方向的截面的显微组织的照片。

图2是通过光学显微镜获得的根据本公开内容的一个实施方案的根据实施例2的样品的表面的图像；以及

图3是通过使用光学显微镜获得的根据本公开内容的一个实施方案的根据比较例4的样品的表面的图像。

具体实施方式

根据本公开内容的一个实施方案的具有优异的起皱特性和优异的表面品质的铁素体不锈钢以重量％计包含0.005％至0.1％的碳(c)、0.01％至2.0％的硅(si)、0.01％至1.5％的锰(mn)、0.05％或更少的磷(p)、0.005％或更少的硫(s)、10％至30％的铬(cr)、0.005％至0.1％的氮(n)、0.005％至0.2％的铝(al)、剩余部分为铁(fe)和其他杂质，其中由下式1表示的γmax值在20％至小于50％的范围内，

(1)420×c+470×n+10×mn+180-11.5×cr-11.5×si-52.0×al

其中c、n、mn、cr、si和al是指相应元素的量(重量％)。

发明实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开内容的实施方案。提供这些实施方案是为了向本领域普通技术人员充分传达本公开内容的概念。然而，本公开内容可以以许多不同的形式体现，并且不应解释为限于本文中阐述的示例性实施方案。在附图中，为了清楚地描述本公开内容，省略了与描述无关的部分，并且为了清楚起见，可以放大元件的尺寸。

根据本公开内容的一个实施方案的具有优异的起皱特性和优异的表面品质的铁素体不锈钢以重量％计包含0.005％至0.1％的碳(c)、0.01％至2.0％的硅(si)、0.01％至1.5％的锰(mn)、0.05％或更少的磷(p)、0.005％或更少的硫(s)、10％至30％的铬(cr)、0.005％至0.1％的氮(n)、0.005％至0.2％的铝(al)、剩余部分为铁(fe)和其他杂质，其中γmax值在20％至小于50％的范围内。

以下将描述根据本公开内容的铁素体不锈钢中包含的组分的作用和含量。此外，以下描述的各组分的％意指重量％。

碳(c)的含量在0.005％至0.1％的范围内。

c是显著影响钢的强度的元素。当c的含量太高时，钢的强度过度增加，导致延展性劣化。因此，c的含量被限制在0.1％或更低。然而，当c的含量太低时，可能不能满足钢所需的强度，因此c以0.005％或更大的量添加。

硅(si)的含量在0.01％至2.0％的范围内。

根据本公开内容，si(作为为钢水的脱氧和铁素体相的稳定化而添加的元素)以0.01％或更大的量添加。然而，当si的含量太高时，钢可能硬化，导致延展性劣化。因此，si的含量被限制在2.0％或更小。

锰(mn)的含量在0.01％至1.5％的范围内。

根据本公开内容，mn(作为有效提高耐腐蚀性的元素)以0.01％或更大，优选地0.2％或更大的量添加。然而，当mn的含量太高时，由于在焊接期间基于mn的烟的产生快速增加，可焊性可能劣化，并且由于形成过量的mns析出物，延展性可能劣化。因此，mn的含量被限制在1.5％或更小，更优选1.0％或更小。

磷(p)的含量在0％至0.05％的范围内。

p(作为不可避免地包含在钢中的杂质)是在酸洗期间引起晶界腐蚀或使热加工性劣化的元素。因此，p的含量可以被控制成尽可能低。p的上限被控制在0.05％。

硫(s)的含量在0％至0.005％的范围内。

s(作为不可避免地包含在钢中的杂质)是在晶界上偏析的元素，从而引起热加工性的劣化。s的含量可以被控制成尽可能低。根据本公开内容，s的上限被控制为0.005％。

铬(cr)的含量在10％至30％的范围内。

根据本公开内容，cr(作为有效提高耐腐蚀性的元素)以10％或更大的量添加。然而，当cr的含量太高时，制造成本迅速增加。因此，cr的含量被限制在30％或更小。

氮(n)的含量在0.005％至0.03％的范围内。

n(作为形成氮化物的元素)作为间隙型存在。当n的含量太高时，冲击韧性和可成形性可能劣化。因此，n的含量被限制在0.03％或更小。

铝(al)的含量在0.005％至0.2％的范围内。

al(作为强脱氧剂)用于降低钢水中的氧含量，并且根据本公开内容，以0.005％或更大的量添加。然而，当al的含量太高时，非金属夹杂物增加，引起冷轧带材中的套筒缺陷并使可焊性劣化。因此，al的含量被限制在0.2％或更小，优选0.15％或更小。

γmax值是公知的奥氏体稳定性指数，其对应于奥氏体在高温下的最大量。γmax值使用下式1计算。在本公开内容中，γmax值在20％至小于50％的范围内。

(1)420×c+470×n+10×mn+180-11.5×cr-11.5×si-52.0×al

当γmax值小于20％时，奥氏体相向铁素体相的转变未充分累积，并且由此在热轧期间不促进铁素体带的再结晶，从而未能改善起皱特性。同时，虽然可以增加形成奥氏体的元素(例如c、n、mn和ni)的含量以增加γmax值，但钢可能硬化或者制造成本可能由此增加。因此，γmax值需要小于50％。

当铁素体不锈钢满足上述组分和γmax值范围时，应变能的累积对于退火前的再结晶是足够的，因此可以形成有利于起皱特性和可成形性的织构。

例如，根据本公开内容的一个实施方案的铁素体不锈钢可以具有12μm或更小的起皱高度和1.2或更大的r-bar值。

此外，根据本公开内容的一个实施方案的铁素体不锈钢的表面微槽面积比可以为2.0％或更小。表面微槽面积比与光泽度有关。微槽面积比越低，光泽度越高。表面微槽面积比为2.0％或更小的根据本公开内容的铁素体不锈钢可以具有高品质的表面。

在下文中，将描述制造具有优异的起皱特性和优异的表面品质的铁素体不锈钢的方法。

为了改善铁素体不锈钢的起皱特性和表面品质，需要促进有利于可成形性的织构的形成，并且需要去除引起起皱的带状组织。为了形成所述织构和去除所述带状组织，在热轧钢板的退火期间促进再结晶是重要的。为此，在退火之前需要累积足够的应变能。虽然已经进行了尝试来降低热轧的终了温度以在热轧钢板中累积应变能，但应变能的累积是不充分的。因此，根据本公开内容的一个实施方案，通过在热退火之前进行冷轧以促进由应变能的累积引起的再结晶来形成有利于可成形性的织构。

通常，在轧制期间钢板的变形状态可以由两个因素表示，剪切形变和平面形变。在常规的对称轧制中，剪切形变作用在钢板的表面上。由于剪切变形因固有的对称特性朝向中心层减小，因此中心层的剪切变形总是为0。即，平面形变总是作用在中心层上。根据本公开内容，可以通过向钢板的厚度中心施加不对称轧制来向钢板的厚度中心施加剪切形变。在施加不对称轧制时存在许多轧制参数。通过优化这些参数，分别向所有厚度层施加适当的剪切变形以促进再结晶，从而改变显微组织，导致对最终冷轧产品的表面品质重要的起皱高度降低。

根据本公开内容的一个实施方案的制造铁素体不锈钢的方法包括：准备板坯，所述板坯以重量％计包含0.005％至0.1％的碳(c)、0.01％至2.0％的硅(si)、0.01％至1.5％的锰(mn)、0.05％或更少的磷(p)、0.005％或更少的硫(s)、10％至30％的铬(cr)、0.005％至0.1％的氮(n)、0.005％至0.2％的铝(al)、剩余部分为铁(fe)和其他杂质，并且具有满足20％至小于50％的γmax值；通过再加热对板坯进行热轧；对热轧钢板进行卷取；以及在进行热退火之前对经卷取的热轧钢板进行冷轧。

可以通过在进行热退火之前对热轧钢板进行进一步冷轧来累积用于促进再结晶的应变能。

通过在冷轧之前再加热对准备的板坯进行热轧。将热轧钢板在卷取机中在高温下卷取(黑卷材)。在热轧后卷取时从奥氏体相向铁素体相的相变的卷取温度可以为750℃或更高。

同时，在根据本公开内容的一个实施方案的制造铁素体不锈钢的方法中，在热退火之前进行的经卷取的热轧钢板的冷轧可以通过不对称冷轧来进行。

如上所述，根据本公开内容，可以通过进行不对称轧制在钢板的厚度中心中引起剪切形变。由于通过作用在厚度中心上的适当的剪切形变促进再结晶而改变显微组织，因此可以降低对最终冷轧产品的表面品质重要的起皱高度。

不对称冷轧可以在以下轧制条件下进行：压下率为30％或更大，上轧辊与下轧辊之间的速度比(vh/vl)为1.25或更大，轧制形状因子(l/d)为1.7或更大。

上轧辊与下轧辊之间的速度比(vh/vl)需要为1.25或更大，以在不对称冷轧期间在厚度中心中引起剪切形变。当速度比小于1.25时，剪切形变不能被施加至厚度中心。在此，vh为快辊的速度，vl为慢辊的速度。

轧制形状因子(l/d)需要为1.7或更大，以在厚度中心中引起剪切形变。当轧制形状因子小于1.7时，剪切形变不能被施加至厚度中心。与轧辊的尺寸和压下率有关的轧制形状因子是在轧制期间施加剪切形变的指标并且由下式2定义。

(2)

在式2中，l为辊缝中辊与钢板之间的接触弧投影的长度，d为钢板的平均厚度(d＝(h0+h)/2)，r为轧辊的半径，h0为钢板的初始厚度，h为钢板的最终厚度。

本公开内容的特征在于作为在进行热退火之前作为冷轧进行的不对称轧制期间研究轧制参数与钢板的特性(例如起皱特性、可成形性和表面品质)之间的关系的结果，通过调节上轧辊与下轧辊之间的速度比、压下率和轧制形状因子(l/d)来改善起皱特性和表面品质。

可以使冷轧钢板或不对称冷轧钢板经受热退火。热退火可以在550℃至950℃的温度范围下进行60分钟或更短。进行热退火以进一步改善热轧钢板的延展性，由此可以引起碳氮化物的析出和再结晶。为此，退火可以在550℃或更高的温度下进行。然而，当退火温度高于950℃或退火时间超过60分钟时，粗晶粒可能使可成形性或起皱特性劣化。同时，虽然退火时间的下限没有特别限制，但退火可以进行30秒或更长以获得足够的效果。

热退火钢板在平行于轧制方向的方向上的截面的厚度中心处的平均纵横比可以为4.0或更小。纵横比是指铁素体在轧制方向上的晶粒尺寸与铁素体在厚度方向上的晶粒尺寸之比(在轧制方向上的晶粒尺寸/在厚度方向上的晶粒尺寸)。当平均纵横比大于4.0时，由于在轧制方向上伸长的铁素体组织，因此冷加工性可能劣化。此外，当在轧制方向上伸长的带状组织保留在热退火钢板的厚度中心中时，由于在冷轧期间带状组织的不均匀变形，因此可能形成不平坦表面，从而使表面光泽度劣化。因此，平均纵横比被限制在4.0或更小。

如上所述在制造具有优异的起皱特性和优异的表面品质的铁素体不锈钢的方法中未特别限制的其他条件可以符合本领域公知的制造铁素体不锈钢的方法。此外，热退火钢板可以通过冷轧和冷退火来处理以制造冷轧钢板。

在下文中，将参照以下实施例详细描述本公开内容。

实施例

对具有表1所示组成的钢水进行连铸以制备板坯，并通过再加热对所述板坯进行热轧。然后，在进行热退火之前，对初始厚度为3mm至7mm的热轧钢板进行一次冷轧。

表1

一次冷轧使用常规冷轧或不对称冷轧以20％至50％的压下率进行。在对一次冷轧钢板进行热退火和酸洗之后，以50％至85％的压下率进行二次冷轧，然后进行冷退火和酸洗以制备样品。

对样品进行处理并使其在相对于轧制方向的0°、45°和90°方向上经受15％拉伸试验以测量r值(lankford值)。由在各个方向上测量的r值(r0、r45和r90)计算r-bar值(r-bar＝(r0+r90+2*r45)/4)。此外，通过对用于15％拉伸试验的样品进行处理并测量表面粗糙度来获得起皱高度。根据按照以下实施例和比较例的铁素体不锈钢的轧制条件变化的r-bar值和起皱高度(wt)的测量结果示于下表2中。

表2

根据其中进行普通轧制的比较例3至7的样品具有1或更小的r-bar值和14μm或更大的高起皱高度。在其中在热轧之后且在热退火之前进行一次冷轧并且压下率小于30％的比较例1和2的情况下，r-bar值等于或小于1.2，表明可成形性差。如实施例1至3所示，当在热退火之前进行一次冷轧并且压下率为30％或更大时，r-bar值为1.2或更大，实现了12μm或更小的起皱高度，这难以通过目视观察区分并且不使产品的外观劣化。

以与实施例1至3中相同的方式制备实施例4至6的样品，不同之处在于一次冷轧是不对称轧制而不是对称轧制，以与比较例1和2中相同的方式制备比较例8和9的样品，不同之处在于一次冷轧是不对称轧制而不是对称轧制。

在进行不对称轧制作为一次冷轧的情况下，确认在与对称轧制相比时，起皱高度减小约20％或更多。特别地，在实施例4至6中，实现了10μm或更小的起皱高度。因此，确认可以在不对称轧制而不是对称轧制期间通过剪切形变将带状组织充分细化成显微组织，导致起皱特性的改善。

在其中在热轧之后且在热退火之前进行一次冷轧的比较例8和9的情况下，虽然进行了不对称轧制，但由于压下率小于30％，因此r-bar值为1.2或更小，表明可成形性差。

即，当如实施例4至6中在进行热退火之前以30％或更大的压下率进行不对称冷轧时，可以获得1.2或更大的r-bar值，并且可以实现12μm或更小的起皱高度，这难以通过目视观察区分并且不使产品的外观劣化。

同时，根据常规方法在进行热退火之前不进行冷轧制造的热退火钢板和根据本公开内容制造的热退火钢板的平均纵横比示于表3中。随后，已经经历冷轧和冷退火的冷退火钢板的表面微槽面积比示于下表3中。

平均纵横比通过如下测量：使用光学显微镜获得热退火钢板的平行于轧制方向的截面的显微组织的图像，测量带状组织在轧制方向和厚度方向上的晶粒尺寸，然后获得5个晶粒的平均纵横比。图1是根据比较例3的样品的平行于轧制方向的截面的显微组织的照片。如图1所示，在测量截面的显微组织的照片中带状组织在轧制方向上的长度和带状组织在厚度方向上的长度之后，计算平均纵横比。

表面微槽面积比通过如下评估：使用光学显微镜以50倍的放大倍数以光源的最大强度和长曝光获得冷退火钢板的表面的图像，并使用图像分析仪测量面积比。代表性的测量结果示于图2和图3中。

图2示出了实施例2的表面，图3示出了比较例4的表面。在附图中，暗部分是微槽的区域。确认当与图3所示的根据比较例4的样品相比时，图2所示的根据一个实施方案的根据实施例2的样品的表面微槽面积比显著减小。

表3

根据其中使用普通轧制以小于30％的压下率进行一次冷轧的比较例1的样品具有6或更大的高平均纵横比。根据常规方法制备的根据比较例3和4的样品的平均纵横比为根据其中进行一次冷轧的比较例1制备的样品的约3倍大。相比之下，在其中在热轧之后且在热退火之前以30％或更大的压下率进行普通轧制(作为一次冷轧)的实施例2和3的情况下以及在其中以30％或更大的压下率进行不对称轧制(作为一次冷轧)的实施例5和6的情况下，热退火钢板的平均纵横比保持在3或更低的非常低的水平。

此外，根据其中进行普通轧制(作为一次冷轧)的比较例1、3和4的冷退火钢板具有2.2％或更大的高表面微槽面积比，而相比之下，根据其中在热轧之后且在热退火之前进行一次冷轧的实施例2和3的冷退火钢板，以及根据其中通过不对称轧制进行一次冷轧的实施例5和6的冷退火钢板具有1.8％或更小的低表面微槽面积比。

即，如实施例2、3、5和6的结果所示，随着热退火钢板的平均纵横比降低，冷退火钢板的表面微槽面积比降低。因此，当平均纵横比为4.0或更小并且表面微槽面积比为2.0％或更小时，可以获得具有优异的表面品质的冷轧钢板。

虽然已经参照示例性实施方案具体描述了本公开内容，但本领域技术人员应理解，在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种改变。

工业适用性

根据本公开内容的实施方案的铁素体不锈钢具有优异的表面品质和光泽度以应用于各种厨房器具、汽车排气系统的部件、建筑材料、家用器具等。