CN108220823A - 耐高温不锈钢 - Google Patents

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Abstract

本发明的耐高温不锈钢，含有C：0.01～0.05质量％、Si：0.10～0.3质量％、Mn：2.10～2.50质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.01‑0.02%、Ni：19.0～22.0质量％、Cr：22.0～23.50质量％、Nb：0.01～0.02质量％、Ta：0.050～0.60质量％、Nd：0.001～0.20％、B：0.0002～0.00050质量％、N：0.03～0.05质量％，稀土Ce 0.02‑0.05，并且，Ta含量除以Nb含量值为4.2～5.5，Ta+0.5Nd：0.050～0.70％，余量由铁和不可避免的杂质构成；奥室体晶粒尺寸是20‑25微米。

Description

耐高温不锈钢
技术领域
本发明涉及耐高温不锈钢，特别是涉及在煤炭发电用的锅炉管等高温、强氧化性环境中使用的耐高温不锈钢。
背景技术
在我国的各种能源资源中，煤炭资源最为丰富。燃煤火力发电机组占发电机组总容量的75％以上，占据主导地位。近年来，随着我国国民经济高速发展，电力需求也大幅增加，发展高参数、大容量的超超临界发电技术已经成为我国火电机组提高能源利用率、减少污染排放物的必经之路。 然而，提高火电机组参数和容量对使用的耐热材料提出非常高的要求，尤其是工作温度最高、运行环境最为恶劣的锅炉管，面临着高温高压水蒸气的氧化、高温腐蚀以及烟气中煤粉颗粒的腐蚀，要求材料除了有加工、焊接性能之外，还同时具备良好的抗高温蠕变性能、优异的耐高温蒸汽腐蚀性能、好的抗热疲劳性能以及抗高温氧化性能等。现有的耐高温不锈钢牌号包括及其钢管达不到上述要求，如亚临界机组上使用的1Cr18Ni9和超临界机组上广泛使用的1Cr19Ni11Nb不锈钢及其钢管，由于其高温强度低，钢管成品晶粒粗大(一般在4～7级)，耐高温蒸汽腐蚀性能差等缺点，不能满足超超临界锅炉对材料的使用要求。因此，发明一种 耐高温、耐高压、耐蒸汽腐蚀奥室体不锈钢及其制品的制造方法对于我国发展超超临界发电技术是非常必要的。
发明内容
本发明鉴于这样的状况而形成，目的在于提供一种耐高温不锈钢，其不用大量添加W、Mo、Cu等的高价金属，就能够在高温环境下长期表现出优异的蠕变强度。
本发明通过使耐高温不锈钢在特定的数值范围含有Ta、Nd，能够使模拟锅炉等的使用环境，即，长期曝露在高温环境下的这种环境的时效热处理后的韧性优异。另外还发现，除了含有特定范围Ta、Nd以外，通过使Nb和Ta以特定，则蠕变强度提高。
本发明的耐高温不锈钢，其特征在于C：0.01～0.05质量％、Si：0.1～0.3质量％、Mn：2.10～2.50质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.01-0.02%、Ni：19.0～22.0质量％、Cr：22.0～23.50质量％、Nb：0.01～0.02质量％、Ta：0.050～0.60质量％、Nd：0.001～0.20％、B：0.0002～0.00050质量％、N：0.03～0.05质量％，稀土Ce 0.02-0.05，并且，Ta含量除以Nb含量值为4.2～5.5，Ta+0.5Nd：0.050～0.70％，余量由铁和不可避免的杂质构成。
耐高温不锈钢的制造方法，它包括下述依次的步骤：
(一)熔炼
把在频率1150-1800Hz、容量为80-260Kg的中频感应炉熔化的含碳量为0.7％～1.2％、温度为1570℃～1590℃的不锈钢熔体倒入AOD炉内；
(二)脱C
顶吹氧气进行脱C处理，AOD吹氮气进行搅拌，脱C过程中加入石灰70Kg/t 钢～80Kg/t钢，及白云石15Kg/t钢～20Kg/t钢，比较所兑钢水铬含量与标准铬含量，对其含量进行微调；
(三)还原
AOD炉内加入硅铁10Kg/t钢～15Kg/t钢，石灰12Kg/t钢～15Kg/t钢、CaF2 10Kg/t钢～15Kg/t对钢水进行还原和脱S；
(四)扒渣、调渣、调整钢水成分
还原后进行扒渣，调整炉渣碱度，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及铬镍中间合金来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求；
调整钢水成分后，AOD炉侧吹氩气，吹氩量为1.2m3/t钢～1.6m3/t钢， 吹氩完成后取样分析，钢水的成分的重量配比达到下述要求时立即出钢：C：0.01～0.05质量％、Si：0.10～0.3质量％、Mn：2.10～2.50质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.01-0.02%、Ni：19.0～22.0质量％、Cr：22.0～23.50质量％、Nb：0.01～0.02质量％、Ta：0.050～0.60质量％、Nd：0.001～0.20％、B：0.0002～0.00050质量％、N：0.03～0.05质量％；
(五)出钢
出钢时，把钢水从AOD炉倒入于400-500℃温度下烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量2/5 时，一次性向钢包内加入硼铁0.1Kg/t～0.2Kg/t，加入铝块0.4Kg/t～0.5Kg/t；出钢后测量钢水的温度和渣层厚度，钢水的温度控制为1570℃～ 1600℃，钢包内渣层的厚度控制为120mm～150mm；
(六)加入稀土
根据钢水重量喂入铈(Ce)线，喂入量为钢水量的0.03％～0.08％；
(七)调整钢水温度并进行夹杂物控制
为了进行夹杂物控制，加入稀土后，钢包低吹氩30-80L/min搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌， 氩气量小于25L/min，搅拌时间大于15min，钢水温度达到1510℃～1530℃ 时，钢包吊往连铸工序；
(八)连铸 钢水到达浇铸平台在钢包取成品样，钢水成分的重量配比达到要求，并且中间钢包中钢水温度为1490℃～1520℃时，进行连铸；
（九）第一阶段轧制 将步骤（8）连铸得到的铸坯先在1000-1150℃粗轧，粗轧压下率为80-90%，之后在900℃以下精轧，精轧压下率为80-85%
（十）第二阶段轧制 在步骤（九）轧制之后于500-600℃冷轧，之后固溶处理温度950～1000℃，固溶后水冷。
优选的白云石含量是CaCO3 54.5%、 MgCO3 45%、SiO2 0.5%，硅铁是Si 60%、 Fe40%，硼铁是B 50%、 Fe 50%。
本发明的耐高温不锈钢即使长期存在于高温环境中，也能够维持优异的韧性。且不用大量添加Mo、Cu等金属，也能够在高温环境下长期表现出很好的蠕变强度。
具体实施方式
接下来，就用实施方式详细地加以说明。
本发明的一个实施方式的耐高温不锈钢，C：0.01～0.05质量％、Si：0.10～0.3质量％、Mn：2.10～2.50质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.01-0.02%、Ni：19.0～22.0质量％、Cr：22.0～23.50质量％、Nb：0.01～0.02质量％、Ta：0.050～0.60质量％、Nd：0.001～0.20％、B：0.0002～0.00050质量％、N：0.03～0.05质量％，稀土Ce 0.02-0.05，并且，Ta含量除以Nb含量值为4.2～5.5，Ta+0.5Nd：0.050～0.70％，余量由铁和不可避免的杂质构成。
C：0.01～0.05 C在高温的使用环境下形成碳化物，是具有使作为传热管所需要的高 温强度和蠕变强度提高这一作用的元素。为了确保作为强化机构的碳化物的析出量，需要使C含有0.01质量％以上。但是，若C含量过剩而高于 0.05质量％，则形成粗大的碳化物，得不到进一步的强化。C含量最好是在 0.01质量％以上，且0.03质量％以下。
Si：0.10～0.3质量％ Si在钢液中是具有脱氧作用的元素。另外，即使微量的含有，仍对于耐氧化性的提高有效发挥作用。为了发挥这些效果，Si含量需要在0.1质 量％以上。但是，若Si含量过剩而高于0.3质量％，则招致σ相的形成，带来韧性的降低。Si含量最好是在0.1质量％以上，且0.25质量％以下。
Mn：2.10～2.50质量％ Mn与Si同样，在钢液中是具有脱氧作用的元素，另外具有使奥室体 稳定化的作用。为了发挥这些效果，需要Mn含量为2.10质量％以上。但是，若Mn含量过剩而高于2.5质量％，则阻碍热加工性。Mn含量最好是在 2.1质量％以上，且2.3质量％以下。。
P≤0.002质量％ P是不可避免的杂质。若P含量增加，则损害焊接性，因此需要在0.002质量％以下。
S≤0.0020质量％ S是不可避免的杂质。若S含量增加，则使热加工性劣化，因此需要在0.002质量％以下。
Ni：19.0～22.0质量％ Ni具有使奥室体稳定化的作用，为了维持奥室体相而需要使之含有 19质量％以上。但是，若Ni含量变得过剩而高于22质量％，则增加了生产成本。Ni含量最好是在19.5质量％以上，且20.5质量％以下。
Cr：22.0～23.5 Cr作为不锈钢的耐腐蚀性必须的元素。为了发挥优异的耐腐蚀性，需要使Cr含有22质量％以上。但是，若Cr含量变得过剩而高于 23.5质量％，则带来高温强度的降低，铁素体相增加。Cr含量最好是在22质量％以上，且23.5质量％以下。
Nb：0.01～0.02质量％ Nb使碳化物、氮化物或碳氮化物析出，是使高温强度、蠕变强度提高的元素。另外，这些析出物抑制晶粒的粗大化，促进Cr的扩散，耐腐蚀性提高。为了确保使这些效果有效地发挥所需要的析出量，Nb含量最好是在0.01质量％以上，且0.015质量％以下。
Ta：0.050～0.60质量％ 析出物的形成中，有向结晶晶界的析出，和向晶粒内的析出，但是， 若形成于结晶晶界的析出物成为覆盖晶界的状态，则韧性降低。若使Ta含有，则能够抑制在结晶晶界析出的析出物的析出量， 可以发挥优异的时效后韧性，另一方面，在晶粒内碳化物、碳氮化物析出， 因析出强化而使蠕变强度提高，并且Ta固溶到钢中析出的Z相(CrNbN) 之中而使蠕变强度进一步提高。为了得到这些效果，Ta含量可以为0.05～0.08质量％、0.09～0.11质量％、0.12～0.13质量％，Ta含量最好是在0.055质量％以上，且0.15质量％以下。
Nd：0.001～0.20％ Nd是通过由Ta和Zr的复合添加所产生的协同效应来提高耐应力腐蚀开裂性所不可缺少的元素。将碳氮化物、拉夫斯相微细化、并且使得长时间稳定，通过复合添加Nd和B来强化晶界而使耐应力腐蚀开裂性提高。但是，即使以金属Nd的形式来添加Nd，如果以块状的氧化物、氮化物的形式析出，则会白白消耗掉Nd。 如果Nd量低于0.001％则无法充分地得到添加效果，Nd含量为0.001～0.15质量％、Nd含量为0.001～0.085质量％，Nd含量最好是在0.001质量％以上，且0.015质量％以下。Ta+0.5Nd：0.050～0.70％。
B：0.0002～0.00050 B在钢中固溶，由此具有使作为主要的强化机构之一的M23C6型碳化 物(M为碳化物形成元素)的形成促进的作用。为了有效地发挥这样的效 果，B含量需要为0.0002质量％以上。但是，若B含量变得过剩，则带来热加工性和焊接性的降低，因此需要为0.0005质量％以下。
N：0.03～0.05 N在钢中固溶，具有通过固溶强化使高温强度提高的作用，是承担起 本实施方式的耐高温不锈钢的高温强度的重要元素之一。为了有效地发挥这一效果，N含量需要为0.03质量％以上。但是，若N含量变得过剩而高于0.05质量％，则阻碍热加工性。N含量最好是在0.035质量％以上，且0.045质量％以下。
稀土Ce 0.02-0.05 本发明中加入Ce主要是为了促进夹杂物的改性，在综合考虑成本和促进夹杂物的改性效果基础上，稀土Ce 0.02-0.05含量最好是在0.025质量％以上，且0.025质量％以下。
[余量：铁和不可避免的杂质] 本实施方式的耐高温不锈钢所含有的元素如上述，余量为铁和不可避免的杂质，杂质元素在热加工时和高温环境下的使用时使晶界的强度降低，因此为了改善热加工性和长期使用后的耐脆化裂纹而期望抑制为低浓度。
在本发明的耐高温不锈钢中，若使Nb：0.01～0.02，并且，使Ta含量除以Nb含量值为4.2～5.5则可带来特别优异的蠕变强度。以下对其理由进行说明。 Ta/Nb控制在规定范围，Ta对Z相的固溶量最佳，能够使蠕变强度提 高。若Ta/Nb的比率低于4.2，则Ta固溶量少，不能期待蠕变强度的提高。 另外，若Ta/Nb的比率高于5.5，则Ta固溶量多，延展性降低，另外损害经济性。
具体实施方式
实施例1
(一)熔炼
把在频率1150Hz、容量为180Kg的中频感应炉熔化的含碳量为0.7％、温度为1570℃的不锈钢熔体倒入AOD炉内；
(二)脱C
顶吹氧气进行脱C处理，AOD吹氮气进行搅拌，脱C过程中加入石灰70Kg/t钢，及白云石15Kg钢，比较所兑钢水铬含量与标准铬含量，对其含量进行微调；
(三)还原
AOD炉内加入硅铁10Kg/t钢，石灰12Kg/t钢、CaF2 10Kg/t钢对钢水进行还原和脱S；
(四)扒渣、调渣、调整钢水成分
还原后进行扒渣，调整炉渣碱度，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及铬镍中间合金来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求；
调整钢水成分后，AOD炉侧吹氩气，吹氩量为1.2m3/t钢， 吹氩完成后取样分析，钢水的成分的重量配比达到下述要求时立即出钢：C：0.01质量％、Si：0.10质量％、Mn：2.10质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.01%、Ni：19.0质量％、Cr：22.0质量％、Nb：0.01质量％、Ta：0.050质量％、Nd：0.001％、B：0.0002质量％、N：0.03质量％；
(五)出钢
出钢时，把钢水从AOD炉倒入于400℃温度下烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量2/5时，一次性向钢包内加入硼铁0.1Kg/t，加入铝块0.4Kg/t；出钢后测量钢水的温度和渣层厚度，钢水的温度控制为1570℃℃，钢包内渣层的厚度控制为120mm；
(六)加入稀土
根据钢水重量喂入铈(Ce)线，喂入量为钢水量的0.03％；
(七)调整钢水温度并进行夹杂物控制
为了进行夹杂物控制，加入稀土后，钢包低吹氩30L/min搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌， 氩气量小于25L/min，搅拌时间大于15min，钢水温度达到1510℃时，钢包吊往连铸工序；
(八)连铸 钢水到达浇铸平台在钢包取成品样，钢水成分的重量配比达到要求，并且中间钢包中钢水温度为1490℃时，进行连铸；
（九）第一阶段轧制 将步骤（8）连铸得到的铸坯先在1000℃粗轧，粗轧压下率为80%，之后在900℃以下精轧，精轧压下率为80%
（十）第二阶段轧制 在步骤（九）轧制之后于500℃冷轧，之后固溶处理温度950℃，固溶后水冷。
本实施例的奥室体不锈钢的晶粒直径为22μm，碳化物均匀弥散在晶内和晶界，硬度平均值为HV170，室温抗拉强度为760MPa。
实施例2
耐高温不锈钢的制造方法，它包括下述依次的步骤：
(一)熔炼
把在频率1150Hz、容量为180Kg的中频感应炉熔化的含碳量为1％、温度为1580℃的不锈钢熔体倒入AOD炉内；
(二)脱C
顶吹氧气进行脱C处理，AOD吹氮气进行搅拌，脱C过程中加入石灰75Kg/t钢，及白云石18Kg/t钢，比较所兑钢水铬含量与标准铬含量，对其含量进行微调；
(三)还原
AOD炉内加入硅铁12.5Kg/t钢，石灰12.5Kg/t钢、CaF2 12.5Kg/t对钢水进行还原和脱S；
(四)扒渣、调渣、调整钢水成分
还原后进行扒渣，调整炉渣碱度，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及铬镍中间合金来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求；
调整钢水成分后，AOD炉侧吹氩气，吹氩量为1.5m3/t钢， 吹氩完成后取样分析，钢水的成分的重量配比达到下述要求时立即出钢：C：0.035质量％、Si：0.25质量％、Mn：2.35质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.015%、Ni：21.0质量％、Cr： 23质量％、Nb：0.011质量％、Ta：0.055质量％、Nd：0.002％、B：0.00040质量％、N：0.035质量％；
(五)出钢
出钢时，把钢水从AOD炉倒入于480℃温度下烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量2/5时，一次性向钢包内加入硼铁0.18Kg/t，加入铝块0.48Kg/t；出钢后测量钢水的温度和渣层厚度，钢水的温度控制为1580℃，钢包内渣层的厚度控制为140mm；
(六)加入稀土
根据钢水重量喂入铈(Ce)线，喂入量为钢水量的0.06％；
(七)调整钢水温度并进行夹杂物控制
为了进行夹杂物控制，加入稀土后，钢包低吹氩50L/min搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌， 氩气量小于25L/min，搅拌时间大于15min，钢水温度达到1520℃ 时，钢包吊往连铸工序；
(八)连铸 钢水到达浇铸平台在钢包取成品样，钢水成分的重量配比达到要求，并且中间钢包中钢水温度为1510℃时，进行连铸；
（九）第一阶段轧制 将步骤（8）连铸得到的铸坯先在1050℃粗轧，粗轧压下率为85%，之后在900℃以下精轧，精轧压下率为82%
（十）第二阶段轧制 在步骤（九）轧制之后于570℃冷轧，之后固溶处理温度960℃，固溶后水冷。
本实施例的奥室体不锈钢的晶粒直径为23μm，碳化物均匀弥散在晶内和晶界，硬度平均值为HV170，室温抗拉强度为740MPa。
实施例3
(一)熔炼
把在频率1800Hz、容量为260Kg的中频感应炉熔化的含碳量为1.2％、温度为1590℃的不锈钢熔体倒入AOD炉内；
(二)脱C
顶吹氧气进行脱C处理，AOD吹氮气进行搅拌，脱C过程中加入石灰80Kg/t钢，及白云石20Kg/t钢，比较所兑钢水铬含量与标准铬含量，对其含量进行微调；
(三)还原
AOD炉内加入硅铁15Kg/t钢，石灰15Kg/t钢、CaF2 15Kg/t对钢水进行还原和脱S；
(四)扒渣、调渣、调整钢水成分
还原后进行扒渣，调整炉渣碱度，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及铬镍中间合金来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求；
调整钢水成分后，AOD炉侧吹氩气，吹氩量为1.6m3/t钢， 吹氩完成后取样分析，钢水的成分的重量配比达到下述要求时立即出钢：C： 0.05质量％、Si： 0.3质量％、Mn： 2.50质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.02%、Ni： 22.0质量％、Cr： 23.50质量％、Nb： 0.02质量％、Ta：0.10质量％、Nd：0.02％、B：0.0004质量％、N：0.04质量％；
(五)出钢
出钢时，把钢水从AOD炉倒入于500℃温度下烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量2/5时，一次性向钢包内加入硼铁0.2Kg/t，加入铝块0.5Kg/t；出钢后测量钢水的温度和渣层厚度，钢水的温度控制为1600℃，钢包内渣层的厚度控制为150mm；
(六)加入稀土
根据钢水重量喂入铈(Ce)线，喂入量为钢水量的0.08％；
(七)调整钢水温度并进行夹杂物控制
为了进行夹杂物控制，加入稀土后，钢包低吹氩80L/min搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌， 氩气量小于25L/min，搅拌时间大于15min，钢水温度达到1530℃ 时，钢包吊往连铸工序；
(八)连铸 钢水到达浇铸平台在钢包取成品样，钢水成分的重量配比达到要求，并且中间钢包中钢水温度为1520℃时，进行连铸；
（九）第一阶段轧制 将步骤（8）连铸得到的铸坯先在1150℃粗轧，粗轧压下率为90%，之后在900℃以下精轧，精轧压下率为85%
（十）第二阶段轧制 在步骤（九）轧制之后于600℃冷轧，之后固溶处理温度1000℃，固溶后水冷。
本实施例的耐热钢不锈钢的晶粒直径为24μm，碳化物均匀弥散在晶内和晶界，硬度平均值为HV170，室温抗拉强度为750MPa。
实施例4
(一)熔炼
把在频率1800Hz、容量为260Kg的中频感应炉熔化的含碳量为1％、温度为1580℃的不锈钢熔体倒入AOD炉内；
(二)脱C
顶吹氧气进行脱C处理，AOD吹氮气进行搅拌，脱C过程中加入石灰77Kg/t钢，及白云石17Kg/t钢，比较所兑钢水铬含量与标准铬含量，对其含量进行微调；
(三)还原
AOD炉内加入硅铁15Kg/t钢，石灰15Kg/t钢、CaF2 15Kg/t对钢水进行还原和脱S；
(四)扒渣、调渣、调整钢水成分
还原后进行扒渣，调整炉渣碱度，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及铬镍中间合金来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求；
调整钢水成分后，AOD炉侧吹氩气，吹氩量为1.56m3/t钢， 吹氩完成后取样分析，钢水的成分的重量配比达到下述要求时立即出钢：C： 0.045质量％、Si： 0.23质量％、Mn：2.350质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.012%、Ni： 21.0质量％、Cr： 23.20质量％、Nb： 0.012质量％、Ta：0.06质量％、Nd：0.085％、B：0.0004质量％、N：0.04质量％；
(五)出钢
出钢时，把钢水从AOD炉倒入于500℃温度下烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量2/5时，一次性向钢包内加入硼铁0.2Kg/t，加入铝块0.5Kg/t；出钢后测量钢水的温度和渣层厚度，钢水的温度控制为1600℃，钢包内渣层的厚度控制为150mm；
(六)加入稀土
根据钢水重量喂入铈(Ce)线，喂入量为钢水量的0.08％；
(七)调整钢水温度并进行夹杂物控制
为了进行夹杂物控制，加入稀土后，钢包低吹氩80L/min搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌， 氩气量小于25L/min，搅拌时间大于15min，钢水温度达到1530℃ 时，钢包吊往连铸工序；
(八)连铸 钢水到达浇铸平台在钢包取成品样，钢水成分的重量配比达到要求，并且中间钢包中钢水温度为1520℃时，进行连铸；
（九）第一阶段轧制 将步骤（8）连铸得到的铸坯先在1150℃粗轧，粗轧压下率为90%，之后在900℃以下精轧，精轧压下率为85%
（十）第二阶段轧制 在步骤（九）轧制之后于600℃冷轧，之后固溶处理温度1000℃，固溶后水冷。
本实施例的耐热钢不锈钢的晶粒直径为23.4μm，碳化物均匀弥散在晶内和晶界，硬度平均值为HV177，室温抗拉强度为780MPa。
对比例1
(一)熔炼
把在频率1150Hz、容量为180Kg的中频感应炉熔化的含碳量为0.7％、温度为1570℃的不锈钢熔体倒入AOD炉内；
(二)脱C
顶吹氧气进行脱C处理，AOD吹氮气进行搅拌，脱C过程中加入石灰70Kg/t钢，及白云石15Kg钢，比较所兑钢水铬含量与标准铬含量，对其含量进行微调；
(三)还原
AOD炉内加入硅铁10Kg/t钢，石灰12Kg/t钢、CaF2 10Kg/t钢对钢水进行还原和脱S；
(四)扒渣、调渣、调整钢水成分
还原后进行扒渣，调整炉渣碱度，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及铬镍中间合金来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求；
调整钢水成分后，AOD炉侧吹氩气，吹氩量为1.2m3/t钢， 吹氩完成后取样分析，钢水的成分的重量配比达到下述要求时立即出钢：C：0.01质量％、Si：0.10质量％、Mn：2.10质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.01%、Ni：19.0质量％、Cr：22.0质量％、Nb：0.01质量％、Ta：0.050质量％、B：0.0002质量％、N：0.03质量％；
(五)出钢
出钢时，把钢水从AOD炉倒入于400℃温度下烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量2/5时，一次性向钢包内加入硼铁0.1Kg/t，加入铝块0.4Kg/t；出钢后测量钢水的温度和渣层厚度，钢水的温度控制为1570℃℃，钢包内渣层的厚度控制为120mm；
(六)加入稀土
根据钢水重量喂入铈(Ce)线，喂入量为钢水量的0.03％；
(七)调整钢水温度并进行夹杂物控制
为了进行夹杂物控制，加入稀土后，钢包低吹氩30L/min搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌， 氩气量小于25L/min，搅拌时间大于15min，钢水温度达到1510℃时，钢包吊往连铸工序；
(八)连铸 钢水到达浇铸平台在钢包取成品样，钢水成分的重量配比达到要求，并且中间钢包中钢水温度为1490℃时，进行连铸；
（九）第一阶段轧制 将步骤（8）连铸得到的铸坯先在1000℃粗轧，粗轧压下率为80%，之后在900℃以下精轧，精轧压下率为80%
（十）第二阶段轧制 在步骤（九）轧制之后于500℃冷轧，之后固溶处理温度950℃，固溶后水冷。
本实施例的奥室体不锈钢的晶粒直径为32μm，碳化物均匀弥散在晶内和晶界，硬度平均值为HV140，室温抗拉强度为660MPa。
对比例2
耐高温不锈钢的制造方法，它包括下述依次的步骤：
(一)熔炼
把在频率1150Hz、容量为180Kg的中频感应炉熔化的含碳量为1％、温度为1580℃的不锈钢熔体倒入AOD炉内；
(二)脱C
顶吹氧气进行脱C处理，AOD吹氮气进行搅拌，脱C过程中加入石灰75Kg/t钢，及白云石18Kg/t钢，比较所兑钢水铬含量与标准铬含量，对其含量进行微调；
(三)还原
AOD炉内加入硅铁12.5Kg/t钢，石灰12.5Kg/t钢、CaF2 12.5Kg/t对钢水进行还原和脱S；
(四)扒渣、调渣、调整钢水成分
还原后进行扒渣，调整炉渣碱度，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及铬镍中间合金来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求；
调整钢水成分后，AOD炉侧吹氩气，吹氩量为1.5m3/t钢， 吹氩完成后取样分析，钢水的成分的重量配比达到下述要求时立即出钢：C：0.035质量％、Si：0.25质量％、Mn：2.35质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.015%、Ni：21.0质量％、Cr： 23质量％、Nb：0.015质量％、Nd：0.002％、B：0.00040质量％、N：0.035质量％；
(五)出钢
出钢时，把钢水从AOD炉倒入于480℃温度下烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量2/5时，一次性向钢包内加入硼铁0.18Kg/t，加入铝块0.48Kg/t；出钢后测量钢水的温度和渣层厚度，钢水的温度控制为1580℃，钢包内渣层的厚度控制为140mm；
(六)加入稀土
根据钢水重量喂入铈(Ce)线，喂入量为钢水量的0.06％；
(七)调整钢水温度并进行夹杂物控制
为了进行夹杂物控制，加入稀土后，钢包低吹氩50L/min搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌， 氩气量小于25L/min，搅拌时间大于15min，钢水温度达到1520℃ 时，钢包吊往连铸工序；
(八)连铸 钢水到达浇铸平台在钢包取成品样，钢水成分的重量配比达到要求，并且中间钢包中钢水温度为1510℃时，进行连铸；
（九）第一阶段轧制 将步骤（8）连铸得到的铸坯先在1050℃粗轧，粗轧压下率为85%，之后在900℃以下精轧，精轧压下率为82%
（十）第二阶段轧制 在步骤（九）轧制之后于570℃冷轧，之后固溶处理温度960℃，固溶后水冷。
本实施例的奥室体不锈钢的晶粒直径为33μm，碳化物均匀弥散在晶内和晶界，硬度平均值为HV144，室温抗拉强度为640MPa。
对比例3
(一)熔炼
把在频率1800Hz、容量为260Kg的中频感应炉熔化的含碳量为1.2％、温度为1590℃的不锈钢熔体倒入AOD炉内；
(二)脱C
顶吹氧气进行脱C处理，AOD吹氮气进行搅拌，脱C过程中加入石灰80Kg/t钢，及白云石20Kg/t钢，比较所兑钢水铬含量与标准铬含量，对其含量进行微调；
(三)还原
AOD炉内加入硅铁15Kg/t钢，石灰15Kg/t钢、CaF2 15Kg/t对钢水进行还原和脱S；
(四)扒渣、调渣、调整钢水成分
还原后进行扒渣，调整炉渣碱度，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及铬镍中间合金来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求；
调整钢水成分后，AOD炉侧吹氩气，吹氩量为1.6m3/t钢， 吹氩完成后取样分析，钢水的成分的重量配比达到下述要求时立即出钢：C： 0.05质量％、Si： 0.3质量％、Mn： 2.50质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.02%、Ni： 22.0质量％、Cr： 23.50质量％、Nb： 0.02质量％、Ta：0.60质量％、Nd：0.3％、B：0.0004质量％、N：0.04质量％；
(五)出钢
出钢时，把钢水从AOD炉倒入于500℃温度下烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量2/5时，一次性向钢包内加入硼铁0.2Kg/t，加入铝块0.5Kg/t；出钢后测量钢水的温度和渣层厚度，钢水的温度控制为1600℃，钢包内渣层的厚度控制为150mm；
(六)加入稀土
根据钢水重量喂入铈(Ce)线，喂入量为钢水量的0.08％；
(七)调整钢水温度并进行夹杂物控制
为了进行夹杂物控制，加入稀土后，钢包低吹氩80L/min搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌， 氩气量小于25L/min，搅拌时间大于15min，钢水温度达到1530℃ 时，钢包吊往连铸工序；
(八)连铸 钢水到达浇铸平台在钢包取成品样，钢水成分的重量配比达到要求，并且中间钢包中钢水温度为1520℃时，进行连铸；
（九）第一阶段轧制 将步骤（8）连铸得到的铸坯先在1150℃粗轧，粗轧压下率为90%，之后在900℃以下精轧，精轧压下率为85%
（十）第二阶段轧制 在步骤（九）轧制之后于600℃冷轧，之后固溶处理温度1000℃，固溶后水冷。
本实施例的耐热钢不锈钢的晶粒直径为35μm，碳化物均匀弥散在晶内和晶界，硬度平均值为HV220，室温抗拉强度为770MPa。此时硬度很高，不利于后续的加工制造。
对比例4
(一)熔炼
把在频率1800Hz、容量为260Kg的中频感应炉熔化的含碳量为1％、温度为1580℃的不锈钢熔体倒入AOD炉内；
(二)脱C
顶吹氧气进行脱C处理，AOD吹氮气进行搅拌，脱C过程中加入石灰77Kg/t钢，及白云石17Kg/t钢，比较所兑钢水铬含量与标准铬含量，对其含量进行微调；
(三)还原
AOD炉内加入硅铁15Kg/t钢，石灰15Kg/t钢、CaF2 15Kg/t对钢水进行还原和脱S；
(四)扒渣、调渣、调整钢水成分
还原后进行扒渣，调整炉渣碱度，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及铬镍中间合金来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求；
调整钢水成分后，AOD炉侧吹氩气，吹氩量为1.56m3/t钢， 吹氩完成后取样分析，钢水的成分的重量配比达到下述要求时立即出钢：C： 0.045质量％、Si： 0.23质量％、Mn：2.350质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.012%、Ni： 21.0质量％、Cr： 23.20质量％、Nb： 0.012质量％、Ta：0.63质量％、Nd：0.3％、B：0.0004质量％、N：0.04质量％；
(五)出钢
出钢时，把钢水从AOD炉倒入于500℃温度下烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量2/5时，一次性向钢包内加入硼铁0.2Kg/t，加入铝块0.5Kg/t；出钢后测量钢水的温度和渣层厚度，钢水的温度控制为1600℃，钢包内渣层的厚度控制为150mm；
(六)加入稀土
根据钢水重量喂入铈(Ce)线，喂入量为钢水量的0.08％；
(七)调整钢水温度并进行夹杂物控制
为了进行夹杂物控制，加入稀土后，钢包低吹氩80L/min搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌， 氩气量小于25L/min，搅拌时间大于15min，钢水温度达到1530℃ 时，钢包吊往连铸工序；
(八)连铸 钢水到达浇铸平台在钢包取成品样，钢水成分的重量配比达到要求，并且中间钢包中钢水温度为1520℃时，进行连铸；
（九）第一阶段轧制 将步骤（8）连铸得到的铸坯先在1150℃粗轧，粗轧压下率为90%，之后在900℃以下精轧，精轧压下率为85%
（十）第二阶段轧制 在步骤（九）轧制之后于600℃冷轧，之后固溶处理温度1000℃，固溶后水冷。
本实施例的耐热钢不锈钢的晶粒直径为33.4μm，碳化物均匀弥散在晶内和晶界，硬度平均值为HV230，室温抗拉强度为800MPa。此时硬度很高，不利于后续的加工制造。
以下对本发明的耐高温的其他性能评价试验方法进行详细说明。
对最终固溶处理后的样板进行取样及高温力学性能的测试。测试仪器 为INSTRON5982，检验依据GB/T4338-2006执行。测试温度为1000℃时测得的高温强度列于表1中。
抗氧化性能实验按GB/T13303-91进行，试样为40×20mm，在炉子自然气氛中分别保温50、100、150、200、250和300小时，保温结束后，从 炉膛取出，加坩埚盖自然冷却，冷却至室温后称重，计算样品的增重及氧化速率，实验结果如表2所示。
表1
表2
综上所述，本发明的耐高温不锈钢具有很好的强度、高温性能、抗氧化性能。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方 案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种耐高温不锈钢，其特征在于C：0.01～0.05质量％、Si：0.10～0.3质量％、Mn：2.10～2.50质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.01-0.02%、Ni：19.0～22.0质量％、Cr：22.0～23.50质量％、Nb：0.01～0.02质量％、Ta：0.050～0.60质量％、Nd：0.001～0.20％、B：0.0002～0.00050质量％、N：0.03～0.05质量％，稀土Ce 0.02-0.05，并且，Ta含量除以Nb含量值为4.2～5.5，Ta+0.5Nd：0.050～0.70％，余量由铁和不可避免的杂质构成；耐高温不锈钢中奥室体晶粒尺寸是20-25微米。
2.根据权利要求1所述的耐高温不锈钢，其中，Ta含量为0.05～0.08质量％。
3.根据权利要求1所述的耐高温不锈钢，其中，Ta含量为0.06～0.10质量％。
4.根据权利要求1所述的耐高温不锈钢，其中，Ta含量为0.07～0.10质量％。
5.根据权利要求1所述的耐高温不锈钢，其中，Nd含量为0.001～0.15质量％。
6.根据权利要求1所述的耐高温不锈钢，其中，Nd含量为0.001～0.085质量％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的耐高温不锈钢的制造方法，它包括下述依次的步骤：
(一)熔炼
把在频率1150-1800Hz、容量为80-260Kg的中频感应炉熔化的含碳量为0.7％～1.2％、温度为1570℃～1590℃的不锈钢熔体倒入AOD炉内；
(二)脱C
顶吹氧气进行脱C处理，AOD吹氮气进行搅拌，脱C过程中加入石灰70Kg/t 钢～80Kg/t钢，及白云石15Kg/t钢～20Kg/t钢，比较所兑钢水铬含量与标准铬含量，对其含量进行微调；
(三)还原
AOD炉内加入硅铁10Kg/t钢～15Kg/t钢，石灰12Kg/t钢～15Kg/t钢、CaF2 10Kg/t钢～15Kg/t对钢水进行还原和脱S；
(四)扒渣、调渣、调整钢水成分
还原后进行扒渣，调整炉渣碱度，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及铬镍中间合金来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求；
调整钢水成分后，AOD炉侧吹氩气，吹氩量为1.2m3/t钢～1.6m3/t钢， 吹氩完成后取样分析，钢水的成分的重量配比达到下述要求时立即出钢：C：0.01～0.05质量％、Si：0.10～0.3质量％、Mn：2.10～2.50质量％、S≤0.0020质量％、P≤0.002质量％、Al 0.01-0.02%、Ni：19.0～22.0质量％、Cr：22.0～23.5.0质量％、Nb：0.01～0.02质量％、Ta：0.050～0.60质量％、Nd：0.001～0.20％、B：0.0002～0.00050质量％、N：0.03～0.05质量％；
(五)出钢
出钢时，把钢水从AOD炉倒入于400-500℃温度下烘烤好的钢包，出钢量达到总钢水量2/5 时，一次性向钢包内加入硼铁0.1Kg/t～0.2Kg/t，加入铝块0.4Kg/t～0.5Kg/t；出钢后测量钢水的温度和渣层厚度，钢水的温度控制为1570℃～ 1600℃，钢包内渣层的厚度控制为120mm～150mm；
(六)加入稀土
根据钢水重量喂入铈(Ce)线，喂入量为钢水量的0.03％～0.08％；
(七)调整钢水温度并进行夹杂物控制
为了进行夹杂物控制，加入稀土后，钢包低吹氩30-80L/min搅拌，根据钢水温度控制强搅拌时间不小于8min，强搅拌后，对钢水进行弱搅拌， 氩气量小于25L/min，搅拌时间大于15min，钢水温度达到1510℃～1530℃ 时，钢包吊往连铸工序；
(八)连铸 钢水到达浇铸平台在钢包取成品样，钢水成分的重量配比达到要求，并且中间钢包中钢水温度为1490℃～1520℃时，进行连铸；
（九）第一阶段轧制 将步骤（8）连铸得到的铸坯先在1000-1150℃粗轧，粗轧压下率为80-90%，之后在900℃以下精轧，精轧压下率为80-85%
（十）第二阶段轧制 在步骤（九）轧制之后于500-600℃冷轧，之后固溶处理温度950～1000℃，固溶后水冷。
8.根据权利要求7中耐高温不锈钢的制造方法，其中白云石含量是CaCO3 54.5%、 MgCO345%、SiO2 0.5%。
9.根据权利要求7中耐高温不锈钢的制造方法，其中硅铁是Si 60%、 Fe 40%。
10.根据权利要求7中耐高温不锈钢的制造方法，其中硼铁是B 50%、 Fe 50%。
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