[发明专利]一种奥氏体不锈钢带及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢冶金技术，特别属于一种奥氏体不锈钢带及其制造方法。

背景技术

不锈钢以良好的耐蚀性，耐高温性，高强韧性，外观精美以及优良的加工成型性等特点，被广泛应用于食品机械、卫生设施、厨房、建筑装潢、汽车、化工和电器产品等方面。在不锈钢市场中，不锈钢板材的需求量占80％以上，这其中主要的产品是不锈钢冷轧薄板。

传统的不锈钢带的生产工艺是由连铸(或模注+锻造)，热轧和冷轧工序完成。一般传统的连铸工艺中铸坯的厚度是200mm。不锈钢的热轧生产工艺有连续式热轧带钢轧机和现代炉卷轧机两种。这两种生产工艺在粗轧机以前是相同的。钢坯的断面尺寸多为(180～200mm)*(1050～2550)mm。钢坯在步进梁式加热炉加热。出炉钢坯经过高压水除磷后在带有立辊的四辊可逆式粗轧机进行5～7道次往复轧制，轧制到30～50mm，送入精轧机组或炉卷轧机，轧制到成品厚度，完成带钢的热轧生产过程。不锈钢冷轧带钢的生产工艺是主要是在热轧带钢连续退火酸洗机组上进行软化和去除氧化铁皮处理。然后进行冷轧，冷轧后的带钢在冷轧带钢连续退火酸洗机组进行再结晶软化退火和酸洗；成品冷轧带钢经平整机组改善板形，经纵切(钢卷交货)或横切(单张板交货)机组，完成冷轧带钢的生产。

上述是传统的不锈钢带钢的生产工艺。在上个世纪80年代末90年代初，紧凑式带钢生产工艺(Compact Strip Production，简称CSP)在美国纽柯公司首先获得商业化，其特征为薄板坯连铸连轧，工艺流程为：电炉或转炉提供钢水→连铸→均热炉均热→热连轧→卷取。随着薄板坯连铸连轧技术的发展，不锈钢也可以用薄板坯连铸连轧工艺生产。该工艺与传统工艺相比最大的特点是连铸的铸坯厚度为50～90mm，由于原始铸坯薄，热轧机组不需要粗轧机(若坯厚50mm)，或只需要1台粗轧机(坯厚70～90mm)。而传统工艺中粗轧机要反复轧几个道次才能将铸坯减薄至精轧前需要的规格。另外传统工艺中铸坯要先经过冷却后再加热，再进粗轧机，而薄板坯连铸连轧工艺中铸坯不经冷却直接轧制，因此热轧机组前的均热炉只需要补温。因此该工艺比上述传统工艺大大缩短了流程，降低了能耗，节省了能源。

比薄板坯连铸连轧更新的连铸技术是薄带连铸技术(Strip CastingProcess)，其生产工艺的主要特点就是钢水通过一对内部具有循环冷却作用的铸轧辊，经过激冷、凝固后直接浇铸出1～5mm厚的铸带，铸带经过一道次在线热轧(或无热轧)后卷取成卷。更具体地，如图1所示，将符合成分要求的钢水从钢包1经过中间包2和浸入式水口3进入旋转的水冷结晶辊4和侧封板5形成的熔池内，经过水冷结晶辊4的冷却形成1～5mm铸带6，铸带经过夹送辊7和输送辊道8以及冷却控制装置9，然后经过卷取前夹送辊10，进入卷取机11成卷。可见，薄带连铸连轧工艺可以更大程度地简化生产工艺、缩短生产周期、明显降低能耗和生产成本。

同时，由于薄带连铸在冶金工艺流程、材料的凝固过程特征、相变历史等方面同传统流程以及薄板坯连铸连轧流程均有所不同，生产出来的材料，其组织和性能与传统工艺和CSP工艺相比有自身独特的特点，其凝固速度快、成分均匀、偏析度小、晶粒细小的基本特点给材料研究工作者带来乐观的前景，用它来生产高合金含量、传统工艺易产生偏析的一些钢种具有独特的优势。

在薄带连铸生产中，由于结晶辊的激冷作用，合金也在远离热力学平衡的条件下凝固，这种非平衡凝固使本来是单相的奥氏体不锈钢中出现了δ铁素体。这是薄带连铸奥氏体不锈钢的主要问题之一。奥氏体不锈钢中的铁素体达到一定含量，将使热加工时裂纹倾向加剧，同时还导致耐点蚀性下降，大大降低钢的使用性能。常用的减少铁素体量的方法是降低Cr/Ni当量比，这样就需要增加Ni的含量，Ni是昂贵的战略元素，将使生产成本大大增加。因此如何减少奥氏体不锈钢中的铁素体含量是奥氏体不锈钢薄带连铸工艺中需要解决的问题。另外，为了提高不锈钢的综合使用性能，传统的工艺包括薄板坯连铸甚至薄带连铸一般都需要热轧或者固溶处理，热轧或者固溶处理后的组织和性能更加均匀，不仅材料的强度高而且塑性也好。如果能开发出一种生产工艺使薄带连铸不锈钢不经热轧或者固溶处理，也可以达到不低于传统工艺下不锈钢产品的性能，生产成本则大大降低。