CN102337463A - 00Cr18Mo2不锈钢管坯及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种
00Cr18Mo2
不锈钢管坯及其制造方法，属于不锈钢材料技术领域。其组成为：
0.01-0.025
质量
%
的碳、
0.15-0.35
质量
%
的硅、
0.22-0.45
质量
%
的锰、
0.023-0.030
质量
%
的磷、
0.002-0.015
质量
%
的硫、
18.00-19.50
质量
%
的铬和
1.70-2.50
质量
%
的钼，余为铁。优点：可体现优异的耐腐蚀性能和脆性转变温度低并且适应性好而得以应用于诸如利用海水冷却的发电机组；可以节约资源。提供的制造方法由于工艺步骤少，无需多次利用电能加热而可节约能源；有利于
O
2
、
N
和
C
含量而得以控制有害化学元素的含量，使得到的管坯的非金属夹杂物达到
B
类
0.5
级、
C
类
0.5
级、
D
类
1
级和
DS
类
1
级；成材率达到
89%
以上。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢材料技术领域，具体涉及一种00Cr18Mo2不锈钢管坯，并且还涉及该不锈钢管坯的制造方法。
背景技术
随着全球经济的快速发展，人类生活水平的不断提高和生活质量的日益改善，从而对电能的依赖和需求以惊人的速度增长。同时，人类切实注意到了自身的发展与生态保护之间重要性，以宝贵的淡水资源为例，各国政府均提出有依法保护、合理和节约利用淡水的法律法规。发电行业保护淡水资源便是一个例证，因为国外较多的发电厂都在积极积极利用海水冷却发电机组，我国也在积极推进。但是，由于海水相对于淡水而言具有极强的对发电机组的腐蚀性，因此，若要保障由海水冷却的发电机组得以理想而稳定地运行，则必须使发电机组用的材料既具有卓越的抵抗海水腐蚀又具备优异的脆性转变温度特性。目前，业界正致力于开发和/或完善这种材料。
中国发明专利授权公告号CN100519815C推荐的“OOCr13Ni5Mo超低碳马氏体不锈钢”的化学成分按重量百分比包括以下组分：C≤0.03、Mn0.50-1、Si≤0.5、P≤0.025、S≤0.015、Cr12-14、N4.5-6和Mo0.5-1，余为铁及不可避免的微量杂质元素。
由超纯铁素体不锈钢管坯制成的超纯铁素体不锈钢管可应用于利用海水冷却的发电机组，已有技术中制备超纯铁素体不锈钢管坯的方法是：先由电炉冶炼，得到初炼钢水后由CaO质坩埚、真空炉精炼，经加工成管坯。该制备方法至少存在以下两处缺憾：一是制备周期长，在制备过程中需多次利用电能加热，不仅电能消耗大，而且材料耗损大(成材率约为66％)；二是由于无法有效地去除有害化学元素以及平衡O2、N、C的含量，因此非金属夹杂物含量高。
鉴于上述已有技术，本申请人认为既有必要对已有技术中的不锈钢管坯材料进行合理改进，又有必要对不锈钢管坯材料的制造方法加以改良。为此本申请人作了反复而有益的探索，下面将要介绍的技术方案便是基于这种前提下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种化学成分组成和配比合理而藉以体现优异的耐腐蚀性能、降低材料的脆性转变温度和节约资源并且有助于体现材料的廉价性的00Cr18Mo2不锈钢管坯。
本发明的另一任务在于提供一种00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，该方法有助于减少工艺环节而藉以体现节约能源、有利于平衡O2、N和C的含量而藉以控制有害化学元素的含量和有益于提高成材率。
本发明的任务是这样来完成的，一种00Cr18Mo2不锈钢管坯，其组成为：0.01-0.025质量％的碳、0.15-0.35质量％的硅、0.22-0.45质量％的锰、0.023-0.030质量％的磷、0.002-0.015质量％的硫、18.00-19.50质量％的铬和1.70-2.50质量％的钼，余为铁。
本发明的另一任务是这样来完成的，一种00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，包括以下步骤：
A)熔炼，将不锈钢废料钢，碳素钢废钢和铁合金投入中频炉内初炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量％含量，而后将初炼钢水转入AOD炉精炼，控制精炼温度和精炼时间，控制吹O2量和吹Ar气量，得到经AOD炉外精炼钢水，对精炼钢水取样分析并且调整精炼钢水化学元素的质量％含量和调整N及O2含量的平衡度，再将AOD炉外精炼的钢水转入LF炉钢包再次精炼，控制再次精炼温度和再次精炼时间，得到经二次精炼的待浇铸钢水，并且对二次精炼的待浇铸钢水取样分析及进而调整待浇铸钢水的化学元素的质量％含量；
B)浇铸，将待浇铸钢水浇入钢锭模内，得到钢锭；
C)热轧管坯，将钢锭装入加热炉中加热，控制加热温度，在出加热炉后送入热轧机热轧，得到待退火管坯；
D)退火，将待退火管坯装入退火炉中退火，控制退火火和退火时间，退火结束后随炉冷却，得到退火的管坯并自然冷却至常温，得到用于制造不锈钢管的00Cr18Mo2不锈钢管坯。
在本发明的一个具体的实施例中，步骤A)中所述的对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量％含量为将化学元素的质量％含量调整为：1.60～1.80质量％的碳、0.60～0.80质量％的硅、0.30～0.50质量％的锰、0.023-0.025质量％的磷和0.021～0.23质量％的硫，18.80～19.50质量％的铬、1.50～2.50质量％的钼，余为铁。
在本发明的另一个具体的实施例中，步骤A)中所述的对精炼钢水取样分析并且调整精炼钢水的化学元素的质量％含量是将化学元素的质量％含量调整为：0.20～0.25质量％的碳、0.32～0.35质量％的硅、0.28～0.30质量％的锰、0.020～0.022质量％的磷、0.015～0.018质量％的硫、18.60～19.20质量％的铬、1.50～1.80质量％的钼，余为铁。
在本发明的又一个具体的实施例中，步骤A)中所述的对二次精炼的待浇铸钢水取样分析及进而调整待浇铸钢水的化学元素的质量％含量是将化学元素的质量％含量调整为：0.020-0.022质量％的碳、0.19-0.20质量％的硅、0.23-0.25质量％的锰、0.023-0.024质量％的磷、0.002-0.003质量％的硫、18.60～19.10质量％的铬和1.70-1.75质量％的钼，余为铁。
在本发明的再一个具体的实施例中，步骤A)中所述的控制精炼温度和精炼时间是将精炼温度和时间分别控制为1630-1680℃和40-45min；所述的控制吹O2量和控制吹Ar气量是将吹O2量和吹Ar气量均控制为150～250m3/h并且吹O2和吹Ar气的压力均为0.8～1.2Mpa。
在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的调整N及O2含量的平衡度的是指依据对钢水取样的分析结果将氧与氩的比例分期调节为：3∶1、1∶1和0∶1，藉此调整N与O2的平衡度和脱碳、脱磷；所述的控制再次精炼温度和再次精炼时间是将温度和时间分别控制为1570-1590℃和40-45min。
在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤C)中所述的控制加热温度是将加热温度控制为1125-1150℃。
在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤D)中所述的控制退火温度和退火时间是将退火温度和退火时间分别控制为780-820℃和9-10h。
在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤D)中所述的退火结束后随炉冷却的冷却温度为450～470℃以下。
本发明提供的00Cr18Mo2不锈钢管坯具有化学成分线成和配比合理的长处，既可体现优异的耐腐蚀性能(耐盐雾试验达到1级)和脆性转变温度低并且适应性好而得以应用于诸如利用海水冷却的发电机组；由于无需使用诸如镍之类的宝贵资源，因而可以节约资源。提供的制造方法由于工艺步骤少，相对于已有技术无需多次利用电能加热而可节约能源；有利于O2、N和C含量而得以控制有害化学元素的含量，使得到的管坯的非金属夹杂物达到B类0.5级、C类0.5级、D类1级和DS类1级；成材率达到89％以上。
具体实施方式
实施例1：
以制造横截面形状为圆形并且直径(外径)为
的00Cr18Mo2不锈钢管坯为例：
A)熔炼，将不锈钢废料钢，碳素钢废钢和铁合金投入中频炉内初炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量％含量调整为：1.70质量％含量的碳、0.75质量％含量的硅、0.43质量％含量的锰、0.023质量％含量的磷和0.016质量％含量的硫、18.50质量％含量的铬和1.78质量％含量的钼，余量为铁，经上述取样并且经调整化学元素后的初炼钢水兑入AOD炉外精炼，AOD炉外精炼的精炼温度控制为1630℃，AOD炉外精炼的精炼时间控制为45min，在AOD炉外精炼的过程中，控制吹O2量和吹Ar气量，具体是：I期吹纯O2进行脱碳和化学加热，II期将O2和Ar气的体积比调整为3∶1脱碳保温，III期将O2和Ar气的体积比调整为1∶1进行脱硫和脱、磷，IV期将O2和Ar气的体积比调整为0∶1还原，V期进行调整N和O2的平衡度，得到经AOD炉外精炼钢水，对AOD炉外精炼钢水取样分析并且调整化学元素的质量％含量为：0.024质量％含量的碳、0.21质量％含量的硅、0.25质量％含量的锰、0.024质量％含量的磷、0.003质量％含量的硫、18.90质量％含量的铬和1.73质量％含量的钼，余量为铁，并且对精炼钢水调整N及O2含量的平衡度，具体是：控制吹O2量和吹Ar气量均为150～250m3/h，吹O2和吹Ar气的压力为0.8～1.2MPa，再将AOD炉外精炼钢水转入LF炉钢包再次精炼，该再次精炼的温度为1570℃，时间为42min，得到二次精炼的待浇铸钢水，并且对该二次精炼的待浇铸钢水取样分析及进而调整待浇铸钢水的化学元素的质量％含量，即确保钢水的化学元素的质量％含量：0.022质量％含量的碳(C)、0.20质量％含量的硅(Si)、0.25质量％含量的锰(Mn)、0.024质量％含量的磷(P)、0.003质量％含量的硫(S)、18.80质量％含量的铬(Cr)和1.70质量％含量的钼(Mo)，余量为铁，在精炼过程中采用钢包底部连续吹Ar气，氩气压力控制为0.35MPa，使钢水的合金元素和钢水温度更趋均匀；
B)浇铸，将由步骤A)得到的待浇铸钢水浇入至经预热到100-120℃的钢锭模内，得到钢锭；
C)热轧管坯，将由步骤B)得到的钢锭装入加热炉中加热至1130℃，在出加热炉后，将钢锭送入热轧机热轧，并且热轧至外径为得到待退火管坯；
D)退火，将由步骤C)得到的待退火管坯装入退火炉中退火，退火温度为785℃，退火时间为9.5h，退火结束后随炉冷却至460℃出炉，出炉后自然冷却至常温，得到外径为的用于制造不锈钢管的00Cr18Mo2不锈钢管坯。
实施例2：
仍以制造横截面形状为圆形并且直径(外径)为
的00Cr18Mo2不锈钢管坯为例：
A)熔炼，将不锈钢废料钢，碳素钢废钢和铁合金投入中频炉内初炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量％含量调整为：1.75质量％含量的碳、0.78质量％含量的硅、0.45质量％含量的锰、0.022质量％含量的磷、0.013质量％含量的硫、18.65质量％含量的铬和1.75质量％含量的钼，余量为铁，经上述取样并且经调整化学元素后的初炼钢水兑入AOD炉外精炼，AOD炉外精炼的精炼温度控制为1680℃，AOD炉外精炼的精炼时间控制为40min，在AOD炉外精炼的过程中，控制吹O2量和吹Ar气量，具体是：I期吹纯O2进行脱碳和化学加热，II期将O2和Ar气的体积比调整为3∶1脱碳保温，III期对O2和Ar气的体积比调整为1∶1脱硫和脱磷，IV期对O2和Ar气的体积比调整为0∶1进行还原，V期进行调整N和O2的平衡度，得到经AOD炉外精炼钢水，对AOD炉外精炼钢水取样分析并且调整化学元素的质量％含量为：0.023质量％含量的碳、0.22质量％含量的硅、0.30质量％含量的锰、0.023质量％含量的磷、0.002质量％含量的硫、18.65质量％含量的铬和1.75质量％含量的钼，余量为铁，并且对精炼钢水调整N及O2含量的平衡度，具体是：控制吹O2量和吹Ar气量均为150～250m3/h，吹O2和吹Ar气的压力为0.8～1.2MPa，再将AOD炉外精炼钢水转入LF炉钢包再次精炼，该再次精炼的温度为1578℃，时间为43min，得到二次精炼的待浇铸钢水，并且对该二次精炼的待浇铸钢水取样分析及进而调整待浇铸钢水的化学元素的质量％含量，即确保钢水的化学元素的质量％含量：0.020质量％含量的碳(C)、0.19质量％含量的硅(Si)、0.23质量％含量的锰(Mn)、0.023质量％含量的磷(P)、0.002质量％含量的硫(S)、18.63质量％含量的铬(Cr)和1.75质量％含量的钼(Mo)，余量为铁，在精炼过程中采用钢包底部连续吹Ar气，氩气压力控制为0.35MPa，使钢水的合金元素和钢水温度更趋均匀；
B)浇铸，将由步骤A)得到的待浇铸钢水浇入至经预热到100-120℃的钢锭模内，得到钢锭；
C)热轧管坯，将由步骤B)得到的钢锭装入加热炉中加热至1150℃，在出加热炉后，将钢锭送入热轧机热轧，并且热轧至外径为
得到待退火管坯；
D)退火，将由步骤C)得到的待退火管坯装入退火炉中退火，退火温度为820℃，退火时间为8h，退火结束后随炉冷却至450℃出炉，出炉后自然冷却至常温，得到外径为
的用于制造不锈钢管的00Cr18Mo2不锈钢管坯。
上述实施例1和2所述的AOD炉外精炼是相对于中频炉内初炼而言的，也就是说AOD炉外精炼实质上为AOD炉精炼。又，AOD炉是氩氧精炼法的精炼炉，是英文：Argon Oxygen Decarburization furnace的缩写。及，LF炉的英文名称为Ladle furmace的缩写，即为钢包精炼炉。
由上述实施例1和2得到的本发明的00Cr18Mo2不锈钢管坯与已有技术相比具有下表所示的技术效果：
Claims (10)
1.一种00Cr18Mo2不锈钢管坯，其特征在于其组成为：0.01-0.025质量%的碳、0.15-0.35质量%的硅、0.22-0.45质量%的锰、0.023-0.030质量%的磷、0.002-0.015质量%的硫、18.00-19.50质量%的铬和1.70-2.50质量%的钼，余为铁。
2.一种如权利要求1所述的00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
A）熔炼，将不锈钢废料钢，碳素钢废钢和铁合金投入中频炉内初炼，得到初炼钢水，对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量%含量，而后将初炼钢水转入AOD炉精炼，控制精炼温度和精炼时间，控制吹O
2
量和吹Ar气量，得到经AOD炉外精炼钢水，对精炼钢水取样分析并且调整精炼钢水化学元素的质量%含量和调整N及O
2
含量的平衡度，再将AOD炉外精炼的钢水转入LF炉钢包再次精炼，控制再次精炼温度和再次精炼时间，得到经二次精炼的待浇铸钢水，并且对二次精炼的待浇铸钢水取样分析及进而调整待浇铸钢水的化学元素的质量%含量；
B）浇铸，将待浇铸钢水浇入钢锭模内，得到钢锭；
C）热轧管坯，将钢锭装入加热炉中加热，控制加热温度，在出加热炉后送入热轧机热轧，得到待退火管坯；
D）退火，将待退火管坯装入退火炉中退火，控制退火火和退火时间，退火结束后随炉冷却，得到退火的管坯并自然冷却至常温，得到用于制造不锈钢管的00Cr18Mo2不锈钢管坯。
3.根据权利要求2所述的00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，其特征在于步骤A）中所述的对初炼钢水取样分析并且调整初炼钢水的化学元素的质量%含量为将化学元素的质量%含量调整为：1.60~1.80质量%的碳、0.60~0.80质量%的硅、0.30~0.50质量%的锰、0.023-0.025质量%的磷和0.002-0.003质量%的硫，18.80~19.50质量%的铬、1.50~2.50质量%的钼，余量为铁。
4.根据权利要求2所述的00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，其特征在于步骤A）中所述的对精炼钢水取样分析并且调整精炼钢水的化学元素的质量%含量是将化学元素的质量%含量调整为：0.020~0.025质量%的碳、0.32~0.35质量%的硅、0.28~0.30质量%的锰、0.020~0.022质量%的磷、0.015~0.018质量%的硫、18.60~19.20质量%的铬、1.50~1.80质量%的钼，余量为铁。
5.根据权利要求2所述的00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，其特征在于步骤A）中所述的对二次精炼的待浇铸钢水取样分析及进而调整待浇铸钢水的化学元素的质量%含量是将化学元素的质量%含量调整为：0.020-0.022质量%的碳、0.19-0.20质量%的硅、0.23-0.25质量%的锰、0.023-0.024质量%的磷、0.002-0.003质量%的硫、18.60~19.10含量%的铬、1.70-1.75质量%的钼，余为铁。
6.根据权利要求2所述的00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，其特征在于步骤A）中所述的控制精炼温度和精炼时间是将精炼温度和时间分别控制为1630-1680℃和40-45min；所述的控制吹O 2 量和控制吹Ar气量是吹O 2 量和吹Ar气量均控制为100~250m 3 /h并且吹O 2 和吹Ar气的压力均为0.8~1.2MPa。
7.根据权利要求2所述的00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，其特征在于所述的调整N及O 2 含量的平衡度的是指依据对钢水取样的分析结果将氧与氩的比例分期调节为：3∶1、1∶1和0∶1，藉此调整N与O 2 的平衡度和脱碳、脱磷；所述的控制再次精炼温度和再次精炼时间是将温度和时间分别控制为1570-1590℃和40-45min。
8.根据权利要求2所述的00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，其特征在于步骤C）中所述的控制加热温度是将加热温度控制为1125-1150℃。
9.根据权利要求2所述的00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，其特征在于步骤D）中所述的控制退火温度和退火时间是将退火温度和退火时间分别控制为780-820℃和9-10h。
10.根据权利要求2所述的00Cr18Mo2不锈钢管坯的制造方法，其特征在于步骤D）中所述的退火结束后随炉冷却的冷却温度为450~470℃以下。
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