一种超级奥氏体不锈钢棒材低成本制造方法

技术领域

本发明属于奥氏体不锈钢加工领域，具体涉及一种超级奥氏体不锈钢棒材低成本制造方法。

背景技术

随着现代工业特别是能源化工、废气处理、石油炼化等行业的装备使用工况越来越苛刻，采用Cr、Mo、Ni和N含量更高的超级奥氏体不锈钢得到快速发展，超级奥氏体不锈钢典型的代表钢种为S31254或N08367超级不锈钢。

目前超级奥氏体不锈钢棒材工艺流程很多采用真空感应(VIM)或电炉+AOD+LF方式冶炼，模铸电极或铸锭，然后进行轧制或锻造开坯，最终在棒材轧机上完成棒材轧制，该工艺生产流程比较复杂，造成生产周期长，效率较低。另外，采用该工艺由于模铸电极或铸锭质量不高，一方面存在较深的缩孔；另一方面模铸锭铸态组织塑性差，轧制开坯时极易出现开裂，采用该工艺生产的棒材成材率较低，使得产品的生产成本较高。如想提高热塑性，该电极或铸锭可进行电渣重熔或真空自耗，会进一步增加制造周期和生产成本。

中国专利CN108866419A公布了“一种高强度高耐蚀奥氏体不锈钢及其制作方法”，其冶炼方法采用了中频炉和AOD炉或采用电弧炉和VOD炉，浇铸方法为模铸铸件，该专利浇铸铸锭存在较深的缩孔和热塑性较差的问题。

中国专利CN201110232973.4公布了“超级奥氏体不锈钢管制造工艺”，其冶炼钢锭经电渣重熔后锻造成管坯，该专利采用了电渣重熔和锻造工艺，生产成本较高。

中国专利CN107058905A公布了“一种超级奥氏体不锈钢及其制备方法”，其采用Consteel电炉加中频炉加AOD炉加LF炉冶炼并连铸的工艺生产出超级奥氏体不锈钢连铸坯，该专利制备的超级奥氏体不锈钢，连铸拉速较低生产的板坯厚度规格较厚。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级奥氏体不锈钢棒材低成本制造方法，在制备得到的超级奥氏体不锈钢耐腐蚀性和室温力学性能与现有工艺相比达到相同水平的前提下，大大提高了成材率、减少了生产工序、缩短了生产周期，降低了生产成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种超级奥氏体不锈钢棒材低成本制造方法，包括如下步骤：

1)冶炼

按照超级奥氏体不锈钢的化学成分进行电炉冶炼、AOD精炼、LF精炼；

2)连铸

立式连铸成厚100～200mm的连铸坯，控制中间包过热度小于50℃，连铸拉速控制在0.5～2.0m/min；

3)切割

连铸坯采用火焰切割方式切割成规格为100～200mm的方坯；

4)加热

所述方坯放入步进式加热炉中加热，加热温度1100～1200℃；

5)轧制

采用一次轧制将加热后方坯轧制成直径为14～120mm的棒材，终轧温度为920～1020℃；

6)固溶热处理

固溶热处理温度1100～1180℃。

优选的，所述步骤2)中，中间包气幕挡墙使用氩气保护，氩气流速为10～80L/min。

优选的，所述步骤2)中，电磁搅拌电流为500～1000A，电磁搅拌周期5～10s，电磁搅拌频率为2.0～3.5Hz。

进一步，所述超级奥氏体不锈钢为S31254超级不锈钢或N08367超级不锈钢。

进一步，所述S31254超级不锈钢的化学成分重量百分比为：C≤0.02％，Si≤0.80％，Mn≤1.00％，P≤0.030％，S≤0.010％，Cr：19.5～20.5％，Ni：17.5～18.5，Mo：6.0～6.5％，Cu：0.50～1.00％，N：0.18～0.25％，其余为Fe及其它不可避免的杂质。

进一步，所述N08367超级不锈钢的化学成分重量百分比为：C≤0.03％，Si≤1.00％，Mn≤2.00％，P≤0.040％，S≤0.030％，Cr：20.0～22.0％，Ni：23.5～25.5，Mo：6.0～7.0％，Cu≤0.75％，N：0.18～0.25％，其余为Fe及其它不可避免的杂质。

优选的，所述步骤2)中，连铸所用保护渣的化学成分质量百分比为：SiO

本发明所述棒材的抗拉强度为750～850MPa，屈服强度为350～450MPa，点腐蚀率＜0.0001g/cm

本发明的工艺设计中：

本发明按照超级奥氏体不锈钢的成分要求冶炼，之后进行立式连铸，立式连铸采用垂直结构设计，无板坯弧形段，有助于钢液中夹杂物上浮，不会出现弧形连铸时铸坯内夹杂物在内弧面积聚现象，其生产的铸坯凝固偏析大为改善、组织均匀对称性好；铸坯在凝固过程及在铸机内不受弯曲、矫直等外力的作用，铸坯内部及表面质量不会有机械应力引起的裂纹缺陷，且由于钢水静压力较大，易于凝固补缩，避免了模铸坯缩孔和轧制开裂问题，大大提高了综合成材率，降低了生产成本。

本发明在原有厚规格连铸工艺基础上进行工艺优化，立式连铸过程中，采用气幕挡墙保护浇铸，并采用氩气保护，控制氩气流量在10～80L/min，控制电磁搅拌参数，针对不同的钢成分采用更合适的连铸渣，保证连铸过程的稳定，将连铸拉速提高到0.5～2.0m/min，获得内在质量良好且厚度较薄的连铸坯。由于该薄规格连铸坯具有良好的内在及表面质量，火焰切割后的坯料可以直接制作成棒材，可以避免出现模铸锭轧制开坯开裂的情况，省去了轧制开坯及后续精整工序，缩短了生产流程，提高了生产效率。

本发明将连铸拉速提高至0.5～2m/min，可以获得厚度较薄的连铸坯，连铸坯厚度为100～200mm，如果坯料规格过大，生产小规格棒材需要增加一次中间开坯过程。本发明获得的薄规格连铸坯具有良好的内在及表面质量，可以通过一次轧制获得小规格棒材，棒材直径最小可达14mm。常规的用于热轧板生产的连铸坯，由于压缩比的要求，其连铸厚度要求较厚。而棒材由于轧制是整个截面变小，其变形量比板材轧制大大增加，因此连铸坯厚度可以大为减少。另一方面，提高拉速也大大提高了生产效率。

将切割好的方坯放入步进式加热炉中加热，加热温度控制1100～1200℃，在高合金棒材轧机上热轧成Ф14～120mm的棒材，轧制规格范围宽和生产效率高，终轧温度控制在920～1020℃，保证本发明超级奥氏体不锈钢轧制时较低的变形抗力和良好的热加工热塑性，避免轧制过程中出现开裂，保证高的成材率。

热轧棒材最后进行固溶热处理，固溶热处理温度控制在1100～1180℃，该温度范围下热轧棒材能够获得良好的再结晶组织和性能。本发明获得棒材的抗拉强度为750～850MPa，屈服强度为350～450MPa，点腐蚀率＜0.0001g/cm

本发明的有益效果：

1.本发明采用立式连铸工艺生产超级奥氏体不锈钢棒材，与传统的模铸工艺相比，由于连铸坯在整个凝固过程中均无弯曲、矫直变形，从而消除了固、液界面的任何弯曲、矫直应变应力，其生产的铸坯凝固偏析大为改善、组织均匀，连铸坯内在及表面质量大为改善，结合后续处理工艺，保证生产棒材的成材率提高到70％以上，而现有工艺中生产棒材的成材率最高也只有60％，与现有技术相比本发明成材率明显提高，降低了生产成本。连铸坯经火焰切割后可以直接作为棒材轧制的坯料，节省了轧制开坯及后续精整工序，避免出现模铸锭轧制开坯开裂的情况，提高了生产效率，进一步降低了生产成本。

2.本发明在立式连铸过程中，采用气幕挡墙保护浇铸，并采用氩气保护，控制氩气流量在10～80L/min，结合电磁搅拌参数的控制，针对不同的钢成分采用更合适的连铸渣，保证连铸过程的稳定，将连铸拉速提高到0.5～2.0m/min，获得质量良好的薄规格连铸坯，通过一次轧制就可获得小规格棒材，棒材直径最小可达14mm，省去了常规的中间开坯过程，大大提高了生产效率。而现有模铸工艺轧制小规格棒材必须经过多火次轧制。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

本发明实施例采用的工艺技术流程为：电炉冶炼→AOD精炼→LF精炼→连铸→切割→加热→轧制→固溶热处理。

表1为本发明实施例的工艺参数，表2为本发明实施例产品性能和成材率。

对比例1和对比例2分别采用S31254超级不锈钢和N08367超级不锈钢成分进行配料，采用电炉+AOD+LF方式冶炼，模铸铸锭，然后进行轧制开坯，最终在棒材轧机上完成棒材轧制，产品性能和成材率见表2。

从表2对比可以看出，相比于对比例1和对比例2，采用本发明所述方法获得的超级奥氏体不锈钢耐腐蚀性和室温力学性能与对比例相当，但成材率提高到70％以上；另外，本发明生产工序更少、生产周期更短，降低了生产成本，由此可见，本发明制造方法具有成本低和效率高的特点。