一種3Cr17NiMoV不銹鋼帶鋼及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種3Cr17NiMoV不銹鋼帶鋼及制備方法，涉及一種不銹鋼材料【技術(shù)領(lǐng)域】，其化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％為：0.30-0.40％的碳、≤0.60％的硅、≤0.60％的錳、≤0.025％的磷、≤0.015％的硫、16.00-17.50％的鉻、0.6-1.0％的鎳、0.80-1.30％的鉬和0.72-0.76％的釩，余為鐵，其中：鋼中的氣體含量為：[N]＝200-400ppm，[H]≤2.5ppm，[O]=20-40ppm。本發(fā)明提供的技術(shù)方案由于化學(xué)元素及其質(zhì)量百分含量選擇合理并且氫、氧和氮有害氣體的量控制得當(dāng)，具有硬度高、耐磨性能優(yōu)異、耐腐蝕性好以及理想的韌性。提供的制備方法具有成材料高而得以節(jié)約能源、工藝流程短而可節(jié)約能源，通過對氫、氧和氮有害氣體含量控制和有效去除有害元素及夾雜物而可確保質(zhì)量。
【專利說明】—種3Cr17NiMoV不銹鋼帶鋼及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種不銹鋼材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種3Crl7NiMoV高拋光鏡面塑料模具鋼，并且還涉及該高拋光鏡面塑料模具鋼的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)和人民生活水平的不斷提高，當(dāng)前模具鋼行業(yè)對于模具鋼材料的表面硬度、純凈度和光潔度、耐腐蝕性、耐磨性能的要求都越來越高，傳統(tǒng)的模具鋼材料已經(jīng)不能完全滿足客戶對于模具鋼材料的性能需求，并且上述這些模具鋼的性能因素將極大的影響模具產(chǎn)品質(zhì)量和各類技術(shù)指標(biāo)。為了適應(yīng)這種新的市場需求，本廠自主研發(fā)了一款新的高拋光鏡面塑料模具鋼，即3Crl7NiMoV用以替代原有的傳統(tǒng)塑料模具鋼。
[0003]現(xiàn)階段國內(nèi)外在使用塑料模具鋼時有一些通用之處，也有一些區(qū)別，大多數(shù)模具廠商在生產(chǎn)高品質(zhì)的塑料模具材料時都會選擇進(jìn)口的DIN1.2316，生產(chǎn)一般的塑料模具材料時多會選擇2Crl3。雖然現(xiàn)階段這兩種選擇勉強能滿足正常的塑料模具鋼需求，但是弊端也十分明顯:選擇DIN1.2316嚴(yán)重依賴國外進(jìn)口，不僅成本高昂，關(guān)鍵供貨不能及時保證；如果選擇2Crl3材料的硬度、純凈度、耐磨性能和耐腐蝕性能等關(guān)鍵性能要求又不能滿足高品質(zhì)的需要。
[0004]鑒于上述情況我國塑料模具廠商都在關(guān)注模具鋼的硬度、耐腐蝕性、耐磨性能、表面純凈度和光潔度等關(guān)鍵性能，以期望可以擺脫長期受進(jìn)口因素制約的被動局面。對此，本廠從產(chǎn)業(yè)自主的角度出發(fā)，進(jìn)行了長期而積極的探索與嘗試，并最終獲得成功，下面要介紹的技術(shù)方案就是在這種背景下產(chǎn)生的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種配方合理而有助于體現(xiàn)優(yōu)異的硬度、耐磨性、耐腐蝕性、表面純凈度和光潔度而藉以擺脫依賴進(jìn)口并且可顯著降低使用者的使用成本的一種3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼。
[0006]本發(fā)明的目的還在于提供一種3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼的制備方法，該方法具有成材料高而藉以節(jié)約資源、工藝流程簡短并且無需頻繁使用電能加熱而藉以節(jié)約能源以及可將有害元素有效去除和得以使鋼中的夾雜物含量顯著降低而藉以保障質(zhì)量。
[0007]本發(fā)明是一種3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼，其化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％為:0.30-0.40 % 的碳、^ 0.60 % 的硅、^ 0.60 % 的錳、(0.025 % 的磷、(0.015 % 的硫、16.00-17.50% 的鉻、0.6-1.0 % 的鎳、0.80-1.30% 的鑰和 0.72-0.76% 的釩，余為鐵，其中:鋼中的氣體含量為:[N] = 200-400ppm, [H] ( 2.5ppm，[O] = 20_40ppm。
[0008]本發(fā)明是一種3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼的制備方法，包括以下步驟:
[0009]A)熔煉，將模具鋼廢鋼、碳素鋼廢鋼和鐵合金投入中頻爐內(nèi)初煉，得到初煉鋼水，對初煉鋼水取樣分析并且調(diào)整初煉鋼水的化學(xué)元素的質(zhì)量％含量，而后將初煉鋼水兌入LF精煉爐精煉，同時吹氧氣和氬氣，并且控制精煉溫度和精煉時間以及控制吹氬量，得到LF爐精煉鋼水，對LF爐精煉鋼水取樣分析并且調(diào)整LF爐精煉鋼水的化學(xué)元素的質(zhì)量％含量，再經(jīng)過VD真空爐對鋼中的氫、氧和氮的氣體含量進(jìn)行控制，得到待澆鑄鋼水，對待澆鑄鋼水取樣分析并且進(jìn)而調(diào)整待澆鑄鋼水的化學(xué)元素質(zhì)量％含量；
[0010]B)澆鑄，將待澆鑄鋼水澆入專用電渣鋼錠模內(nèi)，得到電渣棒；
[0011]C)電渣，將電渣棒進(jìn)入電渣爐進(jìn)行電渣重熔，得到再次精煉的電渣錠；
[0012]D)鍛打，將鋼錠裝入加熱爐加熱，并且控制加熱溫度，出加熱爐后送入鍛錘鍛打成相應(yīng)尺寸，得到鍛打坯料；
[0013]E)退火，將鍛打坯料裝入退火爐中加熱，控制加熱溫度和控制保溫時間，出爐后自然冷卻；
[0014]F)鋸床，將退火后的鍛打坯料經(jīng)鋸床鋸成方便熱軋加工的各種尺寸；
[0015]G)鋼帶軋制，將鍛打坯料裝入加熱爐加熱，并且控制加熱溫度，出加熱爐后送入熱軋機熱軋，再自然冷卻后得到成品。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟A)中所述的調(diào)整初煉鋼水的化學(xué)元素的質(zhì)量％含量是將化學(xué)元素的質(zhì)量百分含量調(diào)整為:0.30-0.40%的碳、≤0.60%的硅、≤0.60%的錳、≤ 0.025% 的磷、≤ 0.015% 的硫、16.00-17.50% 的鉻、0.6-1.0 % 的鎳、0.80-1.30% 的鑰和0.72-0.76%的釩，余為鐵。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟A)中所述的控制LF爐精煉溫度和精煉時間是將精煉溫度和時間分別控制為1540-1570 0C和45-50min ;所述的控制吹氬量是將吹氬量控制為145-155m3 / h。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟A)中所述的經(jīng)過VD爐對鋼中的氫、氧和氮的氣體含量控制是將鋼中的氫、氧和氮的氣體含量分別控制為[N] = 200-400ppm, [H] ≤ 2.5ppm, [O]=20_40ppm。
[0019]優(yōu)選的，所述的對鋼中的氫、氧和氮的氣體含量控制的控制方式是通過將氧氣和氬氣的體積比依次調(diào)節(jié)為I期3: O、II期3: 1、III期1: 3、和IV期O:1來控制精煉鋼水中的氫、氧和氮的氣體含量。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟D)中鍛打前控制加熱溫度為1160°C，加熱時間為10小時，保溫溫度為600°C，保溫時間為6小時。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟E)中控制退火時保溫溫度為850°C，升溫時間為5小時，保溫時間為10小時。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟G)中熱軋后鋼帶尺寸為厚*寬為18mm*270mm或者28mm*249mm。
[0023]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:本發(fā)明提供的技術(shù)方案由于化學(xué)元素及其質(zhì)量百分含量選擇合理并且氫、氧和氮有害氣體的量控制得當(dāng)，硬度(HRC)可達(dá)50-55度；非金屬夾雜物達(dá)到B類0.5級、C類0.5級、D類I級和DS類I級；防銹性(鹽霧試驗)達(dá)到I級；具有硬度高、耐磨性能優(yōu)異、耐腐蝕性好以及理想的韌性。提供的制備方法具有成材料高而得以節(jié)約能源、工藝流程短而可節(jié)約能源，通過對氫、氧和氮有害氣體含量控制和有效去除有害元素及夾雜物而可確保質(zhì)量。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0025]實施例1:[0026]以制備寬度為270mm和厚度為18mm的3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼為例。
[0027]A)熔煉，將同鋼種或化學(xué)成分近似的模具鋼廢料、碳素鋼或合結(jié)鋼廢料和經(jīng)過精確計算好的相關(guān)鐵合金根據(jù)不同時期逐步加入到中頻爐內(nèi)初步冶煉，得到初煉鋼水，對初煉鋼水取樣分析并且調(diào)整初煉鋼水的化學(xué)元素的質(zhì)量％含量為:0.32%的碳、0.46%的硅、34%的錳、0.013%的磷、0.006%的硫、16.32%的鉻、0.68%的鎳、0.95%的鑰和0.72%的釩，余為鐵，將上述經(jīng)取樣分析并且經(jīng)調(diào)整化學(xué)元素的質(zhì)量％含量后進(jìn)行除渣并還原從而得出成分合格、渣白、流動性良好的初煉鋼水，初煉鋼水的出爐溫度控制在1617°C。之后將初煉鋼水兌入LF爐鋼包中進(jìn)行LF爐精煉，精煉爐中用2-3批AD粉進(jìn)行還原，調(diào)渣采用石灰、氟石，通電> IOmin之后爐渣白且流動性良好，保持此狀態(tài)> 15min，保持溫度在1550-1580°C，終調(diào)合金≥5min后，確?；瘜W(xué)成分合格，爐渣良好，溫度1600_1610°C終結(jié)LF爐精煉過程，在鋼包精煉過程中為了使鋼水的合金元素和鋼水溫度更加均勻，對鋼包底部連續(xù)吹A(chǔ)r2，Ar2壓力為0.35MPa、流量為145m3 / h。使初煉鋼水得到最大程度的精煉，保證了鋼水的溫度準(zhǔn)確、成分均勻，夾雜物含量較低。之后將經(jīng)過LF精煉的鋼水吊入VD真空罩式爐進(jìn)行抽真空操作，通過工藝的優(yōu)化，既確保了鋼中氮、氫、氧的氣體進(jìn)行有效去除，又保證了鋼水的可澆性，最終得到優(yōu)質(zhì)的待澆注鋼水。在這個過程中，抽真空時間為15-20min最高真空度為8pa，鋼水中的氫、氧和氮氣的氣體含量分別為24ppm、27ppm和22ppm，溫度達(dá)到1550-1580°C，再經(jīng)過取樣分析并調(diào)整化學(xué)元素的質(zhì)量％含量和H、02、N氣體含量得到最終待澆鋼水，并且對待澆鑄鋼水取樣分析以及調(diào)整化學(xué)元素的質(zhì)量％含量，其中:所述的調(diào)整精煉鋼水的化學(xué)元素的質(zhì)量％含量和所述的調(diào)整待澆鑄鋼水的質(zhì)量％含量是將化學(xué)元素的質(zhì)量％含量調(diào)整為:0.32%的碳、0.46%的硅、34%的錳、0.013%的磷、0.006 %的硫、16.32%的鉻、0.68%的鎳、0.95%的鑰和0.72%的釩，余為鐵；
[0028]B)澆鑄，將由步驟A)得到的待澆鑄鋼水澆入經(jīng)預(yù)先預(yù)熱至100_120°C的特制電渣鋼錠模內(nèi)，得到電洛棒；
[0029]C)電渣重熔，將由步驟B)得到的電渣棒進(jìn)入電渣爐內(nèi)進(jìn)行電渣重熔得到電渣錠；
[0030]D)鍛打，將由步驟C)得到的電渣錠錠裝入加熱爐加熱，加熱溫度為1160°C，加熱時間為10小時，保溫溫度為600°C，保溫時間為6小時，出加熱爐后送入鍛錘鍛打成相應(yīng)尺寸，得到鍛打坯料
[0031]E)退火，將由步驟D)得到的鍛打坯料裝入退火爐中升溫，升溫溫度為850°C，升溫時間為5小時，達(dá)到850°C之后，保溫10小時，然后隨爐冷卻至460°C以下，出爐，自然冷卻
至常溫。
[0032]F)鋸床，將由步驟E)得到的經(jīng)過退火的鍛打坯料鋸成適合熱軋的尺寸。
[0033]G)鋼帶軋制，將由步驟F)得到的經(jīng)過鋸床的鍛打坯料裝入加熱爐加熱至1150°C，出加熱爐后送入熱軋機熱軋，軋制尺寸為厚18mm，寬270mm，再自然冷卻后得到成品:3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼。
[0034]實施例2:
[0035]以制備寬度為249mm和厚度為28mm的3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼為例。
[0036]A)熔煉，將模具鋼廢鋼、碳素鋼廢鋼和鐵合金投入中頻爐內(nèi)初煉，得到初煉鋼水，對初煉鋼水取樣分析并且調(diào)整初煉鋼水的化學(xué)元素的質(zhì)量％含量為:0.34%的碳、
0.40 % 的硅、32 % 的錳、0.009 % 的磷、0.004 % 的硫、16.25 % 的鉻、0.73 % 的鎳、0.92 % 的鑰和0.74%的釩，余為鐵，將上述經(jīng)取樣分析并且經(jīng)調(diào)整化學(xué)元素的質(zhì)量％含量后進(jìn)行除渣并還原從而得出成分合格、渣白、流動性良好的初煉鋼水，初煉鋼水的出爐溫度控制在1615°C。之后將初煉鋼水兌入LF爐鋼包中進(jìn)行LF爐精煉，精煉爐中用2_3批AD粉進(jìn)行還原，調(diào)渣采用石灰、氟石，通電> IOmin之后爐渣白且流動性良好，保持此狀態(tài)≥15min，保持溫度在1550-1580°C，終調(diào)合金> 5min后，確保化學(xué)成分合格，爐渣良好，溫度1600-1610°C終結(jié)LF爐精煉過程，在鋼包精煉過程中為了使鋼水的合金元素和鋼水溫度更加均勻，對鋼包底部連續(xù)吹A(chǔ)r2, Ar2壓力為0.35MPa、流量為145m3 / h。之后將經(jīng)過LF精煉的鋼水吊入VD真空罩式爐進(jìn)行抽真空操作，抽真空時間為15-20min最高真空度為IOpa,鋼水中的氫、氧和氮氣的氣體含量分別為[N]=252ppm, [H] =2.2ppm, [0]=26ppm,溫度達(dá)到1550-1580°C，再經(jīng)過取樣分析并調(diào)整化學(xué)元素的質(zhì)量％含量和H、02、N氣體含量得到最終待澆鋼水，并且對待澆鑄鋼水取樣分析以及調(diào)整化學(xué)元素的質(zhì)量％含量，其中:所述的調(diào)整精煉鋼水的化學(xué)元素的質(zhì)量％含量和所述的調(diào)整待澆鑄鋼水的質(zhì)量％含量是將化學(xué)元素的質(zhì)量％含量調(diào)整為:0.34%的碳、0.40%的硅、32%的錳、0.009%的磷、0.004%的硫、16.25%的鉻、0.73%的鎳、0.92%的鑰和0.74%的釩，余為鐵；
[0037]B)澆鑄，將由步驟A)得到的待澆鑄鋼水澆入經(jīng)預(yù)先預(yù)熱至100_120°C的特制電渣鋼錠模內(nèi)，得到電洛棒；
[0038]C)電渣重熔，將由步驟B)得到的電渣棒進(jìn)入電渣爐內(nèi)進(jìn)行電渣重熔得到電渣錠；
[0039]D)鍛打，將由步驟C)得到的電渣錠錠裝入加熱爐加熱，加熱溫度為1160°C，加熱時間為10小時，保溫溫度為600°C，保溫時間為6小時，出加熱爐后送入鍛錘鍛打成相應(yīng)尺寸，得到鍛打坯料
[0040]E)退火，將由步驟D)得到的鍛打坯料裝入退火爐中升溫，升溫溫度為850°C，升溫時間為5小時，達(dá)到850°C之后，保溫10小時，然后隨爐冷卻至460°C以下，出爐，自然冷卻
至常溫。
[0041]F)鋸床，將由步驟E)得到的經(jīng)過退火的鍛打坯料鋸成適合熱軋的尺寸。
[0042]G)鋼帶軋制，將由步驟F)得到的經(jīng)過鋸床的鍛打坯料裝入加熱爐加熱至1150°C，出加熱爐后送入熱軋機熱軋，軋制尺寸為厚28mm，寬249mm，再自然冷卻后得到成品:3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼。
[0043]由上述實施案例得到的本發(fā)明3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼與已有技術(shù)相比具有下表
所示的技術(shù)效果。
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼，其特征在于，其化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％為:0.30-0.40 % 的碳、^ 0.60 % 的硅、^ 0.60 % 的錳、(0.025 % 的磷、(0.015 % 的硫、16.00-17.50% 的鉻、0.6-1.0 % 的鎳、0.80-1.30% 的鑰和 0.72-0.76% 的釩，余為鐵，其中:鋼中的氣體含量為:[N] = 200-400ppm, [H] ( 2.5ppm，[O] = 20_40ppm。
2.—種3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: A)熔煉， 將模具鋼廢鋼、碳素鋼廢鋼和鐵合金投入中頻爐內(nèi)初煉，得到初煉鋼水，對初煉鋼水取樣分析并且調(diào)整初煉鋼水的化學(xué)元素的質(zhì)量％含量，而后將初煉鋼水兌入LF精煉爐精煉，同時吹氧氣和氬氣，并且控制精煉溫度和精煉時間以及控制吹氬量，得到LF爐精煉鋼水，對LF爐精煉鋼水取樣分析并且調(diào)整LF爐精煉鋼水的化學(xué)元素的質(zhì)量％含量，再經(jīng)過VD真空爐對鋼中的氫、氧和氮的氣體含量進(jìn)行控制，得到待澆鑄鋼水，對待澆鑄鋼水取樣分析并且進(jìn)而調(diào)整待澆鑄鋼水的化學(xué)元素質(zhì)量％含量； B)澆鑄，將待澆鑄鋼水澆入專用電渣鋼錠模內(nèi)，得到電渣棒； C)電渣，將電渣棒進(jìn)入電渣爐進(jìn)行電渣重熔，得到再次精煉的電渣錠； D)鍛打，將鋼錠裝入加熱爐加熱，并且控制加熱溫度，出加熱爐后送入鍛錘鍛打成相應(yīng)尺寸，得到鍛打坯料； E)退火，將鍛打坯料裝入退火爐中加熱，控制加熱溫度和控制保溫時間，出爐后自然冷卻； F)鋸床，將退火后的鍛打坯料經(jīng)鋸床鋸成方便熱軋加工的各種尺寸； G)鋼帶軋制，將鍛打坯料裝入加熱爐加熱，并且控制加熱溫度，出加熱爐后送入熱軋機熱軋，再自然冷卻后得到成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼的制備方法，其特征在于，所述步驟A)中所述的調(diào)整初煉鋼水的化學(xué)元素的質(zhì)量％含量是將化學(xué)元素的質(zhì)量百分含量調(diào)整為:0.30-0.40%的碳、≤0.60%的硅、≤0.60%的錳、≤0.025 %的磷、≤0.015 %的硫、16.00-17.50% 的鉻、0.6-1.0 % 的鎳、0.80-1.30% 的鑰和 0.72-0.76% 的釩，余為鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼的制備方法，其特征在于，所述步驟A)中所述的控制LF爐精煉溫度和精煉時間是將精煉溫度和時間分別控制為1540-1570°C和45-50min ;所述的控制吹氬量是將吹氬量控制為145_155m3 / h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼的制備方法，其特征在于，所述步驟A)中所述的經(jīng)過VD爐對鋼中的氫、氧和氮的氣體含量控制是將鋼中的氫、氧和氮的氣體含量分別控制為[N] = 200-400ppm, [H] ( 2.5ppm, [O] = 20_40ppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼的制備方法，其特征在于，所述的對鋼中的氫、氧和氮的氣體含量控制的控制方式是通過將氧氣和氬氣的體積比依次調(diào)節(jié)為I期3: 0、11期3: 1、111期1: 3、和IV期O:1來控制精煉鋼水中的氫、氧和氮的氣體含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼的制備方法，其特征在于，所述步驟D)中鍛打前控制加熱溫度為1160°C，加熱時間為10小時，保溫溫度為600°C，保溫時間為6小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼的制備方法，其特征在于，所述步驟E)中控制退火時保溫溫度為850°C，升溫時間為5小時，保溫時間為10小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3Crl7NiMoV不銹鋼帶鋼的制備方法，其特征在于，所述步驟 G)中熱軋后鋼帶尺寸為厚*寬為18mm*270mm或者28mm*249mm。
【文檔編號】C22C38/46GK103540856SQ201310520239
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】金振華, 孫傳國, 譚明 申請人:常熟市長江不銹鋼材料有限公司