CN103060712B - 一种锅炉用不锈耐酸钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉用不锈耐酸钢，所述不锈耐酸钢以(重量)百分数计由下列组份组成：C 0.06～0.08％，Mn 1.2～1.4％，Si 0.2～0.3％，S≤0.020％，P≤0.02％，Cr 18～20％，Ni 3.5～4.5％，Mo 0.8～1.0％，Cu 0.6～1.2％，Ti 0.2～0.4％，Nb 0.1～0.2％，Sn 0.2～0.4％，其余为Fe及不可避免的杂质；其中Sn∶Cu∶Ti∶Nb含量的比例为2∶6∶2∶1。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种锅炉用不锈耐酸钢。
背景技术
在工业生产中，由于燃油或燃煤锅炉的重油或煤中通常含有2％～3％的硫，经燃烧后烟气中就会有约0.2％的二氧化硫，其中1％～2％的二氧化硫受灰分和金属氧化物等的催化作用而生成三氧化硫，它再与燃烧气体和空气中所含的水分结合生成硫酸，当环境温度处于150℃以下时，烟气中的硫酸出现露点，硫酸在金属表面凝结并对其产生腐蚀，即所谓硫酸露点腐蚀。
针对硫酸露点腐蚀问题，国内外一直在开发能够在硫酸露点腐蚀环境下长期使用的钢材。例如，新日本制铁株式会社专利02800218.0开发了一种在低温低浓度和高温高浓度下都具有优良的耐硫酸露点腐蚀性能的钢种，这钢种利用一定含量的硅、铜和锑三个元素的复合作用来提高耐硫酸露点腐蚀性能，但在碳含量少的钢种，硅反而是一种使耐硫酸腐蚀性不利的元素。新日本制铁株式会社专利申请(申请号200680006324.X)公开了一种耐硫酸露点腐蚀钢，该钢化学成分较为复杂，且对S、Si的含量要求较为苛刻，增加了钢的冶炼成本；济南钢铁总厂专利90101258.0号开发了一种在普碳钢的基础上添加铜、铬、钒进行微合金化来提高钢材的耐硫酸露点腐蚀性能，但钒在钢中仅仅只起到提高强度作用，综合耐硫酸露点腐蚀性不理想。鞍山钢铁公司专利89109017.7号设计一种铜-铬-稀土系列低合金耐硫酸露点腐蚀用钢，用这种钢制造的锅炉空气预热器比普碳钢的寿命提高2.5倍以上，在实际生产过程中，含稀土的钢将使钢铁冶炼难度加大，钢水稳定性变差，同时影响钢材的加工性能。
发明内容
本发明的目的在于提出一种锅炉用不锈耐酸钢，该钢改变传统耐酸钢的设计，而采用不锈钢的设计，并通过对合金元素的调整，提高其耐硫酸露点腐蚀性，使得其适于锅炉使用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种锅炉用不锈耐酸钢，所述不锈耐酸钢以(重量)百分数计由下列组份组成：C 0.06～0.08％，Mn 1.2～1.4％，Si 0.2～0.3％，S≤0.020％，P≤0.02％，Cr 18～20％，Ni 3.5～4.5％，Mo 0.8～1.0％，Cu 0.6～1.2％，Ti 0.2～0.4％，Nb 0.1～0.2％，Sn 0.2～0.4％，其余为Fe及不可避免的杂质；其中Sn∶Cu∶Ti∶Nb含量的比例为2∶6∶2∶1。
优选，所述不锈耐酸钢以(重量)百分数计由下列组份组成：C 0.07％，Mn 1.3％，Si 0.25％，S≤0.020％，P≤0.02％，Cr 19％，Ni 4.0％，Mo 0.9％，Cu 0.9％，Ti 0.3％，Nb 0.15％，Sn 0.3％，其余为Fe及不可避免的杂质。
该钢可采用如下生产方法制备：
1)冶炼：采用转炉+VOD+LF炉冶炼不锈钢，在LF炉中精确微调Sn含量满足上述范围；
2)板坯连铸：控制中间包过热度为50～60℃左右，拉速1.0～2.0米/分钟，其液面保护渣厚度控制在6～8毫米；
3)热轧：将连铸板坯切割后放入加热炉加热；加热到1250℃～1270℃；并保温约20～30分钟；控制开轧温度在1180～1200℃左右，控制终轧温度在900～930℃左右；轧至规定厚度即得本发明不锈钢。
本发明中各合金元素的作用及机理：
C：C是提高强度最经济有效的合金元素，但C含量过高对钢的焊接性能不利，并且会促进珠光体转变，降低钢的耐酸性腐蚀性能。
Mn：Mn主要固溶于铁素体中以提高材料的强度，其又是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有一定量的锰可以消除或减弱钢因硫引起的脆性，从而改善钢的加工性能。
Si：Si在钢中不形成碳化物，是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中，显著提高钢的弹性极限，故Si含量尽不宜过高。
P：P在钢中容易造成偏析恶化焊接性、显著降低钢的低温冲击韧性、提高脆性转变温度，故将P含量控制P≤0.02％。
Cr，Ni：众所周知，Cr、Ni的搭配是不锈钢中起到耐腐蚀性能作用的主要元素，其作用机理等不再赘述，本发明综合各方面性能考虑，将Cr含量控制为18～20％，Ni 3.5～4.5％，特别是本发明由于创造性地加入适量Sn(后面将叙述)，使得Ni的使用量大幅降低，从而节省成本。
Mo：Mo能够增加钢的淬透性，显著提高钢的强度。同时，Mo也能显著提高钢的耐腐蚀能力。但过高的Mo会使钢的低温韧性显著恶化。过量的Mo也会在钢焊接时形成马氏体，导致焊接接头脆性的增加。
Cu，Ti和Nb：锅炉钢在使用过程中，遇酸在表面能形成一层富集Cu、Ti和Nb等元素的钝化膜，因而具有较高的耐硫酸露点腐蚀性能。
Sn：现有技术中，通常认为Sn在钢中是有害元素，应该尽量避免其在钢中的含量太高，但本发明创造性的在锅炉用钢中专门添加0.3～0.5％的Sn，发现其与Cr、Cu、Ti、Nb共同作用可提高钢的耐酸腐蚀性，并且添加少量的Sn，可以节省昂贵的Ni。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明通过对合金元素的合理设计和搭配，使得各合金元素起到协同作用效果，克服了现有技术的各种缺陷，使得本发明的不锈钢的性能优异。试验表明本钢种在70℃50％的硫酸溶液中浸泡48小时，腐蚀速率低于1.8mm/a。
2)本发明通过在钢中添加适量的Sn，并且配合调整镍、铜、钛、铌的含量，控制锡、铜、钛、铌四者的添加比例。使得该钢除了Cr起到主要发挥耐腐蚀作用外，锡、铜、钛、铌四者协同作用为Cr元素的作用形成补充，使得其耐硫酸露点腐蚀性能增强。
具体实施方式
实施例一
一种锅炉用不锈耐酸钢，所述不锈耐酸钢以(重量)百分数计由下列组份组成：C 0.06％，Mn 1.4％，Si 0.2％，S≤0.020％，P≤0.02％，Cr 20％，Ni 3.5％，Mo 1.0％，Cu 0.6％，Ti 0.2％，Nb 0.1％，Sn 0.2％，其余为Fe及不可避免的杂质；其中Sn∶Cu∶Ti∶Nb含量的比例为2∶6∶2∶1。
实施例二
一种锅炉用不锈耐酸钢，所述不锈耐酸钢以(重量)百分数计由下列组份组成：C 0.08％，Mn 1.2％，Si 0.3％，S≤0.020％，P≤0.02％，Cr 18％，Ni 4.5％，Mo 0.8％，Cu 1.2％，Ti 0.4％，Nb 0.2％，Sn 0.4％，其余为Fe及不可避免的杂质；其中Sn∶Cu∶Ti∶Nb含量的比例为2∶6∶2∶1。
实施例三
一种锅炉用不锈耐酸钢，所述不锈耐酸钢以(重量)百分数计由下列组份组成：C 0.07％，Mn 1.3％，Si 0.25％，S≤0.020％，P≤0.02％，Cr 19％，Ni 4.0％，Mo 0.9％，Cu 0.9％，Ti 0.3％，Nb 0.15％，Sn 0.3％，其余为Fe及不可避免的杂质；其中Sn∶Cu∶Ti∶Nb含量的比例为2∶6∶2∶1。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (2)
1.一种锅炉用不锈耐酸钢，其特征在于，所述不锈耐酸钢以(重量)百分数计由下列组份组成：C 0.06～0.08％，Mn 1.2～1.4％，Si 0.2～0.3％，S≤0.020％，P≤0.02％，Cr 18～20％，Ni 3.5～4.5％，Mo 0.8～1.0％，Cu 0.6～1.2％，Ti 0.2～0.4％，Nb 0.1～0.2％，Sn 0.2～0.4％，其余为Fe及不可避免的杂质；其中Sn∶Cu∶Ti∶Nb含量的比例为2∶6∶2∶1；所述不锈耐酸钢在70℃50％的硫酸溶液中浸泡48小时，腐蚀速率低于1.8mm/a。
2.如权利要求1所述的一种锅炉用不锈耐酸钢，其特征在于，所述不锈耐酸钢以(重量)百分数计由下列组份组成：C 0.07％，Mn 1.3％，Si 0.25％，S≤0.020％，P≤0.02％，Cr 19％，Ni 4.0％，Mo 0.9％，Cu 0.9％，Ti 0.3％，Nb 0.15％，Sn 0.3％，其余为Fe及不可避免的杂质。
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