一種耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼及其板坯的制作工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼及其板坯的制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] Consteel電爐煉鋼工藝是20世紀(jì)90年代推行的一種新的電爐煉鋼技術(shù)，該電爐 具有連續(xù)加料、連續(xù)預(yù)熱、連續(xù)熔化、連續(xù)冶煉的特點(diǎn)，它具有冶煉周期短、冶煉能耗低、噪 音小、投資成本低等優(yōu)點(diǎn)，在煉鋼領(lǐng)域是一種具有較強(qiáng)生命力和競爭力的電爐冶煉先進(jìn)技 術(shù)，但是采用Consteel電爐冶煉耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼這種高鎳、高鉻及含鎢不銹鋼 母液還沒有先例，本發(fā)明通過調(diào)整工藝參數(shù)不僅能采用Consteel電爐冶煉耐高溫爐膽用 奧氏體不銹鋼母液，而且可以降低電耗、縮短冶煉周期，同時(shí)[P]含量可以降到〇. 01%以下， 極大的提高了經(jīng)濟(jì)效益。
[0003] 奧氏體系列不銹鋼為Fe-Cr-Ni系列或Fe-Cr-Mn系列。從低溫到高溫都具有穩(wěn)定 的優(yōu)良的力學(xué)性能。在920~1150°C溫度進(jìn)行固溶化熱處理無變態(tài)點(diǎn)，依靠快速冷卻成為 非磁性的具有優(yōu)良的耐腐蝕性能的奧氏體組織。奧氏體系列不銹鋼與馬氏體、鐵素體系列 不銹鋼相比較，因富有延伸性和屈服比（屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度）小等，所以其加工性十分優(yōu) 越。但其加工硬化性大。近來，巧妙地利用加工溫度，將以前不可能進(jìn)行的超深拉深在一定 溫度的情況下拉深成功。
[0004] 奧氏體耐熱不銹鋼在鍋爐和爐膽中廣泛的應(yīng)用，如火力發(fā)電用的蒸汽鍋爐、蒸汽 渦輪工業(yè)爐及噴氣式發(fā)動機(jī)等。它們都在高溫下工作，并承受各種載荷，此外它們還與高溫 蒸汽、高溫氣相接觸，表面容易發(fā)生高溫氧化。310/310S為鉻鎳型奧氏體不銹鋼，由于添加 了比304更高含量的鉻鎳，在高溫下能夠有效的控制氧化物的生成，使其具有更好的高溫 抗氧化性及更高溫蠕變強(qiáng)度。310S的最高工作溫度可達(dá)1200°C，能在1100°C下持續(xù)工作， 通常在1KKTC以下的高溫環(huán)境中使用，但在高溫環(huán)境中使用時(shí)間短，新發(fā)明的一種耐高溫 爐膽用奧氏體不銹鋼具有更高的高溫持久性能和耐高溫氧化性能。
[0005] 高溫特性：在500°C以上，其他鋼種的強(qiáng)度會急劇下降，而奧氏體系列不銹鋼卻仍 具有較高的強(qiáng)度。特別是因?yàn)樗辛己玫哪脱趸裕赃m用于各種高溫工況。因?yàn)閵W氏 體系列不銹鋼是面心立方晶格，比體心立方晶格的鐵素體系列不銹鋼在600°C以上的高溫 強(qiáng)度顯著優(yōu)越。
[0006] 低溫特性：普通鋼(鐵素體鋼）是一種高強(qiáng)度材料，但在低溫中，因其強(qiáng)度和韌性都 減弱，而在使用上受到限制。馬氏體系列、鐵素體系列和奧氏體系列不銹鋼，分別在常溫以 及高溫環(huán)境中具備各自優(yōu)越的特性，但在低溫環(huán)境中，馬氏體系列不銹鋼和鐵素體系列不 銹鋼，與普通鋼一樣，低溫性能不佳，而奧氏體系列不銹鋼，因具備優(yōu)良的低溫特性而被大 量使用。
[0007] 300系列奧氏體不銹鋼(如304、316、317等）由于在高溫和極低溫度下都具有良好 的塑韌性、冷熱加工性能和耐局部腐蝕性能而被廣泛用于石油、化工、宇航和能源等領(lǐng)域。 隨著現(xiàn)化化不斷發(fā)展，許多工況要求在高溫下有較高強(qiáng)度和良好的化學(xué)性的特殊鋼，典型 的耐高溫不銹鋼如06Cr25Ni20 (310S)是通過同時(shí)提高Cr、Ni含量來提高不銹鋼的抗高溫 氧化性而發(fā)展起來的。
[0008] 目前，在國內(nèi)以太鋼和寶鋼為首的不銹鋼企業(yè)都已生產(chǎn)開發(fā)了 310S耐熱不銹鋼， 以用到退火爐設(shè)備中，但是310S主要存在的缺陷是使用壽命短，針對這種情況，通過合理 科學(xué)的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究，可開出了專門使用在高溫爐膽中的專用奧氏體不銹鋼鑄坯。本發(fā) 明通過提高鉻、鎳的含量，合理的添加鎢合金金屬元素，及嚴(yán)格控制其他合金元素含量，可 使其材料可長期使用在高溫爐膽中，為下游客戶節(jié)省材料費(fèi)用及提高經(jīng)濟(jì)效益。通過查新 報(bào)告，針對耐高溫爐膽專用奧氏體不銹鋼技術(shù)方面的論文和專利還未見報(bào)道，并且制作工 藝和本專利要求也有根本的不同。
[0009] 如專利CN102373379A-種耐化學(xué)腐蝕馬氏體不銹鋼的制備方法，其按重量百分 比計(jì)算，所含成分如下：C:0.002-0.01%;Si:0.15-0.45%;Mn:0.3-1.5%;P:彡 0.02% ；S0.005%；Cr:16-17.8%；Ni：2. 5-5. 0%；V：0. 03%-〇. 15%；Mo：1. 5-0. 30% ；0 ^ 0. 005%。該不銹鋼具有耐高溫和耐磨的優(yōu)點(diǎn)，但達(dá)不到高溫爐膽的使用要求。
[0010] 專利CN102260826A-種耐高溫馬氏體不銹鋼及其制造方法，其按重量百分比 計(jì)算，所含成分如下：C:0.11-0.15%;Si:彡 0.1%;Mn:0.5-0.8%;P:彡 0.01%;S:彡 0. 005%；Cr：9. 8-11. 5%；Ni：0. 6-0. 8%；V：0. 13%-〇. 23% ；A1 ^ 0. 01% ；Nb:0. 09-0. 15% ； W:0.25-0. 4%;N:0.05-0. 08%;Mo:L00-L30% ;0 彡 0.005%。該不銹鋼具有耐高溫和低溫 強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但達(dá)不到高溫爐膽的耐高溫蠕變及耐氧化使用要求。
[0011] 專利CN101845600A-種耐高溫耐腐蝕的不銹鋼及其制備方法，其按重量百分比 計(jì)算，所含成分如下：C:0.01-0.04%;Si:2.0-9.0%;Mn:0.5-1.0%;P:0.001-0.03%;S ：0. 001-0. 03%；Cr:18-35%；Ni:25-45% ；ff：0. 25-0. 4% ；Mo：2. 0-5. 0% ；Cu: 1. 0-4. 0% ； 微量元素〇. 2-0. 5%。該不銹鋼具有耐高溫和耐氧化等優(yōu)點(diǎn)，但配方仍然有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種耐高溫爐膽用奧 氏體不銹鋼及其板坯的制作工藝，可以提高比310S耐熱不銹鋼更好的耐高溫蠕變性能及 抗氧化性能，同時(shí)制作工藝節(jié)約成本、降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，綠色環(huán)保。
[0013] 本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼， 其特征在于：含有以下重量百分比的組分：Cr:24-26%，Ni:19-21%，Si:0.3-0. 8%，C: 0· 02-0. 06%，Μη: 1. 0-1. 5%，W: 1. 5-2. 5%，N彡 0· 2%，P彡 0· 04%，S彡 0· 03%，余量為Fe;鉻 鎳當(dāng)量比控制在〇. 9-1. 1之間。
[0014] 本發(fā)明所述的Cr含量為：24%彡Cr彡25%。
[0015] 本發(fā)明所述的Ni含量為：20%彡Ni彡21%。
[0016] 本發(fā)明所述的C含量為：0.02彡C彡0.03%。
[0017] 本發(fā)明所述的Si含量為：0.3%彡Si彡0.60%。
[0018] 本發(fā)明所述的Μη含量為：1. 0%彡Μη彡1. 3%。
[0019] 本發(fā)明所述的W含量為：1. 5%彡W彡2. 0%。
[0020] 本發(fā)明所述的N含量為：N< 0· 1%。
[0021] 本發(fā)明所述的P彡0· 02%，S彡0· 001%。
[0022] -種耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝，其特征在于：步驟如下： (1) 、采用Consteel電爐冶煉高溫爐膽用奧氏體不銹鋼母液，母液出鋼成分為：C> 1. 0%;Si< 1. 0%;Cr彡 2%;Ni:25 ~35%;W:3-5%;P< 0· 01%，出鋼溫度控制在 1580 ~ 1630°C； (2) 、Consteel電爐和中頻爐鋼液勾兌后兌入A0D冶煉，A0D冶煉后出鋼溫度控制在 1550~1630°C之間，然后將鋼液兌入LF爐進(jìn)行精煉及添加微合金元素，成分、溫度合格后 吊包至連鑄臺，LF吊包溫度控制在1500~1520°C之間，然后通過連鑄機(jī)把該耐高溫爐膽用 奧氏體不銹鋼恪液連鑄成厚度160~220mm的板還；成型后，板還的材料為權(quán)利要求1-9任 一權(quán)利要求所述的耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼。
[0023]Cr鐵素體形成元素，改善材料的耐腐蝕性，提高合金的強(qiáng)度和耐高溫氧化性能，適 當(dāng)控制Cr元素的含量有利于控制鉻鎳當(dāng)量比，進(jìn)而有利于控制該雙相不銹鋼的熱加工塑 性，本發(fā)明中鉻的含量控制在24% <Cr< 26%，優(yōu)先選24% <Cr< 25%。
[0024]Ni是奧氏體形成元素，鎳可以將奧氏體降低范圍擴(kuò)大到低溫區(qū)，鎳可以提高韌性 和延展性，使之便于加工、制造和焊接，增強(qiáng)抗酸的腐蝕，保持鈍化膜的能力及在腐蝕介質(zhì) 中的抗腐蝕能力，作為優(yōu)先選20% <鎳< 21%。
[0025] C是奧氏體形成元素，一定程度上代替鎳，促進(jìn)奧氏體并穩(wěn)定奧氏體，當(dāng)碳含量過 高時(shí)，以和鉻生成碳化鉻，不銹鋼的耐腐蝕性和韌性惡化，為了確保不銹鋼的耐腐蝕性，一 般控制在0. 06%以下，優(yōu)選選< 0. 03%。
[0026]Si是鐵素體形成元素并起到穩(wěn)定鐵素體的作用，也起到脫氧添加劑，改善焊接流 動性，硅含量過高時(shí)有增加中間相析出的趨勢和降低N濃度，優(yōu)先選0. 3% <Si< 0. 60%。
[0027]Μη是奧氏體形成元素和穩(wěn)定奧氏