專利名稱：一種改進的鑄造不銹鋼管的生產方法
技術領域：
本發明涉及的是ー種鋳造不銹鋼材料的生產方法，特別是ー種具有高耐熱性的鑄造不銹鋼管的制備方法。
背景技術：
304不銹鋼作為ー種用途廣泛的鋼材，屬于奧氏體不銹鋼的ー種。奧氏體不銹鋼是常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。當鋼中含Cr約18%、Ni 8%-10%、C約0. 1%時，具有穩定的奧氏體組織。由于奧氏體不銹鋼含有較高的鉻，可形成致密的氧化膜，所以具有良好的耐蝕性。鎳是穩定奧氏體且擴大奧氏體相區的元素，為了獲得単一的奧氏體組織，當鋼中含有0. 1%碳和18%鉻時所需的最低鎳含量約為8%，這便是最著名18-8鉻鎳奧氏體不銹鋼的基本成分，奧氏體不銹鋼中，隨著鎳含量的増加，殘余的鐵素體可完全消除，并顯著降低。相形成的傾向；同時馬氏體轉變溫度降低，甚至可不出現入-M相變，但是鎳含量的増加會降低碳在奧氏體不銹鋼中的溶解度，從而使碳化物析出傾向增強。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、S1、Nb、Ti等元素發展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強度較低，不可能通過相變使之強化，僅能通過冷加工進行強化。如果加入S，Ca，Se, Te等元素，則具有良好的易切削性。此類鋼耐氧化性酸介質腐蝕，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0. 03%或含T1、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼對濃硝酸具有良好的耐蝕性。奧氏體型不銹鋼密度略高于碳鋼，具有較大的伸長率和斷面收縮率，硬度較低。奧氏體不銹鋼板通常通過加工硬化來提高硬度，奧氏體型不銹鋼無磁性，但其冷加工硬化生成馬氏體相變時將會產生磁性，可用熱處理方法來消除這種馬氏體組織而恢復其無磁性。奧氏體型不銹鋼同絕大多數的其它金屬材料相似，其抗拉強度、屈服強度和硬度，隨著溫度的降低而提高；塑性則隨著溫度降低而減小。其抗拉強度在溫度15 800C范圍內增長是較為均勻的，更重要的是隨著溫度的降低，其沖擊韌度減少緩慢，并不存在脆性轉變溫度，所以不銹鋼在低溫時能保持足夠的塑性和韌性。奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比，具有下列特點
(1)高的電阻率，約為碳鋼的5倍；
(2)大的線膨脹系數，比碳鋼大40%，井隨著溫度的升高，線膨脹系數的數值也相應地提聞;
(3)低的熱導率，約為碳鋼的I/ 3。基于上述特點，奧氏體不銹鋼在制管焊接過程中存在一系列問題，如下
(1)粗晶奧氏體不銹鋼熱導率低，采用傳統電弧焊容易造成焊縫和近縫區晶粒粗大，影響焊接接頭性能；
(2)熱應カ奧氏體不銹鋼導熱率大約只有碳鋼的一半，而線膨脹系數卻大得多，所以焊后在接頭中會廣生很大的內應カ；(3)氣孔液體金屬的粘度及表面張力較大，易產生氣孔；焊縫金屬潤濕性差，焊縫兩側易產生咬邊；
(4)熱裂紋奧氏體鋼的結晶凝固區間大，結晶時間長，且奧氏體結晶方向性強，
所以雜質偏析較嚴重，易產生熱裂紋。
發明內容
本發明提供一種改進的鑄造不銹鋼管的生產方法，能夠在保證剛性和強度的前提下，顯著改善不銹鋼耐高溫性能的效果。本發明的改進的鑄造不銹鋼管，具體化學組分的重量百分比為，·C :0. 11 O. 19%,
S1:0. 20 O. 90%,
Mn :1. 3 1. 8%,
Cr :17.1 18. 9%,
N1:8. 5 10. 8%,ff:1. 6 2. 4%,
Nb:1. O 1.9%,
Mo: 2.1 2. 9%,
S :彡 O. 03%,
P :彡 O. 035%,
余量為Fe和不可避免的微量雜質元素。本發明所述的改進的鑄造不銹鋼管的生產方法如下
1)原料準備按照如下成分要求以及冶煉總重量，配備合適重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳劑；使產品的化學成分含量為，
C :0. 11 O. 19%,
S1:0. 20 O. 90%,
Mn :1. 3 1. 8%,
Cr :17.1 18. 9%,
N1:8. 5 10. 8%,ff:1. 6 2. 4%,
Nb:1. O 1.9%,
Mo: 2.1 2. 9%,
S :彡 O. 03%,
P :彡 O. 035%,
余量為Fe和不可避免的微量雜質元素；
2)裝料前進行分析校對，并進行除污銹處理；采用中頻感應電爐，將高熔點的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，再依次加入工業純鐵、鉻鐵、電解鎳板、金屬錳、結晶硅，并覆蓋上除渣齊U，接通電源，逐步增加功率進行冶煉；
3)化學成分合格后，并且鋼液溫度達到1650°C時，扒清爐渣，加入硅鈣合金進行最后脫氧，鋼液溫度達到1660-1680°C時，添加少量增碳劑準備出爐；
4)采用臥式離心機鑄造，澆注溫度1620°C— 1650°C，澆注速度15_140kg/秒，轉速450-1550轉/分，形成鑄管；
5)對鑄管內外表面進行砂輪修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保溫30分鐘后進行水冷，再在溫度為60°C的酸洗液中浸放4-8小吋，最后沖干洗浄后進行烘干。本發明采用中頻電爐進行熔煉，并且嚴格控制化學成分，針對現有技術的不足，改進奧氏體不銹鋼成分設計，在C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo的基礎上,添加W、Nb、Mo等耐高溫合金元素，并適當提高C含量，這些耐高溫合金元素與C形成細小彌散的合金碳化物，這些碳化物具有硬度高、凝固后呈彌散分布的特點。由于改進了配方和制造エ藝，最終獲得產品中有如下特點不銹鋼中的合金碳化物在高溫下對晶界起到顯著的釘扎作用，同時可降低晶界處的溶質擴散速度，從而明顯提高奧氏體不銹鋼晶界強度，達到顯著改善高溫強度和高溫抗氧化性的效果。此外，由于添加的耐高溫合金元素為強碳化物形成元素，比Cr優先形成碳化物，從而阻止或避免Cr與C形成碳化物，確保晶界處不因貧Cr而導致晶間腐蝕。因此，能夠在保證剛性和強度的前提下，顯著改善不銹鋼耐高溫性能的效果。通過本發明方法制得的不銹鋼管，其耐熱性能良好，對上述得到的產品力學性能和氧化增重檢測，力學性能檢測方法為按照GB/T4338-2006進行900°C高溫拉伸實驗，獲得屈服強度指標；氧化增重檢測方法為合金在900°C高溫氧化200h后，連同氧化皮一起，采用天平稱重測試試樣總重量，與原始樣的差值除以試樣表面積即為(単位面積)氧化增重；最后檢測得到900°C高溫性能為屈服強度大于50MPa ；200h氧化增重小于12mg/cm2。
具體實施例方式以下實施例詳細說明了本發明。本發明所使用的各種原料及各項設備均為常規市售產品，均能夠通過市場 購買直接獲得。實施例1 :
1)原料準備按照如下成分要求以及冶煉總重量，配備合適重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳劑；使產品不銹鋼的化學成分含量為，
C 0. 11%, Si 0. 20%, Mn 1. 3%, Cr 17. 1%, Ni 8. 5%, W:1. 6%, Nb:1. 0%, Mo: 2. 1%,S :彡0. 03%, P :彡0. 035%，余量為Fe和不可避免的微量雜質元素；
2)裝料前進行分析校對，并進行除污銹處理；采用中頻感應電爐，將高熔點的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，再依次加入エ業純鐵、鉻鐵、電解鎳板、金屬錳、結晶硅，井覆蓋上除渣齊U，接通電源，逐步增加功率進行冶煉；
3)化學成分合格后，并且鋼液溫度達到1650°C吋，扒清爐渣，加入硅鈣合金進行最后脫氧，鋼液溫度達到1660-1680°C時，添加少量增碳劑準備出爐；
4)采用臥式離心機鑄造，澆注溫度1620°C— 1650°C，澆注速度15kg/秒，轉速450轉/分，形成鑄管；
5)對鑄管內外表面進行砂輪修磨，消除表面缺陷；在1050°C保溫30分鐘后進行水冷，再在溫度為60°C的酸洗液中浸放4小吋，最后沖干洗浄后進行烘干。該實施例產品檢測得到900°C高溫性能為屈服強度大于50MPa ；200h氧化增重小于 12mg/cm2 ；
實施例2
1)原料準備按照如下成分要求以及冶煉總重量，配備合適重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳劑；使產品不銹鋼的化學成分含量為，
C 0. 13%, Si 0. 65%, Mn 1. 5%, Cr 17. 9%, Ni 9. 7%, W:1. 9%, Nb:1. 6%, Mo: 2. 6%,S :彡O. 03%, P :彡O. 035%，余量為Fe和不可避免的微量雜質元素；
2)裝料前進行分析校對，并進行除污銹處理；采用中頻感應電爐，將高熔點的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，再依次加入工業純鐵、鉻鐵、電解鎳板、金屬錳、結晶硅，并覆蓋上除渣齊U，接通電源，逐步增加功率進行冶煉；
3)化學成分合格后，并且鋼液溫度達到1650°C時，扒清爐渣，加入硅鈣合金進行最后脫氧，鋼液溫度達到1660-1680°C時，添加少量增碳劑準備出爐；
4)采用臥式離心機鑄造，澆注溫度1620°C—16500C，澆注速度95kg/秒，轉速850轉/分，形成鑄管；
5)對鑄管內外表面進行砂輪修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保溫30分鐘后進行水冷，再在溫度為60°C的酸洗液中浸放6小時，最后沖干洗凈后進行烘干。該實施例產品檢測得到900°C高溫性能為屈服強度大于53MPa ；200h氧化增重小于 10. 3mg/cm2。` 實施例3
1)原料準備按照如下成分要求以及冶煉總重量，配備合適重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳劑；使產品不銹鋼的化學成分含量為，
C 0. 19%, Si 0. 90%, Mn 1. 8%, Cr 18. 9%, Ni 10. 8%, W: 2. 4%, Nb:1. 9%, Mo: 2. 9%,S :彡O. 03%, P :彡O. 035%，余量為Fe和不可避免的微量雜質元素；
2)裝料前進行分析校對，并進行除污銹處理；采用中頻感應電爐，將高熔點的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，再依次加入工業純鐵、鉻鐵、電解鎳板、金屬錳、結晶硅，并覆蓋上除渣齊U，接通電源，逐步增加功率進行冶煉；
3)化學成分合格后，并且鋼液溫度達到1650°C時，扒清爐渣，加入硅鈣合金進行最后脫氧，鋼液溫度達到1660-1680°C時，添加少量增碳劑準備出爐；
4)采用臥式離心機鑄造，澆注溫度1620°C— 1650°C，澆注速度140kg/秒，轉速1550轉/分，形成鑄管；
5)對鑄管內外表面進行砂輪修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保溫30分鐘后進行水冷，再在溫度為60°C的酸洗液中浸放8小時，最后沖干洗凈后進行烘干。該實施例產品檢測得到900°C高溫性能為屈服強度大于58MPa ；200h氧化增重小于 9. 7mg/cm2。上述描述僅作為本發明可實施的技術方案提出，不作為對其技術方案本身的單一限制條件。
權利要求
1.一種的改進的鑄造不銹鋼管的生產方法，其特征在于，通過如下步驟制得 1)原料準備按照如下成分要求以及冶煉總重量，配備合適重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳劑；使產品的化學成分含量為，C :0. 11 O. 19%,S1:0. 20 O. 90%, Mn :1. 3 1. 8%,Cr :17.1 18. 9%,N1:8. 5 10. 8%,ff:1. 6 2. 4%,Nb:1. O 1.9%,Mo: 2.1 2. 9%,S :≤ O. 03%,P :≤ O. 035%, 余量為Fe和不可避免的微量雜質元素； 2)裝料前進行分析校對，并進行除污銹處理；采用中頻感應電爐，將高熔點的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，再依次加入工業純鐵、鉻鐵、電解鎳板、金屬錳、結晶硅，并覆蓋上除渣齊U，接通電源，逐步增加功率進行冶煉； ` 3 )化學成分合格后，并且鋼液溫度達到1650°C時，扒清爐渣，加入硅鈣合金進行最后脫氧，鋼液溫度達到1660-1680°C時，添加少量增碳劑準備出爐； 4)采用臥式離心機鑄造，澆注溫度1620°C— 1650°C，澆注速度15_140kg/秒，轉速450-1550轉/分，形成鑄管； 5)對鑄管內外表面進行砂輪修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保溫30分鐘后進行水冷，再在溫度為60°C的酸洗液中浸放4-8小時，最后沖干洗凈后進行烘干。
全文摘要
本發明涉及一種改進的鑄造不銹鋼管的生產方法，其采用中頻電爐進行熔煉，并且嚴格控制化學成分，針對現有技術的不足，改進奧氏體不銹鋼成分設計，在C、Si、Mn、Cr、Ni、W、Nb、Mo的基礎上，添加W、Nb、Mo等耐高溫合金元素，并適當提高C含量。通過本發明方法制得的不銹鋼管能夠在保證剛性和強度的前提下，顯著改善不銹鋼耐高溫性能的效果。
文檔編號C22C38/48GK103060721SQ20131004062
公開日2013年4月24日 申請日期2013年2月3日 優先權日2013年2月3日
發明者王康 申請人:王康