[发明专利]一种双相不锈钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双相不锈钢及其制造方法。

背景技术

双相不锈钢指的是室温组织中奥氏体与铁素体共存的不锈钢，一般的比例接近1∶1，该类钢种具有高强度(其屈服强度一般为奥氏体不锈钢的两倍)、良好的耐Cl^-点蚀、耐应力腐蚀及焊接性能等突出优点，在石油化工、制盐、水工、造船、民用等领域得到广泛使用。由于在成分设计中采用了以Mn、N代Ni的思路，因而与普通奥氏体不锈钢及超级奥氏体不锈钢相比，钢中Ni的含量明显降低，制造成本降低，属资源节约型钢种。

目前，以ASTM A240/A240M中S2304、S31803、S32750为代表的双相不锈钢得到了成功应用，与316L相比，节约了Ni，在耐应力腐蚀、耐Cl^-点蚀的性能方面，尤为突出。但由于含有4-7％的Ni、3-4％的Mo，因此制造成本较高。

发明内容

本发明的宗旨是在保持现有双相不锈钢独特优点的同时，克服现有双相不锈钢及其制造方法的上述不足，提供一种成本较低的双相不锈钢，同时提供降低成本的双相不锈钢的冶炼方法。

本发明的技术方案是通过确定钢中Cr、Mn、Ni、N等主要元素的成分以及相关的工艺措施，实现TDS2101(企标)板材的制造。主要包括冶炼过程利用气体进行N合金化的方法、连铸过程的参数、铸坯的热加工方法、板材的热处理工艺。

本发明提供的TDS2101双相不锈钢的化学成分的重量百分配比为：

C：0.010％～0.030％    Si：0.20％～1.00％    Mn：4.0％～6.0％

P：0.010％～0.040％    S：0.001％～0.020％   Cr：21.0％～22.0％

Ni：1.35％～1.70％     Mo：0.10％～0.60％    Cu：0.10％～0.60％

N：0.20％～0.25％    其余为Fe与不可避免的杂质。

本发明提供的TDS2101双相不锈钢的较佳化学成分的重量百分配比为：

C：0.015％～0.024％    Si：0.30％～0.60％   Mn：4.5％～5.5％

P：0.010％～0.030％    S：0.001％～0.005％  Cr：21.0％～22.0％

Ni：1.35％～1.70％     Mo：0.15％～0.35％   Cu：0.10％～0.30％

N：0.20％～0.25％

其余为Fe与不可避免的杂质。

本TDS2101双相不锈钢的冶炼方法包括下述依次的步骤：

(一)、兑钢

把电炉熔化好的不锈钢母液兑入一座空AOD炉内。不锈钢母液成分的重量百分配比满足下述要求：

C：1.2％～2.5％     Si≤0.20％    Mn≤1.00％    P≤0.040％    S≤0.035％

Cr：19.0％～22.0％  Ni≤1.70％    Mo≤0.60％    Cu：0.10％～0.60％

其余为Fe与不可避免的杂质；温度要求不低于1400℃。

(二)、脱碳

顶吹氧气进行脱碳，为加快反应，AOD底吹氮气进行搅拌。脱碳过程中向炉内加入石灰100～150Kg/t钢与白云石25～40Kg/t钢，比较所兑钢水铬含量与规定铬含量(21.0％～22.0％)，当铬含量小于21.5％时，加入高碳铬铁；当铬含量大于22.0％，钢水还原后加入碳钢进行稀释。

根据兑钢时钢水碳含量及行业里通用的计算机模拟计算，确定吹氧量，根据计算机在线对碳含量的模拟计算，当碳含量为0.15％～0.2％时，停止顶吹氧，继续侧吹氧气与氮气，并测量钢水温度，取样分析钢中碳含量。

根据取样分析的结果及计算机在线连续模拟计算，调整氧化后期的吹氧量，进行吹氧脱碳；当模拟计算的碳含量0.04％～0.08％时，取样分析实际的碳含量，以调整吹氧量。当模拟计算碳含量小于0.03％时，取样分析，对碳含量进行确认。碳含量达到要求后，进行下一步操作。

(三)、还原

AOD炉内加入硅铁40Kg/t钢～50Kg/t钢、石灰20Kg/t钢～30Kg/t钢与萤石10Kg/t钢～20Kg/t对钢水进行还原和脱硫，此时继续侧吹氮气；

(四)、扒渣、调渣、调整钢水成分