CN102851606A

CN102851606A - 一种阀门用低成本双相不锈钢材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102851606A
Application number: CN2012103257028A
Authority: CN
Inventors: 袁书强; 胡东海; 陈巍; 陈庚; 胡海龙; 张贵才
Original assignee: ZHEJIANG HANWEI VALVE MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG HANWEI VALVE MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明公开了一种阀门用低成本双相不锈钢材料及其制备方法，所述材料的成分及其质量百分比为C：0.03～0.08%，Cr：22～24%，Mn＜1.2%，Ni4.0～5.0%,N：0～0.3%，Fe：余量。其制备方法：①按照目标化学成分的要求配置冶炼原料：目标化学成分（按重量百分比）②将冶炼原料中的纯Fe、304不锈钢返回料、先放入感应熔炼炉内；③开始感应熔炼，熔炼待钢水熔化后，加入铬铁和氮化铬铁，并控制炉温1480℃～1520℃，待化学成分调节合格后，炉温维持在1480℃～1520℃开始浇注；④待铸锭完全凝固冷却后取出。本发明以氮代镍，将镍控制在适度的低含量，确保合金元素的匹配和采取相应的热处理工艺使铁素体-奥氏体两相的比例各接近40%～50%，从而降低原材料成本，抗腐蚀性强。

Description

一种阀门用低成本双相不锈钢材料及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种阀门用新型低成本阀门用双相不锈钢材料。

背景技术

近年来，石油、化工深加工技术发展很快，对耐高温、耐磨、抗氢腐蚀，耐氢氟酸腐蚀等阀门的需求量进一步增加。不锈钢阀门因其优良的耐蚀性和良好的力学性能，广泛应用于化工、轻工、电力等行业，对系统的安全性和经济运行起着极为重要的作用。不锈钢阀门的使用条件很复杂，主要应用在有毒、高腐蚀、易燃、易爆、高温、高压等危险场合，其失效形式主要是在特定使用环境下，由密封损坏引起的泄露，造成能源、原材料的浪费，对人身安全和国家财产造成极大的损失。

不锈钢阀门生产制造中，用量最大的是300系列奥氏体不锈钢，浙江、江苏、上海等长三角地区的乡镇企业，不锈钢阀门应用主要以304、316为主，产品形式为阀体、阀盖、阀板和阀杆，应用于压力小于6.4MPa、温度小于200℃强硝酸等介质环境的流体控制设备中。300系列不锈钢阀门具有优异的耐蚀性能，在高耐蚀介质中的需求越来越广。但是，随着我国能源紧张，原材料价格的不断上涨，作为高合金化的300系列不锈钢阀门产品面临着如何节约并有效地使用资源的问题。开发节镍无镍不锈钢材料已成为不锈钢材料的发展方向。

随着冶金及材料技术的进步，节镍型双相不锈钢材料，提高了钢的力学性能和耐蚀性能，已经受到重视。并已在石油化工球阀等通用阀门上得到应用。

目前，国内双相不锈钢主要产品是管、板和复合板，也有锻件和铸件，产量都不大。随着应用的发展，国内外对不锈钢铸件的需求越来越广泛，由于中国铸件的成本较低，欧洲一些国家，美国、日本的铸件目前仍从中国出口，加快铸造双相不锈钢材料的研制，使双相不锈钢铸造产品得以推广应用，将为我国带来大量的经济效益。

我国生产的双相不锈钢铸件主要有两个牌号，即ZG1Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N，这类双相不锈钢铸件镍含量在百分之八以上，镍元素偏高无形中增加了大量的成本；以及ZG1Cr18Mn13Mo2CuN，这类双向不锈钢铸件虽然无镍，但是牺牲其机械性能较差，上述化学式中的中文含义为：ZG：铸钢，Cr：铬，Mn：锰，Ni：镍，N：氮，Cu：铜，Mo：钼。

发明内容

本发明是的目的在于提供成本低、抗腐蚀性强以及耐磨性强的一种阀门用低成本双相不锈钢材料及其制备方法。

所述材料的成分及其质量百分比为C：0.03～0.08%，Cr：22～24%，Mn＜1.2%，Ni4.0～5.0%,N：0～0.3%，Fe：余量。

优选的，所述材料的成分及其质量百分比为C：0.08%，Cr：24%，Mn＜1.2%，Ni：5.0%,N：0.3%，余量为Fe。

优选的，所述材料的成分及其质量百分比为C：0.05%，Cr：23%，Mn＜1.2%，Ni：4.5%,N：0.15%，余量为Fe。

优选的，所述材料的成分及其质量百分比为C：0.03%，Cr：22%，Mn＜1.2%，Ni：4.0%,N：0%，余量为Fe。

其方法包括下列步骤：

①按照目标化学成分的要求配置冶炼原料：

目标化学成分（按重量百分比）：

配置冶炼原料包括：纯Fe、304不锈钢返回料、铬铁、氮化铬铁；

②将冶炼原料中的纯Fe、304不锈钢返回料、先放入感应熔炼炉内；

③开始感应熔炼，熔炼待钢水熔化后，加入铬铁和氮化铬铁，并控制炉温1480℃～1520℃，待化学成分调节合格后，炉温维持在1480℃～1520℃开始浇注；

④待铸锭完全凝固冷却后取出。

与现有技术相比，本发明以氮代镍，将镍控制在适度的低含量，减少了镍含量大大降低了成本，耐腐蚀性：比304不锈钢提高10%以上；（按GB/T4334.3《不锈钢65%硝酸腐蚀试验方法》考核，测试相关腐蚀性能），更加确保合金元素的匹配和采取相应的热处理工艺使铁素体-奥氏体两相的比例各接近40%～50%，从而降低原材料成本，满足双相不锈钢工艺与腐蚀性能的要求。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。下列化学成分的中文含义为：C：碳，Cr：铬，Mn：锰，Ni：镍，N：氮，Fe：铁。

实施例1：

冶炼100公斤双相不锈钢

1、根据表1化学成分配备冶炼原料

表1目标化学成分（重量百分比）

C	Cr	Mn	Ni	N	Fe
						0.08	24	＜1.2%	5.0	0.3	余量

配置冶炼原材料包括：纯Fe、304不锈钢返回料、铬铁、氮化铬铁；

2、将冶炼原料中的纯Fe、304不锈钢返回料，先放入感应熔炼炉内；

3、开始感应熔炼，熔炼待钢水熔化后，加入铬铁和氮化铬铁，将炉温控制在1520℃，在1520℃开始浇注。

4、待铸锭完全凝固冷却后取出，得到的实际化学成分见表2.

表2实际化学成分（重量百分比）

C	Cr	Mn	Ni	N	Fe
						0.082	23.8	-	5.3	0.34	余量

该制成品耐腐蚀性：比304不锈钢提高10%以上；（按GB/T4334.3《不锈钢65%硝酸腐蚀试验方法》考核，测试相关腐蚀性能）。

实施例2：

冶炼100公斤双相不锈钢

1、根据表3化学成分配备冶炼原料

表3目标化学成分（重量百分比）

C	Cr	Mn	Ni	N	Fe
						0.05	23	＜1.2%	4.5	0.15	余量

2、将冶炼原料中的纯Fe、304不锈钢返回料、先放入感应熔炼炉内；

3、开始感应熔炼，熔炼待钢水熔化后，加入铬铁和氮化铬铁，将炉温控制在1500℃，在1500℃开始浇注。

3、待铸锭完全凝固冷却后取出，得到的实际化学成分见表4

表4实际化学成分（重量百分比）

C	Cr	Mn	Ni	N	Fe
						0.08	22.9	-	4.38	0.16	余量

实施例3：

冶炼100公斤双相不锈钢

1、根据表5化学成分配备冶炼原料

表5目标化学成分（重量百分比）

C	Cr	Mn	Ni	N	Fe
						0.03	22	＜1.2%	4.0	0	余量

3、开始感应熔炼，熔炼待钢水熔化后，加入铬铁，将炉温控制在1480℃，在1480℃开始浇注。

4、待铸锭完全凝固冷却后取出，得到的实际化学成分见表6.

表6目标化学成分（重量百分比）

C	Cr	Mn	Ni	N	Fe
						0.028	22.2	-	3.88	-	余量

Claims

1.一种阀门用低成本双相不锈钢材料，其特征在于：所述材料的成分及其质量百分比为C：0.03～0.08%，Cr：22～24%，Mn＜1.2%，Ni：4.0～5.0%,N：0～0.3%，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的阀门用低成本双相不锈钢材料，其特征在于：所述材料的成分及其质量百分比为C：0.08%，Cr：24%，Mn＜1.2%，Ni：5.0%,N：0.3%，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的阀门用低成本双相不锈钢材料，其特征在于：所述材料的成分及其质量百分比为C：0.05%，Cr：23%，Mn＜1.2%，Ni：4.5%,N：0.15%，余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的阀门用低成本双相不锈钢材料，其特征在于：所述材料的成分及其质量百分比为C：0.03%，Cr：22%，Mn＜1.2%，Ni：4.0%,N：0%，余量为Fe。

5.一种如权利要求1-4任意一项权利要求所述的阀门用低成本双相不锈钢材料的制备方法，其特征在于：

① 按照目标化学成分的要求配置冶炼原料：

② 将冶炼原料中的纯Fe、304不锈钢返回料，先放入感应熔炼炉内；

③ 开始感应熔炼，熔炼待钢水熔化后，加入铬铁和氮化铬铁，并控制炉温1480℃～1520℃，待化学成分调节合格后，炉温维持在1480℃～1520℃开始浇注；

④ 待铸锭完全凝固冷却后取出。