CN103422023A

CN103422023A - 一种铬钼合金耐热钢板及其制造方法

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Publication number: CN103422023A
Application number: CN2013104119782A
Authority: CN
Inventors: 夏茂森; 蒋善玉; 孙卫华; 孙风晓; 张磊; 宋振官; 魏代斌
Original assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Jinan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: CN103422023B

Abstract

本发明属于金属材料制造技术领域，尤其是涉及一种铬钼合金耐热钢板及其制造方法。本发明的铬钼合金耐热钢板，所述钢板的重量百分比组成为：碳0.08～0.16%，硅0.15～0.50%，锰0.30～0.60%，磷≤0.015%，硫≤0.010%，铬2.00～2.50%，钼0.90～1.10%，余量为铁和不可避免的杂质。其制造方法包括如下步骤：（1）铁水预处理、（2）转炉冶炼及脱氧合金化、（3）精炼、（4）板坯连铸、（5）板坯堆垛缓冷及再加热、（6）高压水除磷及板坯轧制、（7）钢板堆垛加罩缓冷、（8）热处理。采用本发明所用的重量份数配比的元素组合的以及本发明所采用的方法制造钢板，具有稳定的组织性能，高温性能，焊接性能、冷热加工性能优良。

Description

一种铬钼合金耐热钢板及其制造方法

技术领域

本发明属于金属材料制造技术领域，尤其是涉及一种铬钼合金耐热钢板及其制造方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，电力供需矛盾日益突出，各地纷纷相继建立了许多大型电站。发电主要有火力发电、水电、核电等，而火力发电则占全部发电量的70%，高压、超高压、亚临界、超临界、超超临界等大型高参数电站锅炉用铬钼合金耐热钢板的需求量大幅增加。

锅炉用铬钼合金耐热钢板长期在高温环境中使用，要求钢板有较高的耐高温持久强度和持久塑性，良好的抗氧化性能，耐一定介质腐蚀的能力，以及足够的韧性、可加工性、焊接性和组织稳定性。因此要求所用钢板必须有优良的综合性能，对钢质的纯净度、内部质量、高温下的高强韧性能、抗变形能力等指标具有严格的要求。生产过程中要求降低磷、硫含量，A类、C类、D类非金属夹杂物级别不大于2.0级、合理的化学成分设计和严格的热处理工艺，因此生产过程具有较高的难度。

通常生产铬钼合金耐热钢板基本上都是采用电炉冶炼、浇铸钢锭、控温轧制，冶炼时间长，钢中杂质元素不易控制，而且钢锭成材率低，成本高；控温轧制降低了生产效率。轧后钢板不缓冷，钢板中氢不能完全析出，易产生钢板裂纹，造成超声波检验不合格。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铬钼合金耐热钢板，它具有良好的常温拉伸性能、高温拉伸性能等指标，本发明还提供了生产上述钢板的制造方法，该法采用转炉冶炼、正火+回火热处理，使钢具有良好稳定的组织性能，焊接性能、冷热加工性能。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种铬钼合金耐热钢板，所述钢板的重量百分比组成为：碳0.08～0.16%，硅0.15～0.50%，锰0.30～0.60%，磷≤0.015%，硫≤0.010%，铬2.00～2.50%，钼0.90～1.10%，余量为铁和不可避免的杂质。

优选的，上述的铬钼合金耐热钢板，所述钢板的重量百分比组成为：碳0.10～0.14%，硅0.15～0.35%，锰0.35～0.55%，磷≤0.015%，硫≤0.010%，铬2.10～2.40%，钼0.95～1.05%，余量为铁和不可避免的杂质。

更优选的，上述的铬钼合金耐热钢板，所述钢板的重量百分比组成为：碳0.12%，硅0.25%，锰0.45%，磷0.011%、硫0.002%，铬2.25%，钼1.00%，余量为铁和不可避免的杂质。

上述的铬钼合金耐热钢板中，所述钢板厚度为6-80mm。

上述的铬钼合金耐热钢板的制造方法，包括如下步骤：

（1）铁水预处理、

（2）转炉冶炼及脱氧合金化、

（3）精炼、

（4）板坯连铸、

（5）板坯堆垛缓冷及再加热、

（6）高压水除磷及板坯轧制、

（7）钢板堆垛加罩缓冷、

（8）热处理。

上述的铬钼合金耐热钢板的制造方法中，

6、根据利要求5所述的铬钼合金耐热钢板的制造方法，其特征在于，

所述步骤（1）中包括使其中硫脱至0.002-0.005%，经过KR深脱硫预处理且扒渣后铁水亮面大于90％，铁水温度1250～1350℃，铁水中砷≤0.003%；

所述步骤（2）中，冶炼终点碳含量目标为0.06～0.10％，P≤0.008％，双挡渣出钢；出钢温度目标为1600-1630℃；脱氧合金化，出钢后在CAS吹氩时间≥10分钟；

所述步骤（3）精炼中，于LF精炼炉中进行深脱硫，在VD或RH炉进行真空脱气处理，保真空15～20min，处理结束后喂钙铁线，软吹氩时间≥15min。

所述步骤（4）中板坯连铸中连铸拉速0.8-1.5m/min，全氩气保护浇铸，过程增氮不大于0.0015%。

所述步骤（6）中高压水除磷及板坯轧制连铸坯包括加热后进行高压水除磷，开轧温度1050～1160℃，高温阶段压下量≥60%，精轧道次≤6道，精轧阶段在完全再结晶区终止，终轧温度930℃以上。

所述步骤（7）中钢板堆垛加保温罩缓冷，即钢板加保温罩缓冷至200℃后空冷。

上述的铬钼合金耐热钢板的制造方法中，所述步骤（8）热处理为正火＋回火，所述的正火的具体步骤为：正火温度850～950℃，在炉时间任何情况下不能少于30min，保温时间10～20min；回火温度650～780℃，在炉时间任何情况下不能少于30min，回火保温时间10～20min，钢板出炉后空冷。

优选的，上述的铬钼合金耐热钢板的制造方法中，所述的正火的具体步骤为：正火温度890～930℃，任何情况下不能少于30min，保温时间12～18min；回火温度690～750℃，在炉时间任何情况下不能少于30min，回火保温时间12～18min，钢板出炉后空冷。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种厚度为6-80mm的低合金耐热钢板配方及其对应的制造工艺，本钢板具有良好的常温拉伸性能、高温拉伸性能等指标，从而保证了钢板在高温环境中使用的安全性；本工艺在现有设备条件下采用转炉冶炼，冶炼过程严格控制非金属夹杂物，实现了洁净钢的生产；采用本发明所用的重量份数配比的元素组合的以及本发明所采用的方法制造钢板，具有稳定的组织性能，高温性能，焊接性能、冷热加工性能优良。

本发明采用转炉冶炼，提高了生产效率，钢质纯净，轧制时终轧温度930℃以上，不需低温轧制，减少了控温时间，提高了生产效率；轧后钢板加保温罩缓冷。保证了钢板的内部质量。钢板经过正火＋回火热处理保证了钢板具有良好的办综合组织性能。满足了高温环境中使用的要求。

附图说明

附图1是实施例中钢板金相组织图，该图表示的是试样厚度1/4处金相组织，放大倍率是500倍。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。

制造方法为：

（1）铁水预处理：铁水预处理中包括使其中硫脱至0.002%，经过KR深脱硫预处理且扒渣后铁水亮面大于90％，铁水温度1250～1350℃，铁水中砷（As）≤0.003%。

（2）转炉冶炼及脱氧合金化：冶炼终点碳含量目标为0.06～0.10％，P≤0.008％，钼铁随废钢加入转炉，出钢过程加铝锰铁、石灰、萤石造顶渣；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；脱氧合金化，出钢后在CAS吹氩时间≥10分钟，依次加入铬铁、硅锰合金、铝锰铁进行合金化，出钢温度目标为1600-1630℃。

（3）精炼：LF采用早期造白渣方式，根据成分加入微调合金；VD或RH真空处理：真空度不大于1.5mbar，保真空时间15～20分钟，后喂钙铁线，喂线后吹氩时间不小于15分钟

（4）板坯连铸：连铸拉速0.8-1.5m/min，全氩气保护浇铸，过程增氮不大于0.0015%；

（5）板坯堆垛缓冷及再加热：对连铸坯堆垛缓冷48小时以上，之后进行加热，加热时间按照8-10min/mm，加热后出炉温度控制在1120-1180℃；

（6）高压水除磷及板坯轧制：连铸坯加热后进行高压水除磷，开轧温度1050～1160℃，高温阶段压下量提，精轧道次，精轧阶段在完全再结晶区终止，终轧温度930℃以上；

（7）钢板堆垛加保温罩缓冷：钢板轧后采用堆垛后加保温罩冷至200℃后空冷，保证钢中氢的析出和微观组织的均匀化。

（8）热处理：热处理工艺为正火+回火，正火温度890～930℃，在炉时间1.5～2.5min/mm,任何情况下不能少于30min，保温时间12～18min；回火温度690～750℃，在炉时间1.5～2.5min/mm,任何情况下不能少于30min，回火保温时间12～18min，钢板出炉后空冷，制得的钢板厚度为6-80mm。

实施例1

一种铬钼合金耐热钢板，该钢板的重量百分比组成为：碳0.12%，硅0.25%，锰0.45%，磷0.010%、硫0.002%，铬2.25%，钼1.00%，余量为铁和不可避免的杂质。

制造方法为：

（1）铁水预处理：铁水预处理中包括使其中硫脱至0.002%，经过KR深脱硫预处理且扒渣后铁水亮面大于90％，铁水温度1267℃，铁水中砷（As）≤0.002%。

（2）转炉冶炼及脱氧合金化：冶炼终点碳0.06％，磷0.006％，硫0.005%，钼铁随废钢加入转炉，出钢过程加铝锰铁、石灰、萤石造顶渣；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；脱氧合金化，出钢后在CAS吹氩时间15分钟，依次加入铬铁、硅锰合金、铝锰铁进行合金化，出钢温度1620℃。

（3）精炼：LF精炼采用早期造白渣方式，根据成分加入微调合金，到站温度1535℃，出站温度1656℃；VD炉真空处理：真空度0.6mbar，保真空时间15分钟，后喂钙铁线，喂线后吹氩时间20分钟，软吹过程钢液面无裸露；

（4）板坯连铸：连铸拉速1.0m/min，全氩气保护浇铸，过程增氮不大于0.0015%；

（5）板坯堆垛缓冷及再加热：对连铸坯堆垛缓冷56小时，之后进行加热，加热时间按照10min/cm，总时间255分钟，加热后出炉温度1152℃；

（6）高压水除磷及板坯轧制：连铸坯加热后进行高压水除磷，开轧温度1060℃，高温阶段压下量65%，精轧道次6道，终轧温度955℃；

（7）钢板堆垛加保温罩缓冷：钢板轧后采用堆垛后加保温罩冷至200℃后空冷，保证钢中氢的析出和微观组织的均匀化；

（8）热处理：热处理工艺为正火+回火，正火温度920℃，在炉时间2.0min/mm，保温时间16min；回火温度730℃，在炉时间2.0min/mm，回火保温时间16min，钢板出炉后空冷，制得的钢板厚度为45mm。

实施例2：

一种铬钼合金耐热钢板，该钢板的重量百分比组成为：碳0.08%，硅0.40%，锰0.55%，磷0.011%、硫0.008%，铬2.50%，钼0.90%，余量为铁和不可避免的杂质。

制造方法为：

（1）铁水预处理：铁水预处理中包括使其中硫脱至0.002%，经过KR深脱硫预处理且扒渣后铁水亮面大于90％，铁水温度1335℃，铁水中砷（As）≤0.003%。

（2）转炉冶炼及脱氧合金化：冶炼终点碳0.08％，磷0.007％，硫0.003％，钼铁随废钢加入转炉，出钢过程加铝锰铁、石灰、萤石造顶渣；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；脱氧合金化，出钢后在CAS吹氩时间12分钟，依次加入铬铁、硅锰合金、铝锰铁进行合金化，出钢温度1630℃。

（3）精炼：LF精炼采用早期造白渣方式，根据成分加入微调合金，到站温度1540℃，出站温度1652℃；VD炉真空处理：真空度0.6mbar，保真空时间15分钟，后喂钙铁线，喂线后吹氩时间18分钟，软吹过程钢液面无裸露；

（5）板坯堆垛缓冷及再加热：对连铸坯堆垛缓冷60小时，之后进行加热，加热时间按照10min/cm，总时间255分钟，加热后出炉温度1150℃；

（6）高压水除磷及板坯轧制：连铸坯加热后进行高压水除磷，开轧温度1080℃，高温阶段压下量68%，精轧道次6道，终轧温度930℃；

（8）热处理：热处理工艺为正火+回火，正火温度930℃，在炉时间30min，保温时间13min；回火温度750℃，在炉时间30min，回火保温时间13min，钢板出炉后空冷，制得的钢板厚度为6mm。

实施例3：

一种铬钼合金耐热钢板，该钢板的重量百分比组成为：碳0.16%，硅0.35%，锰0.60%，磷0.012%、硫0.006%，铬2.00%，钼0.90%，余量为铁和不可避免的杂质。

制造方法为：

（1）铁水预处理：铁水预处理中包括使其中硫脱至0.005%，经过KR深脱硫预处理且扒渣后铁水亮面大于90％，铁水温度1250℃，铁水中砷（As）≤0.003%。

（2）转炉冶炼及脱氧合金化：冶炼终点碳0.10％，磷0.008％，硫0.002％，钼铁随废钢加入转炉，出钢过程加铝锰铁、石灰、萤石造顶渣；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；脱氧合金化，出钢后在CAS吹氩时间15分钟，依次加入铬铁、硅锰合金、铝锰铁进行合金化，出钢温度1600℃。

（3）精炼：LF精炼采用早期造白渣方式，根据成分加入微调合金，到站温度1545℃，出站温度1658℃；RH炉真空处理：真空度0.6mbar，保真空时间15分钟，后喂钙铁线，喂线后吹氩时间22分钟，软吹过程钢液面无裸露；

（5）板坯堆垛缓冷及再加热：对连铸坯堆垛缓冷58小时，之后进行加热，加热时间按照10min/cm，总时间255分钟，加热后出炉温度控制在1164℃；

（6）高压水除磷及板坯轧制：连铸坯加热后进行高压水除磷，开轧温度1160℃，高温阶段加大压下量60%，精轧道次6道，终轧温度980℃；

（8）热处理：热处理工艺为正火+回火，正火温度950℃，在炉时间1.5min/mm，保温时间18min；回火温度740℃，在炉时间1.8min/mm，回火保温时间18min，钢板出炉后空冷，制得的钢板厚度为80mm。

实施例4

一种铬钼合金耐热钢板，所述钢板的重量百分比组成为：碳0.14%，硅0.35%，锰0.35%，磷0.010%、硫≤0.002%，铬2.05%，钼1.10%，余量为铁和不可避免的杂质。

制造方法为：

（1）铁水预处理：铁水预处理中包括使其中硫脱至0.002%，经过KR深脱硫预处理且扒渣后铁水亮面大于90％，铁水温度1308℃，铁水中砷（As）≤0.003%。

（2）转炉冶炼及脱氧合金化：冶炼终点碳0.07％，磷0.006％，硫0.005％，钼铁随废钢加入转炉，出钢过程加铝锰铁、石灰、萤石造顶渣；采用挡渣塞、挡渣棒双挡渣出钢；脱氧合金化，出钢后在CAS吹氩时间13分钟，依次加入铬铁、硅锰合金、铝锰铁进行合金化，出钢温度1600℃。

（3）精炼：LF精炼采用早期造白渣方式，根据成分加入微调合金，到站温度1543℃，出站温度1660℃；VD炉真空处理：真空度0.6mbar，保真空时间15分钟，后喂钙铁线，喂线后吹氩时间20钟，软吹过程钢液面无裸露；

（5）板坯堆垛缓冷及再加热：对连铸坯堆垛缓冷51小时，之后进行加热，加热时间按照10min/cm，总时间255分钟，加热后出炉温度控制在1140℃；

（6）高压水除磷及板坯轧制：连铸坯加热后进行高压水除磷，开轧温度1050℃，高温阶段加大压下量62%，精轧道次6道，终轧温度960℃；

（8）热处理：热处理工艺为正火+回火，正火温度945℃，在炉时间1.6min/mm，保温时间16min；回火温度700℃，在炉时间1.6min/mm，回火保温时间15min，钢板出炉后空冷，制得的钢板厚度为60mm。

对实施例1-4制备的铬钼合金进行了性能测试，结果如下：

本实施例中具体性能见表1-3。

表1 钢板常温拉伸性能

试样编号	Rel, N/mm²	Rm，N/mm²	A，%
				实施例1	440	605	27
实施例2	430	620	25
				实施例3	385	590	30
实施例4	400	615	27

常温冲击试验：在20℃进行低温冲击试验，冲击试样尺寸为10×10×55mm，冲击试验采用V型缺口，实施例2冲击试样尺寸为5×10×55mm，试验结果换算为冲击试样尺寸为10×10×55mm的值，冲击试验结果如表2所示。

一般耐热钢板的冲击试验20℃ V型冲击吸收功≥34J，本发明远远高于该值，说明本发明具有良好的韧性。

Figure 2013104119782100002DEST_PATH_IMAGE002

由表3结果可见，本发明的铬钼合金耐热钢板，其高温拉伸性能显著高于普通高温拉伸性能这是因为本发明在890～930℃正火后显微组织主要为贝氏体，碳化物类型主要是（Fe,Cr）3C型渗碳体，正火后随着回火温度的升高，在贝氏体中的铁素体条内析出纳米强化相，这也是在400℃、500℃时Rp0.2不降反而升高的原因；随回火温度的升高和回火时间的延长，纳米析出相不断长大成针状，同时，正火处理时形成的（Fe,Cr）3C型渗碳体不断球化，碳化物类型逐渐向（Fe,Cr）7C3型转化，使本发明在高温时表现良好的耐高温性能。

本发明各实施例制备钢板b=2a,180°d=3a冷弯未裂，合格。

Claims

1.一种铬钼合金耐热钢板，其特征在于，所述钢板的重量百分比组成为：碳0.08～0.16%，硅0.15～0.50%，锰0.30～0.60%，磷≤0.015%，硫≤0.010%，铬2.00～2.50%，钼0.90～1.10%，余量为铁和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的铬钼合金耐热钢板，其特征在于，所述钢板的重量百分比组成为：碳0.10～0.14%，硅0.15～0.35%，锰0.35～0.55%，磷≤0.015%，硫≤0.010%，铬2.10～2.40%，钼0.95～1.05%，余量为铁和不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的铬钼合金耐热钢板，其特征在于，所述钢板的重量百分比组成为：碳0.12%，硅0.25%，锰0.45%，磷0.010%，硫0.002%，铬2.25%，钼1.00%，余量为铁和不可避免的杂质。

4.根据权利要求1或2或3所述的铬钼合金耐热钢板，其特征在于，所述钢板厚度为6-80mm。

5.权利要求1或2或3所述的铬钼合金耐热钢板的制造方法，其特征在于，

包括如下步骤：

（1）铁水预处理、

（2）转炉冶炼及脱氧合金化、

（3）精炼、

（4）板坯连铸、

（5）板坯堆垛缓冷及再加热、

（6）高压水除磷及板坯轧制、

（7）钢板堆垛加罩缓冷、

（8）热处理。

6.根据利要求5所述的铬钼合金耐热钢板的制造方法，其特征在于，

所述步骤（3）精炼中，于LF精炼炉中进行深脱硫，在VD或RH炉进行真空脱气处理，保真空15～20min，处理结束后喂钙铁线，软吹氩时间≥15min；

所述步骤（4）中板坯连铸中连铸拉速0.8-1.5m/min，全氩气保护浇铸，过程增氮不大于0.0015%；

所述步骤（6）中高压水除磷及板坯轧制连铸坯包括加热后进行高压水除磷，开轧温度1050～1160℃，高温阶段压下量≥60%，精轧道次≤6道，精轧阶段在完全再结晶区终止，终轧温度930℃以上；

7.根据利要求5所述的铬钼合金耐热钢板的制造方法，其特征在于，所述步骤（8）热处理为正火＋回火，所述的正火的具体步骤为：正火温度850～950℃，在炉时间任何情况下不能少于30min，保温时间10～20min；回火温度650～780℃，在炉时间1.0～3.0min/mm,任何情况下不能少于30min，回火保温时间10～20min，钢板出炉后空冷。

8.根据利要求7所述的铬钼合金耐热钢板的制造方法，其特征在于，所述的正火的具体步骤为：正火温度890～930℃，在炉时间任何情况下不能少于30min，保温时间12～18min；回火温度690～750℃，在炉时间任何情况下不能少于30min，回火保温时间12～18min，钢板出炉后空冷。