超強耐腐蝕鋼材的加工工藝及其軋制機組制造技術

一種超強耐腐蝕鋼材的加工工藝及其軋制機組，旨在提供一種改良型鋼材00Cr9MoNi的生產手段。包括以下步驟:Stp1、取符合要求組分的鋼坯；Stp2、在加熱爐中對上述鋼坯加熱，控制加熱溫度不小于固溶溫度；Stp3、鋼坯出爐后采用高壓除磷，在奧氏體再結晶區進行第一階段軋制，第一道軋制壓下量不小于鋼坯厚度的65%，平均道次壓下量大于鋼坯厚度的50%并滿足總變形量要求；Stp4、在奧氏體未再結晶區進行第二階段軋制，終軋溫度控制在Ar3以上；在Stp2~Stp4中，軋制冷卻速度控制在15~30℃/h。通過上述方案從而獲得一種成本適宜，又具有超高強度、韌性以及抗腐蝕性的鋼材；其突出的綜合性能使本工藝加工出的鋼材廣泛適用于石油、海洋、城市建筑等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鋼材，特別涉及一種超細晶鋼材。
技術介紹
隨著國內工業化高速發展進程，各個行業對高性能鋼材的需求顯著增加。尤其在石油、海洋作業、市政建設等方面，對于鋼材的強度、韌性、抗腐蝕等各個方面的性能要求日益增加。近年來，已知在鋼鐵材料中降晶粒微細化是不依靠添加合金元素來提高強度與韌性的最佳方法。然而目前的奧氏體系鋼材的晶粒微細化技術中，已知存在在包含如氯化物離子等腐蝕環境中產生腐蝕斷裂的問題。在2015年2月11日，公開號為CN102753717B的中國專利技術專利文本中揭露了一種耐應力腐蝕裂紋性和加工性優異的細粒度奧氏體系不銹鋼板。其在鋼材中使用的大量鉻元素導致鋼材塑性及韌性大幅度下降，單靠晶粒微細化亦難以挽救鋼材的整體性能。
技術實現思路
本專利技術的第一專利技術目的是提供一種兼具突出的強度、韌性、抗腐蝕性能的鋼材加工工藝。本專利技術的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種超強耐腐蝕鋼材的加工工藝，包括以下步驟：Stp1、取鋼坯，其按重量百分比包括如下組分：0.03％～0.05％的碳元素，0.035％～0.05％的硅元素，5％～6％的錳元素，0.25％～0.35％的磷元素，0.015％～0.017％的硫元素，9.50％～10.5％的鉻元素，0.35％～0.5％的鎳元素，0.20％～0.35％的鉬元素，0.15％～0.16％的鈦元素，0.04％～0.05％的釩元素，0.01～0.015％的鈮元素，0.050％～0.060％的鎢元素，0.018％～0.020％的鈷元素，0～0.001％的銻元素，其余為鐵和不可避免的雜質；Stp2、在加熱爐中對上述鋼坯加熱，控制加熱溫度不小于其固溶溫度；Stp3、鋼坯出爐后采用高壓除磷，在奧氏體再結晶區進行第一階段軋制，第一道軋制壓下量不小于鋼坯厚度的65％，平均道次壓下量大于鋼坯厚度的50％并滿足總變形量要求；Stp4、在奧氏體未再結晶區進行第二階段軋制，終軋溫度控制在Ar3以上；在Stp2～Stp4中，軋制冷卻速度控制在15～30℃/h。通過采用上述技術方案，在Mn、Nb系鋼基礎上降低碳、提高錳并加入鉬形成產生針狀鐵素體鋼的基礎條件。保持碳含量在6％以下，有效促進針狀鐵素體的生成。鉬元素在相變過程中抑制多邊形鐵素體的形成，同時鉬還具有固溶強化和沉淀強化的作用，尤其是微合金化元素鈮的加入，擴大形變奧氏體未再結晶區的溫度范圍，有利于增加奧氏體未再結晶的軋制變形量，促進兩階段軋制工藝的實現。在軋制過程中采用控扎控冷工藝，在嚴格的加熱溫度和保溫時間控制下，使連鑄坯或鋼錠中的微合金元素主要以大顆粒形式存在的碳氮化合物在加熱過程中固溶到奧氏體中，起到有效的細化晶粒以及后續的沉淀強化作用。在奧氏體再結晶區進行的第一階段軋制，利用巨大的道次壓下量保證變形的滲透和回復再結晶，通過反復“再結晶”過程，破碎、細化鋼坯凝固結晶時形成的粗大樹枝晶晶粒，從而得到超細晶鋼材。而且保持高強度的道次壓下量，顯著降低鋼坯中微孔的密度，極大的提高鋼材的致密度，從而獲得兼具高強度、高韌性、高抗腐蝕性能的鋼材。在奧氏體未再結晶區的軋制，使未再結晶的奧氏體晶粒變扁和拉長，使得在隨后的快冷中形成具有微細亞結構的針狀鐵素體。通過精確控制冷卻速度，最后得到以針狀鐵素體、貝氏體為主的組織。而在上述工藝下生成的鋼材，晶粒尺寸在0.06～0.1um。屬于超細晶范疇。經試驗驗證具有超高的強度、韌性，其強塑積高達201130.7MPa·％。且耐腐蝕。且利用上述工藝使材料納米化，形成了大量微細晶粒以及晶界，從而實現低溫下滲鉻，促使Cr元素在本材料中的擴散速度相比普通奧氏體材料快幾十倍。在同等條件下，材料金相組織中晶內和晶界的Cr元素容易達到平衡，利用整體平面均勻均的微小化腐蝕，有效防止晶界腐蝕。本專利技術進一步設置為：在Stp2中，鋼坯從室溫加熱到目標溫度的加熱時間＜3min。通過采用上述技術方案，利用高速加熱，從而防止奧氏體在加熱過程中的晶粒長大，在提高微合金元素對鋼坯固溶強化作用的同時又避免了因奧氏體晶粒變得粗大導致鋼坯的韌性降低。本專利技術進一步設置為：在Stp2中，加熱爐中對鋼坯加熱的均熱溫度為1150～1125℃，加熱保溫時間＞2小時，鋼坯出爐溫度1130～1230℃。通過采用上述技術方案，對鋼坯進行充分的保溫，使鋼坯均勻受熱，合金元素的固溶強化更加全面。本專利技術進一步設置為：鋼坯出爐后采用高壓除磷，在1050～1150℃溫度區間進入粗軋機組，初軋過程中，一方面使鋼坯均勻變形，另一方面控制鋼坯降溫速度，使鋼坯出粗軋溫度穩定在970～1030℃。控制鋼坯進精軋機組錢的冷卻速度，在該過程中使鋼坯中的形變奧氏體完成再結晶。通過采用上述技術方案，使未再結晶的奧氏體晶粒變扁和拉長，并在晶粒內部形成大量的變形帶，增加形核率，為隨后快冷形成具有微細亞亞結構的針狀鐵素體做準備。本專利技術進一步設置為：鋼坯出粗軋后，控制鋼坯在線冷卻，冷卻速度40～80℃/h，鋼坯在980～900℃之間進入多道次精軋機組，在奧氏體未再結晶區軋制，軋制過程中控制線材的冷卻速度，使其在780～850℃溫度區間內出精軋，在輸送線上冷卻至650～750℃后進入緩冷區緩慢冷卻，使形變奧氏體中析出大量細小的先共析，其余奧氏體在隨后的冷卻中轉變為貝氏體。通過采用上述技術方案，在900℃完全奧氏體化、30～300℃/min的冷卻范圍內可獲得貝氏體組織，低于該速冷可獲得鐵素體和貝氏體混合組織，高于該冷速則獲得馬氏體和貝氏體混合組織熱軋控制淬透性鋼材晶粒度為8～11級。組織為先共析鐵素體、貝氏體，其中貝氏體組織由貝氏體鐵素體、馬氏體和參與奧氏體組成，這種組織有利于防止鋼材點腐蝕，提高鋼材抗腐蝕性能。本專利技術進一步設置為：在Stp3中鋼坯由輥道帶動往第一軋制道次移動，第一軋制道次的上軋輥升起保證鋼坯前端順利進入第一軋制道次的軋制工位中，繼而上軋輥下壓鋼坯直至達到鋼坯總厚度的65％；鋼坯由輥道逆向帶動后退，同時軋輥逆向啟動反向軋制鋼坯，完全鋼坯前端的軋制；之后輥道正向轉動將鋼坯輸送至第一軋制道次，軋輥正向轉動進行軋制。通過采用上述技術方案，利用沖壓式咬入實現大壓下量下的鋼材咬入，并利用反復式軋制使鋼材充分、均勻受力，確保對鋼材內部微孔施加強制變形壓力。本專利技術進一步設置為：軋輥表面均勻分布有若干凸起，該凸起的高度為軋輥半徑的0.2％～0.4％。通過采用上述技術方案，利用凸起增加軋輥與鋼材之間的接觸摩擦力，避免在大咬入角下，軋輥與鋼材之間打滑，確保軋制正常進行。本專利技術的另一專利技術目的在于提供一種用于具突出的強度、韌性、抗腐蝕性能的鋼材加工工藝的軋制機組。一種熱軋機組，包括用于輸送鋼坯的輥道、與輥道銜接的機架、位于輥道下方并與機架鉸接的下軋輥、帶動下軋輥轉動的主動力部、豎直滑移連接于機架的上軋輥以及對上軋輥施加豎直向下壓力的壓下部。通過采用上述技術方案，改變傳統的固定式被動咬入軋制機組，轉而采用活動式主動咬入軋制機組。實現了鋼材大壓下量的咬入、軋制，在高強度的道次壓下量下顯著加強鋼材致密度。進而充分提高鋼材的綜合力學性能。本專利技術進一步設置為：所述輥道上方具有將鋼坯朝軋輥方向推進的輔助輥，該輔助輥與一副動力部聯動。通過采用上述技術方案，輔助輥與鋼坯上方抵觸，通過其轉動往鋼坯上傳遞推進力，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超強耐腐蝕鋼材的加工工藝，包括以下步驟:Stp1、取鋼坯，其按重量百分比包括如下組分:0.01%~0.02%的碳元素，0.035%~0.05%的硅元素，5%~6%的錳元素，0.25%~0.35%的磷元素，0.015%~0.017%的硫元素，9.50%~10.5%的鉻元素，0.35%~0.5%的鎳元素，0.20%~0.35%的鉬元素，0.15%~0.16%的鈦元素，0.04%~0.05%的釩元素，0.01~0.015%的鈮元素，0.050%~0.060%的鎢元素，0.018%~0.020%的鈷元素，0~0.001%的銻元素，其余為鐵和不可避免的雜質；Stp2、在加熱爐中對上述鋼坯加熱，控制加熱溫度不小于其固溶溫度；Stp3、鋼坯出爐后采用高壓除磷，在奧氏體再結晶區進行第一階段軋制，第一道軋制壓下量不小于鋼坯厚度的65%，平均道次壓下量大于鋼坯厚度的50%并滿足總變形量要求；Stp4、在奧氏體未再結晶區進行第二階段軋制，終軋溫度控制在Ar3以上；在Stp2~Stp4中，軋制冷卻速度控制在15~30℃/h。

【技術特征摘要】
1.一種超強耐腐蝕鋼材的加工工藝，包括以下步驟:Stp1、取鋼坯，其按重量百分比包括如下組分:0.01%~0.02%的碳元素，0.035%~0.05%的硅元素，5%~6%的錳元素，0.25%~0.35%的磷元素，0.015%~0.017%的硫元素，9.50%~10.5%的鉻元素，0.35%~0.5%的鎳元素，0.20%~0.35%的鉬元素，0.15%~0.16%的鈦元素，0.04%~0.05%的釩元素，0.01~0.015%的鈮元素，0.050%~0.060%的鎢元素，0.018%~0.020%的鈷元素，0~0.001%的銻元素，其余為鐵和不可避免的雜質；Stp2、在加熱爐中對上述鋼坯加熱，控制加熱溫度不小于其固溶溫度；Stp3、鋼坯出爐后采用高壓除磷，在奧氏體再結晶區進行第一階段軋制，第一道軋制壓下量不小于鋼坯厚度的65%，平均道次壓下量大于鋼坯厚度的50%并滿足總變形量要求；Stp4、在奧氏體未再結晶區進行第二階段軋制，終軋溫度控制在Ar3以上；在Stp2~Stp4中，軋制冷卻速度控制在15~30℃/h。2.根據權利要求1所述的超強耐腐蝕鋼材的加工工藝，其特征在于：在Stp2中，鋼坯從室溫加熱到目標溫度的加熱時間＜3min。3.根據權利要求2所述的超強耐腐蝕鋼材的加工工藝，其特征在于：在Stp2中，加熱爐中對鋼坯加熱的均熱溫度為1150~1125℃，加熱保溫時間＞2小時，鋼坯出爐溫度1130~1230℃。4.根據權利要求3所述的超強耐腐蝕鋼材的加工工藝，其特征在于：鋼坯出爐后采用高壓除磷，在1050~1150℃溫度區間進入粗軋機組，初軋過程中，一方面使鋼坯均勻變形，另一方面控制鋼坯降溫速度，使鋼坯出粗軋溫度穩定在970~1030℃，控制鋼坯進精軋機組錢的冷卻速度，在該過程中使鋼坯中的形變奧氏體完成再結晶。5.根據權利要求4所述的超強耐腐蝕鋼材的加工...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李永安，劉清友，姜東，高光亮，何光輝，張金中，
申請(專利權)人：睿智鋼業有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31