一種焊接用奧氏體不銹鋼盤條的高線軋制方法與流程

本發明涉及一種焊接用奧氏體不銹鋼盤條的高線軋制方法，特別是一種300系列焊絲鋼盤條的軋制方法，屬于高Cr-Ni不銹鋼線材軋制領域。

背景技術：

奧氏體不銹鋼具有極強的防銹和耐腐蝕性能，又有極佳的塑形和韌性，因此廣泛應用于化工、壓力容器、核電等領域。但由于該類不銹鋼具有變形抗力大、導熱性差、寬展系數大等特點，使不銹鋼盤條難以高效軋制，從而限制了奧氏體不銹鋼實芯焊絲在上述領域中的應用。目前，國內只有少數企業能夠生產不銹鋼線材，特別是生產高線軋制奧氏體不銹鋼盤條的企業則更少。

近年來，不銹鋼線材的生產技術逐漸受到研究者的關注，但大部分專利技術僅公布了不銹鋼線材的成分設計與改進，如CN 102304674 B、CN 104662189 A、CN 102649202 B等，但對不銹鋼盤條的高線軋制方法還未見公布。

值得注意的是，專利CN 101333627 A公開了不銹鋼盤條軋制的加熱、軋制、固溶處理溫度范圍，但該種盤條為低Ni型（Ni：0.8～1.45%）標準件用不銹鋼，且固溶處理為離線熱處理。專利CN 101343682 B公布了防止309L不銹鋼盤條軋制開裂的二次加熱方法，但這種方坯回爐加熱的方法節奏慢、時間長，不適合方坯的高速連軋。專利CN 102121061 A公布了 Cr17型鐵素體不銹鋼線材的軋制方法，由于軋制過程中組織比例不同，因此這種方法公布的工藝參數窗口不適合奧氏體不銹鋼線材軋制。專利CN 104259199A公布的300系列不銹鋼盤條軋制時粗軋溫降過大，需要在粗軋和中軋之間將軋件感應加熱60～80min，一方面容易造成軋件溫度不均勻導致開裂，另一方面二次加熱的方式節奏慢，軋制速度低（最大軋速僅為65m/s）。

技術實現要素：

本發明目的在于克服現有技術方案的不足，提供一種焊接用奧氏體不銹鋼盤條的高線軋制方法，實現奧氏體不銹鋼盤條的高速軋制，并能防止軋制開裂，提高盤條的表面質量和拉拔性能。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種焊接用奧氏體不銹鋼盤條的高線軋制方法，制備步驟如下：

步驟（1）：坯料準備；

步驟（2）：加熱處理，分預熱段、加熱段、均熱段三段加熱，爐內殘氧量≤5%，優選為3.5%，更優選為4%；

步驟（3）：高速軋制，分6道次粗軋、6道次中軋、4道次預精軋、10道次精軋四個階段，最大壓下量≤40%；

步驟（4）：Stelmor控制冷卻，風冷段前段為緩冷段，后段為強制風冷段。

優選地，步驟（1）中所述的坯料，其表面修磨平整，截面為方形，方形的尺寸為140×140mm～160×160mm。

優選地，步驟（2）中所述的加熱處理，預熱段溫度為920～970℃，優選為920～950℃，更優選為950～970℃；加熱段溫度為1120～1160℃，優選為1120～1140℃，更優選為1140～1160℃；均熱段溫度為1170～1210℃，優選為1170～1190℃，更優選為1190～1210℃。

優選地，步驟（3）中所述的高速軋制，軋速為75～100m/s。

進一步優選地，在步驟（3）高速軋制的過程中均勻控制軋件溫度，開軋溫度為1100～1200℃，優選為1130～1150℃，更優選為1150～1180℃；精軋溫度為1000～1100℃，優選為1000～1050℃，更優選為1020～1080℃；吐絲溫度為950±10℃。

優選地，步驟（4）中，所述緩冷段為吐絲后2～3個保溫罩距離，緩冷工藝為：風機關閉，保溫罩閉合，輥道速度為0.1～0.15m/s，使盤條在該段的停留時間大于3min。

進一步優選地，步驟（4）中，所述強制風冷段，強制風冷工藝為：保溫罩全部打開，風機風量100%，使盤條冷速達20～25℃/s，盤條終冷溫度≤300℃。

本發明的技術優點及有益效果：

（1）本發明可實現高速連軋，最高軋速達100m/s，大大提高了奧氏體不銹鋼盤條的軋制生產效率。

（2）本發明分三段加熱處理以及通過控制降低軋制過程中除鱗水和冷卻水量，使軋制過程中坯料溫度在合理區間，避免因為溫度過高鐵素體相增多或溫度過低變形抗力增加；同時通過條形控制保證各道次壓下量最高≤40%，從而可避免本發明方法在高線軋制過程中的軋制開裂，并保證盤條良好的表面質量。

（3）本發明利用較高的吐絲溫度（950±10℃），并配合Stelmor生產線，保證在950±10℃保持3min緩冷，然后通過快速冷卻段，使盤條冷速達20-25℃/s，終冷溫度小于300℃，實現了在線固溶熱處理，從而提高奧氏體不銹鋼的塑形，降低抗拉強度，從而提高奧氏體不銹鋼盤條后期拉拔制絲的加工性能。

（4）本發明的高線軋制方法能防止奧氏體不銹鋼盤條軋制開裂，改善表面質量，并使盤條強度≤650MPa，延伸率≥40%，從而保證拉拔制絲性能。本發明所軋制的308L奧氏體不銹鋼盤條（直徑Φ5.5mm），抗拉強度為645MPa，延伸率達42%；所高速軋制的316L奧氏體不銹鋼盤條（直徑Φ6.5mm），抗拉強度為632MPa，延伸率達46%。

（5）爐內殘氧量可改為“≤5%”，當爐內殘氧量高于此值時，方坯表面易生成較厚氧化皮，且在后續除鱗過程中難以去除，造成盤條表面開裂等質量問題。

附圖說明

圖1是實施例1高線軋制奧氏體不銹鋼308L盤條（固溶態）的典型組織圖。

圖2是對比例1在軋制過程中產生難以去除的氧化皮照片。

圖3是對比例1所制得的盤條表面有凹坑缺陷的照片。

圖4是對比例2最大壓下量大于40%后產生開裂的照片。

圖5是對比例3未經過Stelmor控制冷卻所制得盤條的組織圖。

具體實施方式

下面結合實施例詳細說明本發明的具體實施方式，但本發明的具體實施方式不局限于下述的實施例。

實施例1

本實施例軋制的是直徑Φ5.5mm的308L奧氏體不銹鋼盤條。

本實施例的制備步驟如下：

（1）坯料準備，坯料截面尺寸為140×140mm，方坯表面修磨平整，以確保無氧化皮和表面裂紋等缺陷。

（2）加熱處理，分三段加熱，預熱段溫度920～950℃，加熱段溫度1120～1140℃，均熱段溫度1170～1190℃，爐內殘氧量為3.5%。

（3）高速軋制，分6道次粗軋，6道次中軋，4道次預精軋，10道次精軋四個階段，通過各道次條形設計保證最大壓下量≤40%，最高軋速為100m/s。軋制過程中均勻控制軋件溫度，降低除鱗水、輥道冷卻水、導位冷卻水、水冷水箱水量，使開軋溫度為1130～1150℃，精軋溫度為1000～1050℃，吐絲溫度為950±10℃。

（4）Stelmor控制冷卻，風冷段前段緩冷，后段強制風冷，模擬在線固溶熱處理工藝，緩冷段為吐絲后2～3個保溫罩距離，風機關閉，保溫罩閉合，輥道速度為0.1～0.15m/s，使盤條在該段停留時間≥3min，盤條溫度為900～1000℃；其后為強制風冷段，保溫罩全部打開，風機風量100%，使盤條冷速達20～25℃/s，盤條終冷溫度≤300℃。

上述步驟高速軋制的308L奧氏體不銹鋼盤條直徑為Φ5.5mm，表面質量良好，盤條組織主要為奧氏體組織，如圖1所示，奧氏體晶粒粗大，孿晶清晰可見，盤條的抗拉強度為645MPa，延伸率為42%，體現了良好的拉拔性能。

實施例2

本實施例軋制的是直徑Φ6.5mm的316L奧氏體不銹鋼盤條。

本實施例的步驟如下：

（1）坯料準備，坯料截面尺寸為160×160mm，方坯表面修磨平整，以確保無氧化皮和表面裂紋等缺陷。

（2）加熱處理，分三段加熱，預熱段溫度950～970℃，加熱段溫度1140～1160℃，均熱段溫度1190～1210℃，爐內殘氧量為4%。

（3）高速軋制，分6道次粗軋，6道次中軋，4道次預精軋，10道次精軋四個階段，通過各道次條形設計保證最大壓下量≤40%，最高軋速為75m/s。軋制過程中均勻控制軋件溫度，降低除鱗水、輥道冷卻水、導位冷卻水、水冷水箱水量，使開軋溫度為1150～1180℃，精軋溫度為1020～1080℃，吐絲溫度為950±10℃。

（4）Stelmor控制冷卻，調節水冷段水箱水量使吐絲溫度為950±10℃，風冷段前段緩冷后段強制風冷，模擬在線固溶熱處理工藝：緩冷段為吐絲后2～3個保溫罩距離，風機關閉，保溫罩閉合，輥道速度為0.1～0.15m/s，使盤條在該段停留時間≥3min，盤條溫度為900～1000℃；其后為強制風冷段，保溫罩全部打開，風機風量100%，使盤條冷速達20～25℃/s，盤條終冷溫度≤300℃。

上述步驟軋制的316L奧氏體不銹鋼盤條直徑為Φ6.5mm，表面質量良好，抗拉強度為632MPa，延伸率為46%。

對比例1

對比例1的制備步驟同實施例1，區別在于爐內殘氧量的不同，對比例1的爐內殘氧量達8%，此時發現，軋制過程中軋件的氧化皮無法去除干凈，如圖2所示，從而導致盤條表面有明顯氧化皮壓入基地的缺陷，如圖3所示，這一方面降低了盤條的尺寸精度，另一方面影響了盤條質量。

對比例2

對比例2的制備步驟同實施例1，區別在于最大壓下量大于40%，此時發現，超過了不銹鋼的塑性變形強度，在軋制過程中產生了軋制開裂的現象，大大降低了成品率，如圖4所示。

對比例3

對比例2的制備步驟同實施例1，區別在于不經過Stelmor控制冷卻，只經過常規冷卻，選擇經吐絲溫度950±10℃吐絲后，直接以20-25℃/s的速度冷卻到300℃以下，此時盤條組織如圖5所示，除了明顯的奧氏體組織外，大量黑色的第二相彌散分布，經測試，盤條的抗拉強度為768MPa，延伸率為14%，與實施例1中的結果相比，抗拉強度顯著升高，同時延伸率大幅降低，可見拉拔性能較差。