熱加工性優良的鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼及其製造方法

2023-07-15 15:03:51 1

專利名稱：熱加工性優良的鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種不鏽鋼及其製造方法，特別是涉及一種鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵 不鏽鋼、鐵-鉻-猛-氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷的製造方法、及生產鐵-鉻-猛-氮沃斯田鐵 不鏽鋼的熱軋鋼胚出爐溫度計算方法。
背景技術：
不鏽鋼隨著經濟的發展、生活水平的提高而被大量使用，其中，沃斯田鐵不鏽鋼因 具有優良的耐蝕性、加工性，所以廣為應用於一般家庭用具，如廚具、衛浴設備、五金零件等 方面。以往，沃斯田鐵不鏽鋼為了要得到穩定的沃斯田鐵相，是透過添加成本較昂貴的 鎳來達成的，如此所成的沃斯田鐵不鏽鋼一般也稱為鐵-鉻-鎳沃斯田鐵不鏽鋼；由於鎳的 礦藏量並不豐富而使用需求卻穩定增加，因此價格也愈來愈貴，相對地造成鐵-鉻-鎳沃斯 田鐵不鏽鋼的生產限制。目前，則有以相對價格較為低廉的錳及氮來取代鎳，形成所謂的鐵_鉻-錳-氮沃 斯田鐵不鏽鋼，取代鐵-鉻-鎳沃斯田鐵不鏽鋼的做法，以提高市場的競爭力。但是，鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼在熱軋時容易產生邊裂及剝片，所以例如 日本特開昭61-124556號提出添加鈣、及特公平6-86645號專利案提出控制錳、銅含量來 加以改善其熱加工性與熱脆性；此外，例如中國臺灣公告第091124567號專利申請案及WO 00/26428號專利案，則提出限定其中δ -肥粒鐵(δ -ferrite)的含量的技術以避免熱軋邊 裂(Edgecrack)的發生。根據發明人研究，上述各專利案揭示的技術，雖然可以確實解決其各自所欲針對 解決的熱加工性、熱脆性，以及熱軋邊裂發生等的問題，但是，發明人同時注意到，當特定組 份的鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼的熱軋鋼胚出爐溫度對應其組份過高時，其組織會進 入雙相區，此時，進行熱軋會造成過溫軋延破裂(Cracks caused by overheating)，而這問 題由於牽涉複雜，並無法被這些相關的專利案提出的技術手段，例如添加鈣、控制錳、銅含 量或是限定δ-肥粒鐵(δ-ferrite)含量所解決。

發明內容
本發明的目的，是在提供一種生產過程中不會出現過溫軋延破裂的鐵-鉻-錳-氮 沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷的製造方法。本發明的另一目的，在於提供一種生產過程中不會出現過溫軋延破裂而造成生產 損失的鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼。本發明的又一目的，在於提供一種生產鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼的熱軋鋼 胚出爐溫度的計算方法，用以避免在生產鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼的過程中出現過 溫軋延破裂的問題。
本發明一種鐵-鉻-猛-氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷的製造方法包含以下四個步驟。首先是選擇至少包含鉻、錳、氮、銅、鎳、矽、碳，及平衡量的鐵的鐵-鉻-錳-氮沃 斯田鐵不鏽鋼的組份含量。接著建立該鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼其中的組份的實測雙相區溫度與組份 元素當量，並由實測雙相區溫度與組份元素當量建立一雙相區溫度TD(°C )公式。再由建立的該雙相區溫度TD(°C )公式得到一鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼 胚的熱軋鋼胚出爐溫度T(°c)，其中，T(°C) =TD(°C)-k(°C) ；T(oC)的下限值依熱軋軋 機能力而定，沃斯田鐵不鏽鋼鋼胚熱軋軋延時的鋼胚出爐溫度一般需大於iioo°c，而最高 的熱軋鋼胚出爐溫度則自Td(°C)降低30°C，以避免過溫軋延破裂，故30彡K彡TD-1100。最後控制該鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼胚以T (°C )的出爐溫度自熱軋加熱 爐中出爐，經熱軋製得該鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷。此外，本發明一種鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼包含13. 5wt% 16. 5襯％的 鉻、8. Owt % 11. Owt % 的錳、0. 12wt% 0. 18wt% 的氮、0. 6wt% 2. 2wt% 的銅、不大於 1. 8wt %的鎳、0. 20wt % 0. 70wt %的矽、0. 07wt % 0. IOwt %的碳及平衡量的鐵，且其 中，該等組份範圍所成的鋼胚的熱軋鋼胚出爐溫度，是先建立其中的組份的實測雙相區溫 度與組份元素當量，並由實測雙相區溫度與組份元素當量建立一雙相區溫度TdCC )公式 後，再以熱軋鋼胚出爐溫度T(°C ) = Td (°C )_k(°C )，其中，30彡K彡TD-1100，計算得到。另外，本發明一種生產鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼的熱軋鋼胚出爐溫度計算 方法，包含以下三個步驟。首先選擇至少包含鉻、錳、氮、銅、鎳、矽、碳，及平衡量的鐵的鐵_鉻-錳_氮沃斯 田鐵不鏽鋼的組份含量。接著建立該鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼其中的組份的實測雙相區溫度與組份 元素當量，並由實測雙相區溫度與組份元素當量建立一雙相區溫度TD(°C )公式。最後自TD(°C)降低k(°C )，其中，30彡K彡Td-I 100，得到生產該鐵-鉻-錳-氮 沃斯田鐵不鏽鋼鋼胚的熱軋鋼胚出爐溫度。本發明的有益效果在於提供解決生產鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼時，其熱軋 鋼胚出爐溫度過高時會發生過溫軋延破裂問題的製造方法，及鋼胚的熱軋出爐溫度計算方 法，進而達到增快開發速度、降低生產成本的目的。


圖1是一流程圖，說明本發明鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷的製造方法的 一優選實施例；圖2是一鐵_鉻-鎳不鏽鋼三元相圖，說明雙相區溫度與鉻、鎳含量的關係；及圖3是一關係圖，說明欲生產的特定組份的鐵_鉻-猛_氮沃斯田鐵不鏽鋼的雙 相區溫度及鉻當量與鎳當量比值的關係，同時經由線性回歸計算得到雙相區溫度TD(°C )公 式。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明
如圖1所示，本發明一種鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷的製造方法的一優 選實施例，適用於生產預定組份、且不會出現過溫軋延破裂的鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽 鋼鋼卷。首先進行步驟11，選擇至少包含鉻、錳、氮、銅、鎳、矽、碳，及平衡量的鐵的 鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼的組份含量；在此，該鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼 至少包含 13. 5wt% 16. 5wt% 的鉻、8. Owt % 11. Owt % 的錳、0. 12wt% 0. 18wt % 的 氮、0. 6wt%~ 2. 2wt% 的銅、不大於 1. 8wt% 的鎳、0. 20wt% 0. 70wt% 的矽、0. 07wt%~ 0. 10wt%的碳，及平衡量的鐵，要特別說明的是，不鏽鋼的生產中會有許多難以避免的雜質 元素，例如鉬、硫、氧等等，無法完全避免，但因並不影響本發明的實施，故在此不另加說明。接著進行步驟12，建立該鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼其中的組份的實測雙相 區溫度與組份元素當量，並由實測雙相區溫度與組份元素當量建立一雙相區溫度TD(°C)公 式。詳細地說，上述欲生產的鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼當溫度升高時會進入雙 相區(Y — Y +S)，此現象與一般的鐵-鉻-鎳不鏽鋼相似。從鐵-鉻-鎳三元相圖可知 (如圖2，γ — γ + δ雙相區溫度線所示)，當鎳含量越高其進入雙相區的溫度越高。故進入 雙相區溫度與鎳、鉻有關，又因為鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼是利用錳、氮兩種元素來 取代價格昂貴的鎳元素，所以可以用鎳當量(Nieq)=(鎳含量)+18Χ(氮含量)+30Χ(碳 含量)+0. 1 X (錳含量)-0. 01 X (錳含量)2預測鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼的性質，同 時，因為矽可取代部分鉻，所以必須同時配合鉻當量(Creq)=(鉻含量)+0. 48X (矽含量) 進行相關預測，之後，以鉻當量/鎳當量與實測雙相區(Y相+ S相)溫度作圖，得到如圖 3所示的雙相區溫度與鉻當量/鎳當量的比值關係，再利用線性回歸即可求得雙相區溫度 Td (°C )公式=1417. 7-66. 524X (鉻當量/鎳當量)；又，要補充說明的是，對應圖3的詳細 組份與雙相區溫度、鉻當量、鎳當量、鉻當量與鎳當量的比值，雙相溫度與計算值TD(°C)，詳 載於表一。表一(元素含量數值表Wt %，雙相溫度單位為°C ) 如圖1所示，繼續進行步驟13，由上述步驟12求出的雙相區溫度Td°C公式，即可 得到該鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼胚的熱軋鋼胚出爐溫度T(°c)，其中，T(°C)= Td (°C )-k(°C )，30 ≤K≤ Td-IIOO0更詳細地說，發明人研究得知，加熱爐爐內溫度均會高於鋼胚溫度，所以當發生軋 延延遲時，鋼胚表面會有機會過溫而造成過溫軋延破裂，而在對鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不 鏽鋼鋼胚進行熱軋時，鋼胚溫度高於雙相區溫度時則會造成過溫軋延破裂，且當鋼胚出爐 溫度設定與雙相區溫度相近時仍會有部份鋼胚發生過溫軋延破裂的狀況，所以，相對於雙 相區溫度TD(°C )公式所計算的雙相區溫度最好再至少降低30°C，做為熱軋鋼胚出爐溫度， 且考慮熱軋軋機能力，熱軋軋延沃斯田鐵不鏽鋼其熱軋鋼胚出爐溫度一般需大於1100°C。最後進行步驟14，由上述步驟11確定欲生產的鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼的 預定組份，與步驟13計算得知較佳的熱軋鋼胚出爐溫度後，即控制鋼胚以T (°C )的熱軋出 爐溫度自熱軋加熱爐中出爐，即可在不發生過溫軋延破裂的生產狀況下進行熱軋，生產制 得鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷。如表二所示，由表中可以得知不同組份的鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼熱軋的 鋼胚出爐溫度與過溫軋延破裂的關係，進而驗證以本發明的鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽 鋼鋼卷的製造方法生產鋼卷時，確實可以完全避免過溫軋延破裂的狀況發生，進而達到降 低生產成本、提升市場競爭力的目的。表二 〇無過溫軋延破裂發生 Δ 部分發生過溫軋延破裂X 過溫軋延破裂/ 未測試另外要說明的是，上述的製造方法除了可以完全避免生產出過溫軋延破裂問題的 鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷，同時也可以用來估算預定組份的鐵_鉻-錳-氮沃 斯田鐵不鏽鋼生產時的熱軋鋼胚出爐溫度，或是反向由熱軋鋼胚出爐溫度評估生產過程是 否超出熱軋能力，進而調整欲生產的鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼的組份，以生產出預定 組份且於生產過程中沒有過溫軋延破裂問題的鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷；由於 此部份技術重點已詳揭如上述，在此不再多加重複贅述。綜上所述，本發明主要是根據鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼溫度升高時會進入 雙相區，且鎳含量越高時其進入雙相區的溫度越高的現象，發展出鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵 不鏽鋼進入雙相區溫度的預測公式，進而可以完全避免生產鐵_鉻-猛_氮沃斯田鐵不鏽 鋼時過溫軋延破裂的狀況發生，進而達到降低生產成本、提升市場競爭力的目的，確實達成 本發明的目的。
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權利要求
一種鐵 鉻 錳 氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷的製造方法；其特徵在於所述製造方法包含(a)選擇至少包含鉻、錳、氮、銅、鎳、矽、碳，及平衡量的鐵的鐵 鉻 錳 氮沃斯田鐵不鏽鋼的組份含量；(b)建立所述鐵 鉻 錳 氮沃斯田鐵不鏽鋼的組份的實測雙相區溫度與組份元素當量，並由實測雙相區溫度與組份元素當量建立一雙相區溫度TD(℃)公式；(c)由建立的所述雙相區溫度TD℃公式得到一鐵 鉻 錳 氮沃斯田鐵不鏽鋼的熱軋鋼胚出爐溫度T(℃)，其中，T(℃)＝TD(℃) k(℃)，30≤K≤TD 1100；及(d)控制所述鐵 鉻 錳 氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼胚以T(℃)的熱軋鋼胚出爐溫度自熱軋加熱爐中出爐，經熱軋製得所述鐵 鉻 錳 氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷。
2.根據權利要求1所述的鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷的製造方法，其特徵在於所述鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼的組份至少包含13. 5wt % 16. 5wt %的鉻、 8. Owt % 11. Owt % 的猛、0. 12wt % 0. 18wt % 的氮、0. 6wt % 2. 2wt % 的銅、不大於I.8wt%的鎳、0. 20wt% 0. 70wt%的矽、0. 07wt% 0. IOwt%的碳及平衡量的鐵。
3.根據權利要求2所述的鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼鋼卷的製造方法，其特徵在於所述雙相區溫度Td (V )公式是Td (V ) = 1417. 7-66. 524X (鉻當量/鎳當量)，其中， 鎳當量=(鎳含量)+18 X (氮含量)+30 X (碳含量)+0. 1 X (錳含量)-0. 01 X (錳含量)2， 鉻當量=(鉻含量)+0. 48 X (矽含量)。
4.一種鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼，其特徵在於所述鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼包含13. 5wt % 16. 5wt %的鉻、8. Owt % II.Owt % 的錳、0. 12wt% 0. 18wt% 的氮、0. 6wt%~ 2. 2wt% 的銅、不大於 1. 8wt% 的鎳、 0. 20wt% 0. 70wt%的矽、0. 07wt% 0. IOwt %的碳及平衡量的鐵，且其中，所述等組份 範圍所成的鋼胚的熱軋鋼胚出爐溫度，是先建立其中的組份的實測雙相區溫度與組份元素 當量，並由實測雙相區溫度與組份元素當量建立一雙相區溫度TD(°C )公式後，再以熱軋鋼 胚出爐溫度T (°C ) = Td (°C )_k(°C )，其中，30彡K彡Td-I 100，計算得到。
5.根據權利要求4所述的鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼，其特徵在於所述雙相區溫度TD(°C)公式是TD(°C) = 1417. 7-66. 524X(鉻當量/鎳當量)，且鎳 當量=(鎳含量)+18X (氮含量)+30X (碳含量)+0· IX (錳含量)-0·01Χ (錳含量)2，鉻 當量=(鉻含量)+0·48Χ(矽含量)。
6.一種生產鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼的熱軋鋼胚出爐溫度計算方法；其特徵在於所述計算方法包含(a)選擇至少包含鉻、錳、氮、銅、鎳、矽、碳，及平衡量的鐵的鐵-鉻-錳_氮沃斯田鐵不 鏽鋼的組份含量；(b)建立所述鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼其中的組份的實測雙相區溫度與組份元 素當量，並由實測雙相區溫度與組份元素當量建立一雙相區溫度TD(°C )公式；及(c)自TD(°C)降低k(°C)，其中，30彡K彡TD-1100，得到生產所述鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼的熱軋鋼胚出爐溫度。
7.根據權利要求6所述的生產鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼的熱軋鋼胚出爐溫度計 算方法，其特徵在於所述欲生產的鐵_鉻-錳_氮沃斯田鐵不鏽鋼的組份至少包含13. 5wt% 16. 5wt% 的鉻、8. Owt % 11. Owt % 的錳、0. 12wt% 0. 18wt% 的氮、0. 6wt% 2. 2wt% 的銅、不大 於1. 8wt%的鎳、0. 20wt% 0. 70wt%的矽、0. 07wt% 0. IOwt%的碳及平衡量的鐵。
8.根據權利要求7所述的生產鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼的熱軋鋼胚出爐溫度計 算方法，其特徵在於所述雙相區溫度TD(°C)公式是TD(°C) = 1417. 7-66. 524X(鉻當量/鎳當量)，且鎳 當量=(鎳含量)+18X(氮含量)+30X(碳含量)+0·1Χ(錳含量)-0·01Χ(錳含量)2，鉻 當量=(鉻含量)+0·48Χ(矽含量)。
全文摘要
本發明包括鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼及其鋼卷的製造方法，與其設定熱軋鋼坯出爐溫度的計算方法，本發明先就鐵-鉻-錳-氮沃斯田鐵不鏽鋼的組份，建立雙相區溫度與當量值，再由此作線性回歸以建立雙相區溫度TD(℃)公式，進而依據雙相區溫度TD(℃)公式設定鋼坯的熱軋鋼坯出爐溫度，避免鋼坯過溫軋延破裂，另外，也可根據建立的雙相區溫度TD(℃)公式預先評估所欲生產的沃斯田鐵不鏽鋼是否超出機臺熱軋能力，進而微調生產的沃斯田鐵不鏽鋼的組份含量，提高生產競爭力。
文檔編號B21B37/74GK101892370SQ20091014300
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月21日 優先權日2009年5月21日
發明者吳一誠, 王志國, 謝孟欣, 陳彥名 申請人:燁聯鋼鐵股份有限公司