一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法

技术领域

本发明属于冶炼、连铸、加热生产领域，特别涉及一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法。

背景技术

节镍奥氏体不锈钢在传统奥氏体不锈钢基础上，减少贵金属的使用，用锰、氮等元素代替镍形成一种经济型不锈钢，近年来在中国发展迅速，其良好的机械加工性能、较好的耐腐蚀性能、光泽的表面成为其市场推广的硬条件。

节镍奥氏体不锈钢是近几年在中国新开发的一种廉价不锈钢，主要应用于民用制品。其成分标准范围(wt.％)为：C：0.10％～0.15％，Mn：9％～12％，Si：0.3％～0.7％，P:≤0.060％，S：≤0.030％，Cr：13％～14.5％，Ni：0～2％，N：0.17％～0.2％，Cu：0～0.5％，其余为铁及微量元素和杂质。然而，虽然用锰、氮等元素代替镍降低了奥氏体不锈钢的成本，但同时，也使得不锈钢奥氏体稳定性下降，在后续热轧过程中易在距离边部100mm以内出现鳞折缺陷，对板材力学性能和耐腐蚀性均存在消极影响，影响经济效益。

由于冷装装炉方式的铸坯在加热过程中，凝固组织晶界存在大量析出，晶界弱化程度大于热装，并且在加热初期阶段表面与心部的温差要高于热装装炉方式铸坯，会在铸坯边部造成更大的应力集中，导致鳞折缺陷对冷装装炉方式的敏感性远大于热装装炉方式，且在热轧阶段出现的鳞折缺陷在后续加工中不可修复。目前来说，对于鳞折缺陷带来的线状、脱皮等缺陷的主要解决方法，是通过对板坯表面采用修磨的方法或者采用热轧除鳞设备除鳞。而对于亚稳态节镍奥氏体不锈钢采用冷装装炉时，在钢卷边部100mm以内产生较多的鳞折缺陷的问题，采用上述方法均不能很好的解决。上述问题影响了节镍奥氏体不锈钢的后续生产和应用，因此需要针对节镍奥氏体不锈钢的冷装装炉方式设计更合适的加工工艺。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法，包括如下步骤：

(1)冶炼：按照质量百分比，控制节镍奥氏体不锈钢C、Cr、Mn、N含量，C：0.11％-0.119％；Cr：13.65％-14.05％；Mn：9.29％-9.69％；N：0.157％-0.177％；

(2)连铸：

(3)加热：连铸铸坯浇铸成形切断成板坯后送往加热炉进行加热，炉内加热总时间控制在260-265分钟。

进一步地，步骤(1)节镍奥氏体不锈钢除C、Cr、Mn、N，其余成分含量控制在标准范围之内。

进一步地，步骤(1)浇铸过热度在允许范围内选取最低值25℃。

进一步地，步骤(2)连铸铸坯的拉矫温度为920-960℃。

进一步地，步骤(3)冷装方式送入加热炉的板坯温度为25℃。

进一步地，步骤(3)中加热炉加热过程经热回收段、预热段、加热一段、加热二段、均热段升温加热。

进一步地，步骤(3)中热回收段温度为654-714℃，加热时间为100-109分钟，预热段温度为853-913℃，加热时间为30-35分钟，加热一段温度为1119-1247℃，加热二段温度为1247-1270℃，均热段温度为1266-1270℃，加热一段、二段总时间为80-85分钟。

进一步地，步骤(3)浇铸成形后切断板坯的适用规格：11500×200×1000mm。

本发明的原理为：

通过大量对边部100mm范围内存在鳞折缺陷的钢卷进行电子扫描显微镜的显微分析，发现缺陷位置并不存在保护渣及夹杂物的卷入，缺陷附近的基体组织正常并无过热缺陷的影响，并且，实践中发现该钢种鳞折缺陷的产生与铸坯表面的原始缺陷并无直接联系，选取常规工艺生产的板坯并对表面进行均匀打磨，在排除了裂纹表面裂纹等缺陷的影响后，再采用常规工艺加热并轧制，酸洗后发现边部对应区域的鳞折缺陷并无减少。

对铸坯进一步分析，发现该节镍奥氏体不锈钢柱状晶过于发达，表层几乎不存在激冷细晶层组织，且凝固组织的晶界存在着大量铬的碳化物析出相，存在明显的晶界弱化现象。就靠近表面的组织而言，晶界存在氧化现象，就柱状晶组织而言，柱状晶组织几乎贯穿整个厚度方向，且柱状晶彼此间的晶界粗大，晶间存在大量析出导致彼此之间结合力较差。在加热及热轧的过程中柱状晶极易开裂并造成线状、脱落状的线鳞、山鳞缺陷。

基于前述对节镍奥氏体不锈钢热轧卷边部鳞折缺陷的研究，针对该类钢种冷装装炉方式缺陷率较高的问题，本发明将冷装方式的生产工艺参数做了部分调整，首先调整该系钢种的合金元素成分(wt.％)，将C保持在0.11％-0.119％，Cr保持在13.65％-14.05％，将Mn保持在9.29％-9.69％，将N保持在0.157％-0.177％，浇铸过热度为采用25℃；在成分调控上使包晶点向右移动，使该系钢种在冷却凝固的过程中远离了剧烈的包晶反应，一定程度上避免了此反应带来的表面凹陷、晶界裂纹及柱状晶过于发达的现象，从源头上提升晶间结合力，且配合一定的过热度、浇铸速度及合适的冷却强度，使铸坯的柱状晶尺寸比较匀称，改善了原始铸坯的表面质量，获得了较好的铸坯原始凝固组织；通过将拉矫温度设定在920-960℃，避开了节镍奥氏体不锈钢的脆性温度区间750-900℃；而后，为了防止冷装方式进加热炉加热后，铸坯内外温度梯度较大，在铸坯边部产生应力集中区，破坏柱状晶导致出现微观裂纹，故将出现温差应力集中的热回收段与预热段进行调整，其中热回收段温度为654-714℃，加热时间为100-109分钟，预热段温度为853-913℃，加热时间为30分钟，做到在加热炉加热过程采取缓慢升温，通过热回收及预热段温度的控制可以缓解由于铸坯在冷装25℃的条件下与加热炉温差过大，导致的加热初期温度梯度过大问题，减缓柱状晶晶间应力增加边部微裂纹的扩张。并且采用此加热制度还能使冷装方式的铸坯凝固组织晶界中存在的大量析出相尽可能融入基体，降低晶界弱化程度。本发明工艺过程中各步骤环环相扣，缺一不可，最终将节镍奥氏体不锈钢冷装时的边部鳞折缺陷从22.66％降低到2.02％以内，有效控制了缺陷率，提升了产品质量和市场竞争力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明就不同合金成分对相变参数的影响角度，对节镍奥氏体不锈钢的合金成分进行优化，降低了鳞折缺陷对冷装装炉方式及后续加工的敏感性，达到良好的优化效果。

2)本发明就节镍奥氏体不锈钢脆性温度区间角度，设计了一种拉坯矫直温度区域，对降低鳞折缺陷敏感性起到了良好的效果。

3)本发明就加快析出相融入基体，降低晶界弱化程度及减小冷装方式加热初期边部温差应力的角度，在冷装方式即25℃送入加热炉的条件下，提出了调整热回收段的加热温度及时间区间，降低预热段的升温速度的一种降低鳞折缺陷敏感性的加热制度，为冷装方式的加热制度的优化提供了方向。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法，其包括以下步骤：

1)冶炼：冶炼成分(wt.％)：C含量为0.11％，Cr含量为13.65％，Mn含量为9.29％，N含量为0.157％，Ni含量为1.24％，Si含量为0.41％，Cu含量为0.31％，B含量为0.0009％，其余含量为铁及微观杂质。浇铸过热度为采用25℃；

2)连铸：铸坯的拉矫温度在960℃；

3)加热：铸坯浇铸成形切断成板坯(规格11500×200×1000mm)后立即送往热轧加热炉进行加热，送入加热炉的板坯温度为25℃；加热炉加热过程经热回收段、预热段、加热一段、加热二段、均热段缓慢升温，其中热回收段温度为654℃，加热时间为100分钟，预热段温度为853℃，加热时间为30分钟；加热一段温度为1119℃，加热二段温度为1247℃，均热段温度为1266℃，加热一段、二段总时间为80分钟，均热段时间为50分钟。

实施例2：

一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法，其包括以下步骤：

1)冶炼：冶炼成分(wt.％)：C含量为0.119％，Cr含量为14.05％，Mn含量为9.69％，N含量为0.177％，Ni含量为1.24％，Si含量为0.41％，Cu含量为0.31％，B含量为0.0009％，其余含量为铁及微观杂质。浇铸过热度为采用25℃；

2)连铸：铸坯的拉矫温度为960℃；

3)加热：铸坯浇铸成形切断成板坯(规格11500×200×1000mm)后立即送往热轧加热炉进行加热，送入加热炉的板坯温度为25℃；加热炉加热过程经热回收段、预热段、加热一段、加热二段、均热段缓慢升温，其中热回收段温度为684℃，加热时间为100分钟，预热段温度为883℃，加热时间为30分钟；加热一段温度为1119℃，加热二段温度为1247℃，均热段温度为1266℃，加热一段、二段总时间为85分钟，均热段时间为50分钟。

实施例3：

一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法，其包括以下步骤：

1)冶炼：冶炼成分(wt.％)：C含量为0.115％，Cr含量为13.85％，Mn含量为9.49％，N含量为0.157％，Ni含量为1.24％，Si含量为0.41％，Cu含量为0.31％，B含量为0.0009％，其余含量为铁及微观杂质。浇铸过热度为采用25℃；

2)连铸：铸坯的拉矫温度在960℃；

3)加热：铸坯浇铸成形切断成板坯(规格11500×200×1000mm)后立即送往热轧加热炉进行加热，送入加热炉的板坯温度为25℃；加热炉加热过程经热回收段、预热段、加热一段、加热二段、均热段缓慢升温，其中热回收段温度为714℃，加热时间为100分钟，预热段温度为913℃，加热时间为30分钟；加热一段温度为1150℃，加热二段温度为1250℃，均热段温度为1266℃，加热一段、二段总时间为80分钟，均热段时间为50分钟。

实施例4：

一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法，其包括以下步骤：

1)冶炼：冶炼成分(wt.％)：C含量为0.11％，Cr含量为14.05％，Mn含量为9.29％，N含量为0.177％，Ni含量为1.24％，Si含量为0.41％，Cu含量为0.31％，B含量为0.0009％，其余含量为铁及微观杂质。浇铸过热度为采用25℃；

2)连铸：铸坯的拉矫温度为920℃；

3)加热：铸坯浇铸成形切断成板坯后立即送往热轧加热炉进行加热，送入加热炉的板坯温度为25℃；加热炉加热过程经热回收段、预热段、加热一段、加热二段、均热段缓慢升温，其中热回收段温度为714℃，加热时间为100分钟，预热段温度为913℃，加热时间为30分钟；加热一段温度为1150℃，加热二段温度为1250℃，均热段温度为1266℃，加热一段、二段总时间为85分钟，均热段时间为50分钟。

实施例5：

一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法，其包括以下步骤：

1)冶炼：冶炼成分(wt.％)：C含量为0.119％，Cr含量为14.05％，Mn含量为9.29％，N含量为0.177％，Ni含量为1.24％，Si含量为0.41％，Cu含量为0.31％，B含量为0.0009％，其余含量为铁及微观杂质。浇铸过热度为采用25℃；

2)连铸：铸坯的拉矫温度为930℃；

3)加热：铸坯浇铸成形切断成板坯后立即送往热轧加热炉进行加热，送入加热炉的板坯温度为25℃；加热炉加热过程经热回收段、预热段、加热一段、加热二段、均热段缓慢升温，其中热回收段温度为714℃，加热时间为100分钟，预热段温度为913℃，加热时间为30分钟；加热一段温度为1119℃，加热二段温度为1260℃，均热段温度为1266℃，加热一段、二段总时间为80分钟，均热段时间为55分钟。

实施例6：

一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法，其包括以下步骤：

1)冶炼：冶炼成分(wt.％)：C含量为0.11％，Cr含量为14.05％，Mn含量为9.29％，N含量为0.177％，Ni含量为1.24％，Si含量为0.41％，Cu含量为0.31％，B含量为0.0009％，其余含量为铁及微观杂质。浇铸过热度为采用25℃；

2)连铸：铸坯的拉矫温度为940℃；

3)加热：铸坯浇铸成形切断成板坯后立即送往热轧加热炉进行加热，送入加热炉的板坯温度为25℃；加热炉加热过程经热回收段、预热段、加热一段、加热二段、均热段缓慢升温，其中热回收段温度为714℃，加热时间为100分钟，预热段温度为913℃，加热时间为30分钟；加热一段温度为1119℃，加热二段温度为1247℃，均热段温度为1270℃，加热一段、二段总时间为85分钟，均热段时间为50分钟。

实施例7：

一种减少节镍奥氏体不锈钢冷装轧制边部鳞折的生产方法，其包括以下步骤：

1)冶炼：冶炼成分(wt.％)：C含量为0.11％，Cr含量为14.05％，Mn含量为9.29％，N含量为0.177％，Ni含量为1.24％，Si含量为0.41％，Cu含量为0.31％，B含量为0.0009％，其余含量为铁及微观杂质。浇铸过热度为采用25℃；

2)连铸：铸坯的拉矫温度为950℃；

3)加热：铸坯浇铸成形切断成板坯后立即送往热轧加热炉进行加热，送入加热炉的板坯温度为25℃；加热炉加热过程经热回收段、预热段、加热一段、加热二段、均热段缓慢升温，其中热回收段温度为714℃，加热时间为100分钟，预热段温度为913℃，加热时间为30分钟；加热一段温度为1150℃，加热二段温度为1260℃，均热段温度为1270℃，加热一段、二段总时间为80分钟，均热段时间为50分钟。

上述实施例其余工序为常规工序，涉及上述实施例一共轧制了4406卷节镍奥氏体不锈钢带，经过酸洗后，质检员肉眼观察判定出现边部鳞折缺陷的降级卷为89卷，缺陷率为2.02％。从批量生产的实际情况看，缺陷率得到有效控制。

本发明将C保持在0.11％-0.119％，Cr保持在13.65％-14.05％，将Mn保持在9.29％-9.69％，将N保持在0.157％-0.177％，浇铸过热度为采用25℃，均是为了在铸坯冷却成型过程中避免剧烈的包晶反应从而形成良好凝固组织，减少晶界裂纹、表面凹陷，降低柱状晶的发达程度，尽可能为冷装装炉方式获得质量较好的原始铸坯；拉坯矫直温度设定在920-960℃，避开了节镍奥氏体不锈钢750-900℃的脆性温度区间；在加热过程中，考虑到铸坯冷装方式下保持在25℃与加热炉内温度差距过大，导致的加热初期的热回收段与预热段应力集中问题，将热回收段温度设置为654-714℃，加热时间为100分钟，预热段温度设置为853-913℃，加热时间为30分钟。将铸坯内外温度梯度控制280℃左右，降低板坯中心与边部的温度梯度，降低温差应力，避免开裂，结合减少晶界析出相造成的晶界弱化角度，尽可能减小温差应力及晶界弱化对铸坯质量的影响。本发明针对节镍奥氏体不锈钢存在的表面质量及凝固组织，以冷装装炉方式在加热初期阶段由于较大的热应力，热轧后产生的远多于热装的鳞折缺陷问题，提出了降低包晶反应剧烈程度、改善铸坯原始凝固组织、降低加热初期较大的温差应力等角度，为降低鳞折缺陷的生成率提供了控制工艺及改善方向。

以上技术方案阐述了本发明的技术思路，不能以此限定本发明的保护范围，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。