无磁软质不锈钢盘条或不锈钢板及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种无磁软质不锈钢盘条或不锈钢板及其制造方法。
背景技术
无磁不锈钢根据机械性能的要求可分为两大类。一类是要求高强度、耐磨性材料，一类是要求具有良好冷加工性能的软质钢。高强度耐磨材质可向奥氏体钢中添加锰、氮元素代替贵重的镍元素，得到比较廉价的无磁不锈钢。而对于要求良好冷加工性能的软质无磁不锈钢，一般应选用高镍、低碳、低氮的奥氏体不锈钢或高镍、含铜的钢号，虽然可以达到软质无磁，但因含有较高的镍，价格比较昂贵。
软质无磁不锈钢常规钢号为305(1Cr18Ni12)、SUSXM7(Cr18Ni9Cu3)，日本金属工业公司研制成功的新型软质无磁不锈钢NTKD-4(Cr16Ni14)、NTKD-8(Cr16Ni12.5Cu3.5)，日本新制钢开发的NSS304ES(Cr16Ni8Cu3)，镍含量都较高，价格比较昂贵，其抗拉强度一般在490-580Mpa。
【发明内容】
为了克服现有软质无磁不锈钢的上述不足，本发明提供一种冷加工性能好、成本低的无磁软质不锈钢盘条或钢板及其制造方法。
本发明的技术方案是冶炼设备采用转炉和真空脱碳处理炉，原料采用纯净的铁水，碳和氮元素都降低到比较低的水平，通过增加锰和铜元素，降低了镍元素，再经过相应的工艺处理，从而成为经济型软质无磁不锈钢。
本发明的技术原理为：不锈钢的磁性和组织有关系，组织为奥氏体无磁性，组织为铁素体和马氏体则有磁性。而不锈钢的组织与成分有很大关系，不锈钢的主要元素一类是形成铁素体的元素如铬、硅，另一类为形成奥氏体的元素如碳、氮、锰、镍、铜，这两类元素必须达到一定的平衡才能使不锈钢的最终组织是奥氏体，从而具备无磁的特点，而且碳、氮、锰、镍、铜含量越高，奥氏体越稳定，无磁性越好。
奥氏体不锈钢的材质软硬，反映为抗拉强度的高低，抗拉强度越低，材质越软。而奥氏体不锈钢的抗拉强度与其中固溶的元素种类及固溶量有关，固溶在奥氏体中的碳、氮提高其抗拉强度，固溶在奥氏体中的锰使抗拉强度有所增加，固溶在奥氏体中的镍和铜降低其抗拉强度。所以要使无磁不锈钢软，抗拉强度低，必须增加镍和铜含量，降低碳、氮含量。
但是增加镍含量增加制造成本和产品价格，增加铜含量使生产难度加大，生产中废品增加。为了使价格降低，镍和铜含量必须控制在适量范围内，但控制了镍和铜势必造成形成奥氏体的元素减少，又影响了无磁性，因此利用锰含量来平衡，但是锰含量太高，又会引起抗拉强度升高。
所以要达到经济软质无磁的目的，各种成分和生产工艺必须合理匹配。本发明经过多次在试验室进行各种成分软质无磁不锈钢的试验，最终确定了合理的成分和工艺，通过生产得到的产品比现有的软质无磁不锈钢要更软、价格更低。
本发明的钢种可以生产不锈钢盘条，经过拉拔后用于铠装电缆、标准件、电子元件等产品的材料，也可以生产不锈钢板，制造各种餐厨具、槽、盆、壶等需要深冲成形的容器、器具。
本发明的软质无磁不锈钢盘条或钢板的成分的质量百分配比为：
0＜C≤0.050％ 0＜Si≤1.00 Mn 8.00％～15.00％
P≤0.045％ S≤0.030％ Cr 13.00％～18.00％ Ni 4.00％～8.00％
Cu 1.50％～4.00％ 0＜N≤0.050％
其余为Fe与不可避免的杂质。
盘条的直径为5.5～20mm，钢板的厚度为3～8mm，宽度为1000～1300mm。
不锈钢坯在轧制后内部组织为奥氏体，其磁导率为≤1.05，无磁性，抗拉强度为450～475Mpa。
本软质无磁不锈钢盘条或钢板的制造方法包括下述依次的步骤：
A冶炼钢坯
采用铁水和铬、镍、锰、铜合金在转炉和真空脱碳处理炉中冶炼，钢水的成分的质量百分配比达不述要求后，连铸成不锈钢方坯或板坯：
0＜C≤0.050％ 0＜Si≤1.00％ Mn 8.00％～15.00％
P≤0.045％ S≤0.030％ Cr 13.00％～18.00％ Ni 4.00％～8.00％
Cu 1.50％～4.00％ 0＜N≤0.050％其余为Fe与不可避免的杂质。
B钢坯加热
在封闭加热炉中将不锈钢方坯或板坯加热到1240～1260℃，保温1.5～3小时。
C钢坯轧制
在不锈钢高速线材轧机或钢板热连轧机上，把不锈钢方坯轧制成直径为5.5～20mm的不锈钢盘条，或把不锈钢板坯轧制成厚度为3～8mm宽度为1000～1300mm的不锈钢板。
D卷取 在卷取机上将不锈钢盘条或不锈钢板卷成钢卷。
E冷却 将不锈钢盘条或不锈钢卷冷却到室温。
F退火、酸洗
在不锈钢盘条或不锈钢卷退火、酸洗生产线上进行退火、酸洗后得到成品不锈钢盘条或不锈钢卷。
本发明的软质无磁不锈钢盘条或不锈钢板有以下特点：
(一)与现有软质无磁不锈钢盘条或不锈钢板相比，明显降低了镍的含量，一般镍降低了2.0％以上(与镍的含量相比，由9.0％以上降低到6.0～7.0％)而且抗拉强度降低到450～475Mpa，见表1，比现有软质无磁不锈钢更软，而且成本降低3000元/吨。
(二)本软质无磁不锈钢在轧制后内部组织为奥氏体，从而可以达到无磁性，用高强磁铁无法吸引，测量其磁导率为1.02见表1，小于一般无磁不锈钢磁导率≤1.05的标准。
表1 本无磁不锈钢(成品不锈钢盘条的)与常规无磁不锈钢性能对比
钢种 屈服强度Rp0.2 MPa 抗拉强度Rm MPa 延伸率 ％ 磁导率 μr 304 283 634 59 1.04 305 207 526 59 1.01 SUSXM7 230 495 58 1.02 本不锈钢 200 460 69 1.02
【具体实施方式】
下面结合实施例详细说明本软质无磁不锈钢盘条或不锈钢板及其制造方法的具体实施方式，但本软质无磁不锈钢盘条或不锈钢板及其制造方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。
盘条实施例一
本实施例地无磁不锈钢盘条的化学成分的质量百分数配比为：
C：0.015％ Si：0.30％ Mn：8.45％ P：0.025％ S：0.006％
Cr：14.30％ Ni：6.10％ N：0.025％ Cu：2.60％
其余为Fe与不可避免的杂质。
本实施例的无磁不锈钢盘条规格为5.5mm，抗拉强度为460Mpa，磁导率为1.02。
盘条实施例二
本实施例无磁不锈钢盘条的化学成分的质量百分数配比为：
C：0.020％ Si：0.29％ Mn：8.20％ P：0.030％ S：0.005％
Cr：14.50％ Ni：6.30％ N：0.020％ Cu：2.62％
其余为Fe与不可避免的杂质。
本实施例的不锈钢盘条规格为11mm，抗拉强度为470Mpa，磁导率为1.03。
盘条实施例三
本实施例的无磁不锈钢盘条的化学成分的质量百分数配比为：
C：0.025％ Si：0.35％ Mn：8.60％ P：0.035％ S：0.010％
Cr：14.43％ Ni：6.20％ N：0.026％ Cu：2.70％
其余为Fe与不可避免的杂质。
本实施例的不锈钢盘条规格为6.5mm，抗拉强度为465Mpa，磁导率为1.03。
钢板实施例
本实施例的无磁不锈钢板的化学成分的质量百分数配比为：
C：0.018％ Si：0.40％ Mn：8.50％ P：0.028％ S：0.003％
Cr：14.30％ Ni：6.50％ N：0.030％ Cu：2.75％
其余为Fe与不可避免的杂质。
本实施例的不锈钢板厚度为4.0mm，抗拉强度为475Mpa，磁导率为1.02。
上述四个实施例的内部组织均为奥氏体。
制造方法实施例一
本实施例制备的是盘条实施例一，其步骤为：
A冶炼钢坯
采用铁水和铬、镍、锰、铜合金在转炉和真空脱碳处理炉中冶炼，然后连铸成无磁不锈钢方坯，不锈钢坯的化学成分的质量百分数为：
C：0.015％ Si：0.30％ Mn：8.45％ P：0.025％ S：0.006％
Cr：14.30％ Ni：6.10％ N：0.025％ Cu：2.60％
其余为Fe与不可避免的杂质。
B钢坯加热
在封闭加热炉中将不锈钢坯加热到1240～1260℃，保温3小时。
C钢坯轧制
在不锈钢高速线材轧机上，把不锈钢坯轧制成规格为5.5mm的不锈钢盘条。
D卷取
在卷取机上将不锈钢盘条卷成内径为1150mm的钢卷。
E冷却
在运输机构上运行，将不锈钢盘条卷冷却到室温。
F退火、酸洗
在不锈钢盘条退火、酸洗生产线上进行退火、酸洗后得到成品不锈钢盘条。(按常规304的退火、酸洗工艺进行，不需要特殊控制。)
制造方法实施例二
本实施例制备的是盘条实施例二，其步骤为：
A冶炼钢坯
采用铁水和铬、镍、锰、铜合金在转炉和真空脱碳处理炉中冶炼，然
后连铸成TDL不锈钢方坯或板坯，不锈钢坯的化学成分的质量百分配比为：
C：0.020％ Si：0.29％ Mn：8.20％ P：0.030％ S：0.005％
Cr：14.50％ Ni：6.30％ N：0.020％ Cu：2.62％
其余为Fe与不可避免的杂质。
B钢坯加热
在封闭加热炉中将不锈钢坯加热到1240～1260℃，保温1.5小时。
C钢坯轧制
在不锈钢高速线材轧机上，把不锈钢坯轧制成直径为11mm的不锈钢盘条。
D卷取
在卷取机上将不锈钢盘条卷成内径为1150mm的钢卷。
E冷却
在运输机构上运行，将不锈钢盘条卷冷却到室温。
F退火、酸洗
在不锈钢盘条退火、酸洗生产线上进行退火、酸洗后得到成品不锈钢盘条。
制造方法实施例三
本实施例制备的是盘条实施例三，其步骤为
A冶炼钢坯
采用铁水和铬、镍、锰、铜合金在转炉和真空脱碳处理炉中冶炼，然后连铸成TDL不锈钢方坯或板坯，不锈钢坯的化学成分的质量百分数为：
C：0.025％ Si：0.35％ Mn：8.60％ P：0.035％ S：0.010％
Cr：14.43％ Ni：6.20％ N：0.026％ Cu：2.70％
其余为Fe与不可避免的杂质。
B钢坯加热
在封闭加热炉中将不锈钢坯加热到1240～1260℃，保温2小时。
C钢坯轧制
在不锈钢高速线材轧机上，把不锈钢坯轧制成直径为6.5mm的不锈钢盘条。
D卷取
在卷取机上将不锈钢盘条卷成内径为1150mm的钢卷。
E冷却
在运输机构上运行，将不锈钢盘条卷冷却到室温。
F退火、酸洗
在不锈钢盘条退火、酸洗生产线上进行退火、酸洗后得到成品不锈钢盘条。
制造方法实施例四
本实施例制备的是无磁钢板实施例，其步骤为
A冶炼钢坯
采用铁水和铬、镍、锰、铜合金在转炉和真空脱碳处理炉中冶炼，然后连铸成TDL不锈钢板坯，不锈钢坯的化学成分的质量百分数为：
C：0.018％ Si：0.40％ Mn：8.50％ P：0.028％ S：0.003％
Cr：14.30％ Ni：6.50％ N：0.030％ Cu：2.75％
其余为Fe与不可避免的杂质。
B钢坯加热
在封闭加热炉中将不锈钢板坯加热到1240～1260℃，保温2.5小时。
C钢坯轧制
在钢板热连轧机上，把不锈钢板坯轧制成厚度为4.0mm的不锈钢板。
D卷取
在卷取机上将不锈钢板卷成内径为1500mm的钢卷。
E冷却
在运输机构上运行，将不锈钢板钢卷冷却到室温。
F退火、酸洗
在不锈钢卷退火、酸洗生产线上进行退火、酸洗后得到成品不锈钢卷。
制造方法四个实施例的内部组织均为奥氏体。