CN104611636B

CN104611636B - 一种耐高温耐腐蚀高强钢及其制造工艺

Info

Publication number: CN104611636B
Application number: CN201510059254.5A
Authority: CN
Inventors: 邵晓峰
Original assignee: SUZHOU DOUBLE GOLD INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU DOUBLE GOLD INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2035-02-05
Also published as: CN104611636A

Abstract

本发明公开了一种耐高温耐腐蚀高强钢及其制造工艺，该钢中化学成分及其重量百分比计包括：C：0‑0.03%，Si:0.40‑0.80%,Mn:0.40‑0.80%,P：0‑0.035%,S:0‑0.020%,Cr:22.00‑25.00%,Ni:26.00‑29.00%,Mo:2.50‑3.00%,Cu:2.50‑3.50%,Ti:0.50‑0.90%,Fe及杂质：37.015‑45.7%。通过上述方式，本发明一种耐高温耐腐蚀高强钢及其制造工艺，通过添加合金成分Mo、Cu和Ti，具有耐高温，耐腐蚀，高强度的特性，而且生产起来比较简便，成本低。

Description

一种耐高温耐腐蚀高强钢及其制造工艺

技术领域

本发明涉及钢材冶炼领域，特别是涉及一种耐高温耐腐蚀高强钢及其制造工艺。

背景技术

钢材应用广泛、品种繁多，是社会建设不可缺少的材料之一。

但是，随着社会和经济的发展，工业对钢材耐高温耐腐蚀的高强度的需求越来越重要，因此改善钢材质量，降低成本，大幅度提高其综合力学性能，成为了研究的主要方向，同时包括耐高温及耐腐蚀特点。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种耐高温耐腐蚀高强钢及其制造工艺，具有可靠性能高、耐磨耐高温、操作方便等优点，同时在钢材冶炼的应用及普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种耐高温耐腐蚀高强钢，该钢中化学成分及其重量百分比计包括：C：0-0.03%，Si:0.40-0.80%,Mn:0.40-0.80%,P：0-0.035%,

S:0-0.020%,Cr:22.00-25.00%,Ni:26.00-29.00%,Mo:2.50-3.00%,

Cu:2.50-3.50%,Ti:0.50-0.90%,Fe及杂质：37.015-45.7%。

一种耐高温耐腐蚀高强钢的制造工艺，其步骤包括：

1）冶炼：

中频炉中依次配入第一返回板坯料4820kg、配入第二返回板坯料500kg、高镍钼屑4870kg、白带铜120kg、高碳铬铁1840kg、镍板700kg，将中频炉的熔化温度设置为1630℃、出钢温度为1668℃；

将目标成份放入到氩氧精炼炉中，所述目标成份及其重量百分比包括C：1.5-2.5%，Si：0.4-1.0%，Cr：23.5-25.0%，Ni：26.0-28.0%，Mo：3.0-4.0，Cu：2.5-3.5%，然后将熔融的钢水兑入氩氧精炼炉后，对氩氧精炼炉中的成分取样全分析，并测温，当氩氧精炼炉中的在1550-1650℃范围内时，开始进行熔炼；

当脱硫达到0.008%以下时开始扒渣，然后加入石灰重新造渣，使得氩氧精炼炉中成分的碱度为1.2；

当碳吹至0.08%时，对氩氧精炼炉中的成分取样全分析测温；

当氩氧精炼炉中的温度大于1720℃、C的重量百分比小于或等于0.04%、铬的重量百分比为23.0-24.5%、镍的重量百分比为26.2-27.0%、Mo的重量百分比为2.5%-3.0%且Cu的重量百分比为2.5-3.5%时，加入硅铁770kg进行全还原操作；

扒渣后，当钢液有2/3的体积裸露出来时，加石灰调渣，根据钢液的实际情况加入萤石，当钢液中的硫的重量百分比大于或等于0.020%时，将钢液的碱度调整为2.0-2.2；

设置钢液中C的最大重量百分比为0.025%，并按照C的最大重量百分比调整氩氧精炼炉中C的实际含量，并调整其他元素的含量；

当氩氧精炼炉中的温度达到1570-1600℃时出钢；

出钢完成后，在钢包中软吹氩搅拌5分钟，使温度均匀，然后每吨钢包加入

碳化稻壳0.4-0.6kg；

对钢包进行浇注，得到钢锭，钢包的液相线温度为1363℃，钢包的浇注温度为1403-1423℃；

（2）电渣：将浇注的钢锭进行修磨，去除表面的渣皮和氧化皮；钢锭与假电极进行焊接，电渣分为三个阶段：化渣阶段、熔炼阶段、补缩阶段，渣系使用四元渣系，所述四元渣系包括：CaO、Al₂O₃、MgO和TiO₂，将30Kg所述四元渣系加入到结晶器内；

化渣阶段：电压为48-50V，化渣时间大于或等于25分钟，其中，在化渣的开始后的5分钟内，电流控制在1500-2000A，中间10分钟，电流控制在2000-3000A，后15分钟电流控制在3000-4500A，在最后的5分钟内逐步将20kg渣系加入到结晶器内，整个电渣过程中，水温保持在40℃-60℃范围内；

熔炼阶段：电压为46-52V，起始电流为 2000A，且每分钟电流增100A；当电流达到4500A时，每分钟电流增加150A；当电流达到7500A时，每分钟电流增加电流增200A；当电流增加到10500-11500A时，电压为50-52V，电流不再变化；

补缩阶段：电极保留250mm后封顶，电压为52-46V，起始电流为10500-11500A，且电流每分钟降低200A，当电流降至7000A时，每分钟降低电流120A，当钢锭熔融结束后停电，封顶时间大于或等于30min；

冷却：结晶器内重熔起弧20分钟后，每十分钟加Al粉80-90g，直到停电前的5分钟为止，补缩阶段结束50分钟后脱模、冷却，形成电渣钢锭；

3）热加工：将室式炉加热，加热温度小于或等于650℃；将电渣钢锭放入到室式炉内，并加热至1120-1140℃；当达到加热温度时，按照每3分钟开锻2.0-4.0mm的速度进行开锻，开锻温度为1130-1180℃，终锻温度高于850℃，且压缩比高于5.0；

4）固溶：将固溶炉中的温度调节至1050℃-1080℃，充分使材料中的碳化物、析出相等全部溶入到奥氏体基体中去，保证材料固溶完全，然后用水进行冷却，得到成品钢。

在本发明一个较佳实施例中，扒渣后，当钢液有2/3的体积裸露出来时，加石灰调渣，当制造含钛钢种时，加入铝2kg/t和萤石，将钢液的碱度调整为2.0-2.2。

在本发明一个较佳实施例中，当制造钛钢种时，在出钢完成后，往钢包中软吹氩搅拌5分钟，使温度均匀，然后每吨钢包加入碳化稻壳0.4-0.6kg，同时每吨钢包加入钛铁和Si-Ca合金1.5Kg或硅钙线0.6-0.8kg。

在本发明一个较佳实施例中，在所述第一返回板坯料中，C的重量百分比范围为0%-0.030%、Cr的重量百分比范围为22.0%-23.0%、Ni的重量百分比范围为4.5%-6.5%、Mo的重量百分比范围为3.0%-5.0%。

在本发明一个较佳实施例中，在所述第二返回板坯料中， Cr的重量百分比范围为17.0%-19.0%，Ni的重量百分比范围为8.0%-10.0%。

本发明的有益效果是：通过添加合金成分Mo和Ti，具有耐高温，耐腐蚀，高强度的特性，而且生产起来比较简便，成本低。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例包括：

一种耐高温耐腐蚀高强钢，其特征在于，该钢中化学成分及其重量百分比计包括：C：0-0.03%，Si:0.40-0.80%,Mn:0.40-0.80%,P：0-0.035%,

S:0-0.020%,Cr:22.00-25.00%,Ni:26.00-29.00%,Mo:2.50-3.00%,

Cu:2.50-3.50%,Ti:0.50-0.90%,Fe及杂质：37.015-45.7%。

耐高温耐腐蚀高强钢的化学式为00Cr24Ni27Mo3Cu3Ti：此钢是采用铬、钼、铜复合合金化并采用加钛稳定的奥氏体合金。由于合金具有足够高的铬、钼含量，特别是铬≥22％，此合金耐硝酸和含F-、Cl-的酸性介质腐蚀的性能特别优异，钼、铜的复合作用赋予此钢种在H2SO4中有良好的耐蚀性。00Cr24Ni27Mo3Cu3Ti不仅耐氧化性介质腐蚀，也耐还原性介质的腐蚀，而且在氧化-还原复合介质中也具有足够的耐腐蚀性，此钢应用于冶金、核化工和化学工业等部门。

化学成分和组织特点：根据化学成分可知，此钢在正确的固溶处理条件下，其组织是单一的奥氏体组织。在600℃-1000℃固溶时，可从奥氏体中析出M23C6碳化物和σ相，其析出相类型和固溶温度有关。M23C6碳化物析出促进此钢的晶间腐蚀，σ相析出危及钢的力学性能和工艺性能，使钢的强度提高，韧性下降。

耐腐蚀性：00Cr24Ni27Mo3Cu3Ti在硝酸和一些混合介质中的耐蚀性，如下表所示。

， 00Cr24Ni27Mo3Cu3Ti在湿法磷酸中的腐蚀性与其他钢的比较，如下表所示。

结果表明，在许多酸介质中此钢具有很强的通用性，在氧化性、还原性和还原复合介质中均呈现出极好的耐腐蚀性。在最苛刻的条件下，此钢处于极耐腐蚀范围，呈全面腐蚀，不见局部腐蚀。

本发明中Cr和Ni主要提高钢的耐腐蚀性，Mo和Ti主要提高钢的热稳定性，Cu等合金元素主要起到强化作用。

本发明中钢的力学性能及其他性能，如下表所示。

一种耐高温耐腐蚀高强钢的制造工艺，主要包括工艺流程：IF(中频炉)、AOD(氩氧精炼炉)、ESR（电渣工艺）、锻造开坯、热加工个和固溶等步骤，具体包括：

1）冶炼：

中频炉中依次配入022Cr23Ni5Mo3N含有C:≤0.030%、Cr：22.0~23.0%、Ni：4.5~6.5%、Mo：3.0~5.0%返回板坯料4820kg、配入0Ct18Ni9 含有

Cr：17.0~19.0%、Ni：8.0~10.0%返回板坯料500kg、高镍钼屑4870kg、白带铜120kg、高碳铬铁1840kg、镍板700kg，将中频炉的熔化温度设置为1630℃、出钢温度为1668℃。

当碳吹至0.08%时，对氩氧精炼炉中的成分取样全分析测温；

当氩氧精炼炉中的温度大于1720℃、C的重量百分比小于或等于0.04%（超低碳需小于0.02%）、铬的重量百分比为23.0-24.5%、镍的重量百分比为26.2-27.0%、Mo的重量百分比为2.5%-3.0%且Cu的重量百分比为2.5-3.5%时，加入硅铁770kg进行全还原操作；

扒渣后，当钢液有2/3的体积裸露出来时，加石灰调渣，根据钢液的实际情况加入萤石，硫含量较高的情况下碱度按2.0-2.2调整；

设置C≤0.025%时，并按照下限含量调整氩氧精炼炉中C的实际含量，

其他元素符合标准成品要求。

当氩氧精炼炉中的温度达到1570-1600℃时出钢；

碳化稻壳0.4-0.6kg；

2）电渣：将浇注的钢锭进行修磨，去除表面的渣皮和氧化皮；钢锭与假电极进行焊接；焊接需密实，渣系使用四元渣系，包括：CaO、Al₂O₃、MgO和TiO₂，将上述渣系30Kg加入到结晶器内；

熔炼阶段：供电要求包括：电压为46-52V，起始电流为 2000A，且每分钟电流增100A；当电流达到4500A时，每分钟电流增加150A；当电流达到7500A时，每分钟电流增加电流增200A；当电流增加到10500-11500A时，电压为50-52V，电流不再变化；

补缩阶段：电极留250mm封顶，电压为52-46V，电流比熔炼阶段10500-11500A降低200A/min，当电流降至7000A时，每分钟降低电流120A，当钢锭熔融结束后停电，封顶时间大于或等于30min；

冷却：结晶器内重熔起弧20分钟后，每十分钟加Al粉80-90g，直到停电前的5分钟为止，补缩阶段结束50分钟后脱模、冷却，形成电渣钢锭。

扒渣后，当钢液有2/3的体积裸露出来时，加石灰调渣，当制造含钛钢种时，加入铝2kg/t和萤石，碱度按2.0-2.2调整。

当制造钛钢种时，在出钢完成后，往钢包中软吹氩搅拌5分钟，使温度均匀，然后每吨钢包加入碳化稻壳0.4-0.6kg，同时每吨钢包加入钛铁和Si-Ca合金1.5Kg或硅钙线0.6-0.8kg。

具体实施例一：

AOD工艺要求:

①到位AOD炉目标成份：碳：1.5-2.5%;Si：0.4-1.0%;Cr按照国家标准下限控制，Ni按照微低于国家标准下限控制。

②待钢水兑入AOD炉后，摇下炉取样全分析(1)测温。

③脱硅大部分后扒渣，然后加入石灰重新造渣，碱度按1.2调整。

④碳吹至0.08%时，摇下炉取样全分析(2)测温。

⑤在温度大于1720℃▲，C≤0.04%（超低碳需小于0.02%），铬和镍进内控时，计算加入硅铁全还原操作。

⑥扒渣大部分后加石灰调渣，根据钢液的实际情况可以加入少量萤石，硫含量较高的情况下碱度按2.0-2.2调整。（含钛的钢种需加入铝2kg/t）。

具体实施例二：

电渣技术要求

1.保护渣采用53F提纯渣。

结晶器采用：470*420*1500mm结晶器。自耗电极填充比为0.70。

电渣工艺:

1）电极：AOD供8寸钢锭作为电极，经研磨切除帽口焊接后重熔；

2）结晶器：Φ420/470mm。

3）渣系：CaF2:Al2O3:CaO:MgO:TiO2=64:18:10:5:3，引弧剂、液渣起弧。

4）渣量：50Kg经600℃×4h（CaO粉：800℃×6h；TiO2：200℃×16h）烘烤后使用。

本发明一种耐高温耐腐蚀高强钢及其制造工艺的有益效果是：通过添加合金成分Mo和Ti，具有耐高温，耐腐蚀，高强度的特性，而且生产起来比较简便，成本低。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种耐高温耐腐蚀高强钢的制造工艺，步骤包括：

1）冶炼：

将目标成份放入到氩氧精炼炉中，所述目标成份及其重量百分比包括C：1.5-2.5%，Si：0.4-1.0%，Cr：23.5-25.0%，Ni：26.0-28.0%，Mo：3.0-4.0%，Cu：2.5-3.5%，然后将熔融的钢水兑入氩氧精炼炉后，对氩氧精炼炉中的成分取样全分析，并测温，当氩氧精炼炉中的在1550-1650℃范围内时，开始进行熔炼；

当碳吹至0.08%时，对氩氧精炼炉中的成分取样全分析测温；

当氩氧精炼炉中的温度达到1570-1600℃时出钢；

碳化稻壳0.4-0.6kg；

2）电渣：将浇注的钢锭进行修磨，去除表面的渣皮和氧化皮；钢锭与假电极进行焊接；电渣分为三个阶段：化渣阶段、熔炼阶段、补缩阶段，渣系使用四元渣系，所述四元渣系包括：CaO、Al₂O₃、MgO和TiO₂，将30Kg所述四元渣系加入到结晶器内；

化渣阶段：电压为48-50V，化渣时间大于或等于25分钟，其中，在化渣的开始后的5分钟内，电流控制在1500-2000A，中间10分钟，电流控制在2000-3000A，后15分钟电流控制在3000-4500A，在最后的5分钟内逐步将20kg所述四元渣系加入到结晶器内，整个电渣过程中，水温保持在40℃-60℃范围内；

熔炼阶段：电压为46-52V，起始电流为 2000A，且每分钟电流增100A；当电流达到4500A时，每分钟电流增加150A；当电流达到7500A时，每分钟电流增加200A；当电流增加到10500-11500A时，电压为50-52V，电流不再变化；

3）热加工：将室式炉加热，加热温度小于或等于650℃；将电渣钢锭放入到室式炉内，并加热至1120-1140℃；当达到加热温度时，按照每3分钟开锻2.0-4.0mm的速度进行开锻，开锻温度为1130-1180℃，终锻温度高于850℃，且压缩比大于5.0；

2.根据权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀高强钢的制造工艺，其特征在于，扒渣后，当钢液有2/3的体积裸露出来时，加石灰调渣，当制造含钛钢种时，加入铝2kg/t和萤石，将钢液的碱度调整为2.0-2.2。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀高强钢的制造工艺，其特征在于，当制造钛钢种时，在出钢完成后，往钢包中软吹氩搅拌5分钟，使温度均匀，然后每吨钢包加入碳化稻壳0.4-0.6kg，同时每吨钢包加入钛铁和Si-Ca合金1.5Kg或硅钙线0.6-0.8kg。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀高强钢的制造工艺，其特征在于，在所述第一返回板坯料中，C的重量百分比范围为0%-0.030%、Cr的重量百分比范围为22.0%-23.0%、Ni的重量百分比范围为4.5%-6.5%和Mo的重量百分比范围为3.0%-5.0%。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀高强钢的制造工艺，其特征在于，在所述第二返回板坯料中， Cr的重量百分比范围为17.0%-19.0%，Ni的重量百分比范围为8.0%-10.0%。