一种铁素体不锈钢热轧带钢的双相区热处理工艺

技术领域

本发明属于不锈钢热处理技术领域，具体涉及一种铁素体不锈钢热轧带钢的双相区热处理工艺。

背景技术

铁素体不锈钢是一类具有体心立方晶体结构，含碳量≤0.20%，含铬量在10.5%～32.0%，在室温下以铁素体组织为主的不锈钢。430(10Cr17) 是铁素体不锈钢中使用量最大、应用最广泛的一类不锈钢，已部分替代奥氏体不锈钢应用于厨房用具、家用电器、汽车排气系统等领域。在这些领域，430铁素体不锈钢多作为深冲件使用，要求其具有优良的成型性能。但是，目前国内相应钢种的成型性能普遍较低，远未达到奥氏体不锈钢的水平，冷加工过程中易产生表面起皱缺陷。现在普遍认为，铁素体不锈钢加工过程中的起皱缺陷是由于与带钢轧制方向平行延伸的、结晶方位相近的晶粒群的塑性变形不同而产生的。这种聚集组织起因于板坯连铸过程中形成的柱状晶，在热轧和退火过程中不能或极少发生相变,在热轧带钢中形成条带状组织，最终残留在冷轧退火带钢上而产生的。因此，要提高430铁素体不锈钢的冲压性和抗起皱性，就要分割破坏连铸柱状晶在热轧带钢中形成的条带状组织，抑制冷轧退火带钢中聚集组织的形成。由于铁素体不锈钢的动态回复速度非常快，在热轧过程中很难再结晶，因此热轧后退火是减少非预期织构和得到充分再结晶组织的重要方法。

工业大生产中，430铁素体不锈钢连铸坯经热轧后一般采用罩式炉退火再冷轧，罩式炉退火温度一般在840～860℃，保温时间10～20h。许多科研工作者研究了罩式炉退火温度及保温时间对430铁素体不锈钢成型性及抗起皱性的影响，再结晶率随着罩式退火保温时间的延长而增加，但即使保温30h热轧带钢中仍存在明显的带状组织，对冲压成型性及抗起皱性无明显改善。

发明内容

本发明提供一种铁素体不锈钢热轧带钢的双相区热处理工艺，通过可逆相变及再结晶，分割破碎原始热轧带钢中的条带状组织，改善热轧带钢的塑性，为后续的冷轧及退火创造良好的原料条件，提高最终冷轧带钢的成型性能和抗起皱性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种铁素体不锈钢热轧带钢的双相区热处理工艺，该铁素体不锈钢通过高炉铁水→AOD转炉→LF精炼炉→CCM连铸常规工艺生产出连铸坯，该连铸坯经热轧后，在铁素体和奥氏体双相区温度区间进行反复热处理：热轧带钢放入高温箱式退火炉中升温至950～1000℃，保温2～4h后随炉冷却至840～860℃；保温4～6h，按此周期再循环一次后，随炉冷却至200～250℃以下出炉空冷。

本发明相对于常规的罩式炉退火工艺具有以下优点：

1、本发明能有效分割破碎原始热轧带钢中的条带状组织，改善热轧带钢的塑性。

2、本发明将热处理温度提高到双相区温度区间，通过α—γ可逆相变，促进再结晶及碳化物充分析出。

3、本发明使铁素体不锈钢热轧带钢得到等轴晶组织，晶粒取向随机化，为冷轧退火创造了良好的原料条件。

4、本发明有利于抑制最终冷轧带钢中团簇状聚集组织的形成，能使{111}有利织构发达，实现了抗起皱性的改善和γ值的提高。

附图说明

图1为常规罩式炉退火工艺示意图；

图2为本发明双相区热处理工艺示意图；

图3中a为430铁素体不锈钢热轧带钢经常规罩式炉退火后的典型金相组织，b为430铁素体不锈钢热轧带钢经本发明双相区热处理后的典型金相组织。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

一种铁素体不锈钢热轧带钢的双相区热处理工艺，该铁素体不锈钢通过通过高炉铁水→AOD转炉→LF精炼炉→CCM连铸常规工艺生产出连铸坯。该连铸坯经热轧后，在铁素体和奥氏体双相区温度区间进行反复热处理：热轧带钢放入高温箱式退火炉中升温至950～1000℃，保温2～4h后随炉冷却至840～860℃，保温4～6h，按此周期再循环一次后，随炉冷却至200～250℃以下出炉空冷。

随后采用与常规罩式炉退火带钢相同的冷轧退火工艺，冷轧至相同厚度，在900～940℃退火，保温1～3min，得到充分的再结晶组织。

以下通过430铁素体不锈钢的具体处理进一步说明本发明。

上述430铁素体不锈钢的成分质量百分比为：C≤0.12、Si≤1.00、Mn≤1.00、P≤0.040、S≤0.030、Cr 16.00～18.00，余量为Fe及必不可少杂质元素。

按高炉铁水→AOD转炉→LF精炼炉→CCM连铸常规工艺生产出430铁素体不锈钢连铸坯。连铸坯全修磨后，经加热、除鳞、粗轧、精轧、卷取制成4.0mm厚度热轧卷板。

430铁素体不锈钢热轧带钢经DSC热差分析，在910～930℃发生铁素体α→奥氏体γ相变。在常规罩式炉退火840～860℃保温过程中处于铁素体单相区，在所述的双相区热处理950～1000℃保温过程中处于铁素体和奥氏体双相区。

对比例：将上述热轧卷板经850℃罩式炉退火16h后，随炉冷却至250℃以下出炉空冷，工艺如图1所示。

实施例：将上述热轧卷板放入高温箱式炉中升温至980℃，保温3h后随炉冷却至850℃，保温5h，按此周期再循环一次后，随炉冷却至250℃以下出炉空冷，工艺如图2所示。

430铁素体不锈钢热轧带钢经两种方法处理后的力学性能见表1。

表1 430铁素体不锈钢热轧带钢经处理后的力学性能

430铁素体不锈钢热轧带钢经退火后具有以下力学性能：Rp_0.2≥205>

将表1中的对比例和实施例采用相同的冷轧退火工艺，冷轧至0.6mm厚度，冷轧压下率85%，在900℃退火，保温2min，得到充分的再结晶组织。

最终冷轧成品带钢的抗起皱性和冲压性能对比见表2所示。成品带钢的抗起皱性可用15%拉伸后的起皱高度Rmax进行评价，沿轧制方向切取拉伸试样，当拉伸应变为15 %时，用表面粗糙度仪测定表面起皱高度。成品带钢的冲压性能可用平均塑性应变比(γm)和凸耳参数(Δγ)衡量。

表2塑性应变比(γ值)和起皱高度(Rmax)对比

从表2可以看出，与常规罩式炉退火工艺相比，本发明使430不锈钢成品带钢的平均表面起皱高度由15.26μm降低到9.54 μm，平均塑性应变比γm值由1.01提高到1.20，平均凸耳参数Δγ值变化不大，实现了抗起皱性的改善和γ值的提高。