CN109468542B - 一种07Cr25Ni20Si2W奥氏体合金钢材料及其制备方法 - Google Patents
一种07Cr25Ni20Si2W奥氏体合金钢材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种07Cr25Ni20Si2W奥氏体合金钢材料及其制备方法，涉及合金钢材料制备技术及方法技术领域，所述合金钢材料具体由以下组分组成：0.04～0.12的碳、1.50～2.50硅、0～1.50锰、0～0.040磷、0～0.030硫、23.00～26.00铬、19.00～22.00镍、0～0.50钼、0～0.50铜、1.00～2.00钨、0～0.20氮，其余为铁和不可避免的夹杂物，通时本发明还提供了一种上述合金钢材料的制备方法，通过上述方法制备的合金钢材料性能优异，相比于传统合金钢材料具有较高的耐高温性能和抗高温蠕变性能，提高了其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及合金材料制备技术，尤其涉及一种07Cr25Ni20Si2W奥氏体合金钢材料及其制备方法。
背景技术
高温耐热耐腐蚀不锈钢相对于普通不锈钢，在诸多复杂的腐蚀环境和高温条件下具有绝对的优势，广泛应用于电力、石油化工、恶劣环境下的环保设备等领域中。不断需要提供更加先进的合金以保持电力、石油化工、恶劣环境下的环保设备和加热炉用合金。这些领域的应用具有共同点，需要不断提高在更高温度下使用时的强度，同时提高耐硫化腐蚀，以保证部件在使用寿命期内能够安全使用，加剧了合金的更新换代步伐。提供一个具有优越的新型耐高温奥氏体不锈钢合金钢材料，具有良好强度、相稳定性、韧性等的加工性能，使得该材料的制品，在同样的高温条件下比其他材料的工作有效寿命长，在电力、石化、环保设备以及在加热炉中得到更广阔的应用前景。
2520(0Cr25Ni20)，又称310S奥氏体不锈钢，因镍(Ni)、铬(Cr)含量高，具有良好耐氧化、耐腐蚀、耐酸碱、具有耐1200℃高温性能，大量用作输送流体的管道，如石油、天燃气、水、煤气、蒸气等，另外，在搞弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹，属耐热金属材料。
随着耐高温材料的要求提高，2520的性能不能满足部分产品的需求，例如电热炉管等。
发明内容
本发明提出一种07Cr25Ni20Si2W奥氏体合金钢材料及其制备方法，解决现有技术中合金材料性能不足的弊端。
本发明提供一种07Cr25Ni20Si2W奥氏体合金钢材料，所述合金钢材料成分及质量百分比为：0.04％～0.12％的碳、1.50％～2.50％硅、0～1.50％锰、0～0.040％磷、0～0.030％硫、23.00％～26.00％铬、19.00％～22.00％镍、0～0.50％钼、0～0.50％铜、1.00％～2.00％钨、0～0.20％氮，其余为铁和不可避免的夹杂物。
该合金钢材料具有以下物理化学性质：
(a)熔点：1400-1450℃；最高工作温度1250-1350℃；可连续使用温度1200-1300℃；
(b)力学性能：抗拉强度σb(MPa)：≥590；条件屈服强度σ0.2(MPa)：≥295；伸长率δ5(％)：≥35；断面收缩率ψ(％)：≥50；硬度：≤187H；
(c)材料形态为：圆钢、无缝钢管，加工性能良好。
本发明还提供一种上述合金钢材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，兑电炉产的粗炼钢水
把含碳量为1.3％～3.0％、硅含量0.20％～0.80％，锰含量0.10％～0.60％，铬含量22.00％～25.00％，镍含量18.00％～19.00％，钼含量小于0.50％，铜含量小于0.50％，磷含量小于0.040％、硫含量小于0.100％，温度为1350℃～1550℃的电炉粗钢水倒入AOD炉内。
步骤二：脱碳
加入第一批石灰，吹氧进行升温、脱碳，吹炼过程中加高铬合金，镍板，纯钨，加入量根据目标元素含量计算。加第二批石灰，吹炼过程调节氧/氮配比，脱碳至钢水中碳含量0.04％～0.10％。
步骤三：还原
碳含量达到目标范围之后，加入硅铁进行还原，将还原之后的炉渣扒出干净，炉内渣含量小于300kg。加入石灰、萤石、纯铝进行二次还原，搅拌气体采用惰性气体氩气。还原过程补齐全部合金成份至目标范围。
步骤四，出钢
还原结束后，各项元素含量必须全部达到目标范围，然后将钢水倒入钢包，出钢过程中向钢包中加入硼铁。
步骤五，LF精炼
AOD出钢的钢水，吊入LF工位进行精炼，通电化渣，添加稀土，软吹5～15分钟，过程严禁钢水裸露。软吹结束后，钢水温度处在1470℃-1520℃范围，将钢水调至浇钢位置进行浇注。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明在钢液中加入钨元素后，材料具有较高的抗高温蠕变性能，耐热性能大为改善，具有良好的后续加工性能，产品的成材率高，与同类2520和2520si2产品相比，在同样1200℃高温的条件下，工作寿命提高60％以上。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种07Cr25Ni20Si2W奥氏体合金钢材料，所述合金钢材料成分及质量百分比为：0.04％～0.12％的碳、1.50％～2.50％硅、0～1.50％锰、0～0.040％磷、0～0.030％硫、23.00％～26.00％铬、19.00％～22.00％镍、0～0.50％钼、0～0.50％铜、1.00％～2.00％钨、0～0.20％氮，其余为铁和不可避免的夹杂物。
本实施例还提供一种上述合金钢材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，兑电炉产的粗炼钢水
把含碳量为1.3％～3.0％、硅含量0.20％～0.80％，锰含量0.10％～0.60％，铬含量22.00％～25.00％，镍含量18.00％～19.00％，钼含量小于0.50％，铜含量小于0.50％，磷含量小于0.040％、硫含量小于0.100％，温度为1350℃～1550℃的电炉粗钢水倒入AOD炉内。
步骤二：脱碳
加入第一批石灰，吹氧进行升温、脱碳，吹炼过程中加高铬合金，镍板，纯钨，加入量根据目标元素含量计算。加第二批石灰，吹炼过程调节氧/氮配比，脱碳至钢水中碳含量0.04％～0.10％。
步骤三：还原
碳含量达到目标范围之后，加入硅铁进行还原，将还原之后的炉渣扒出干净，炉内渣含量小于300kg。加入石灰、萤石、纯铝进行二次还原，搅拌气体采用惰性气体氩气。还原过程补齐全部合金成份至目标范围。
步骤四，出钢
还原结束后，各项元素含量必须全部达到目标范围，然后将钢水倒入钢包，出钢过程中向钢包中加入硼铁。
步骤五，LF精炼
AOD出钢的钢水，吊入LF工位进行精炼。通电化渣，添加稀土，软吹5～15分钟，过程严禁钢水裸露。软吹结束后，钢水温度处在1470℃-1520℃范围，将钢水调至浇钢位置进行浇注。
通过上述方法制备的07Cr25Ni20Si2W奥氏体合金钢材料经检测，具有以下物理化学性质：
该具有以下物理化学性质：
(a)熔点：1400-1450℃；最高工作温度1250-1350℃；可连续使用温度1200-1300℃；
(b)力学性能：抗拉强度σb(MPa)：≥590；条件屈服强度σ0.2(MPa)：≥295；伸长率δ5(％)：≥35；断面收缩率ψ(％)：≥50；硬度：≤187H；
(c)材料形态为：圆钢、无缝钢管，加工性能良好。
07Cr25Ni20Si2W耐热性能与2520/2520si2对比表
与2520和2520si2相比，07Cr25Ni20Si2W不仅具有同样的抗氧化性、耐腐蚀性能和较高的蠕变强度，且后续加工性能得到改善，能在高温环境下持续作业，与2520和2520si2相比，最高工作高温和长期工作高温的提升，说明在同样高温的条件下，07Cr25Ni20Si2W工作寿命得到大幅提升。
Claims (1)
1.一种07Cr25Ni20Si2W奥氏体合金钢材料，其特征在于，所述合金钢材料成分及质量百分比为：0.04％～0.12％的碳、1.50％～2.50％硅、0～1.50％锰、0～0.040％磷、0～0.030％硫、23.00％～26.00％铬、19.00％～22.00％镍、0～0.50％钼、0～0.50％铜、1.00％～2.00％钨、0～0.20％氮，其余为铁和不可避免的夹杂物，所述钢材采用以下方法制备：
步骤一，兑电炉产的粗炼钢水
把含碳量为1.3％～3.0％、硅含量0.20％～0.80％，锰含量0.10％～0.60％，铬含量22.00％～25.00％，镍含量18.00％～19.00％，钼含量小于0.50％，铜含量小于0.50％，磷含量小于0.040％、硫含量小于0.100％，温度为1350℃～1550℃的电炉粗钢水倒入AOD炉内；
步骤二：脱碳
加入第一批石灰，吹氧进行升温、脱碳，吹炼过程中加高铬合金，镍板，纯钨，加入量根据目标元素含量计算；加第二批石灰，吹炼过程调节氧/氮配比，脱碳至钢水中碳含量0.04％～0.10％；
步骤三：还原
碳含量达到目标范围之后，加入硅铁进行还原，将还原之后的炉渣扒出干净，炉内渣含量小于300kg；加入石灰、萤石、纯铝进行二次还原，搅拌气体采用惰性气体氩气；还原过程补齐全部合金成份至目标范围；
步骤四，出钢
还原结束后，各项元素含量必须全部达到目标范围，然后将钢水倒入钢包，出钢过程中向钢包中加入硼铁；
步骤五，LF精炼
AOD出钢的钢水，吊入LF工位进行精炼；通电化渣，添加稀土，软吹5～15分钟，过程严禁钢水裸露；软吹结束后，钢水温度处在1470℃-1520℃范围，将钢水调至浇钢位置进行浇注。
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