一種耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝，可以節約成本、降低能耗，提高經濟效益的同時，綠色環保。Consteel電爐母液出鋼為：C＞1.0%；Si＜1.0%；Cr≤2%；Ni：25～35%；P＜0.01%；W：3～5%，余量為Fe；出鋼溫度控制在1580～1630℃；將Consteel電爐母液和中頻爐高碳鉻鐵鋼液勾兌后兌入AOD爐冶煉，冶煉后出鋼溫度控制在1550～1630℃之間；不銹鋼溶液為：Cr：24～26%，Ni：19～21%，Si：0.3～0.8%，C：0.02～0.06%，Mn：1.0～1.5%，W：1.5～2.5%，N≤0.2%，P≤0.04%，S≤0.03%，余量為Fe；LF爐吊包溫度控制在1500～1520℃之間，然后通過連鑄機把該不銹鋼溶液連鑄成厚度160～220mm板坯。
【專利說明】
-種耐高溫妒膽用奧氏體不誘鋼板巧的制作工藝
技術領域
[0001] 本發明設及一種耐高溫爐膽用奧氏體不誘鋼板巧的制作工藝。
【背景技術】
[0002] Consteel電爐煉鋼工藝是20世紀90年代推行的一種新的電爐煉鋼技術，該電爐具 有連續加料、連續預熱、連續烙化、連續冶煉的特點，它具有冶煉周期短、冶煉能耗低、噪音 小、投資成本低等優點，在煉鋼領域是一種具有較強生命力和競爭力的電爐冶煉先進技術， 但是采用Consteel電爐冶煉耐高溫爐膽用奧氏體不誘鋼運種高儀、高銘及含鶴不誘鋼母液 還沒有先例，本發明通過調整工藝參數不僅能采用Consteel電爐冶煉耐高溫爐膽用奧氏體 不誘鋼母液，而且可W降低電耗、縮短冶煉周期，同時P含量可W降到〇.〇l%W下，極大的提 高了經濟效益。
[0003] 奧氏體系列不誘鋼為化~化~Ni系列或化~化~Μη系列。從低溫到高溫都具有穩 定的優良的力學性能。在920~115(TC溫度進行固溶化熱處理無變態點，依靠快速冷卻成為 非磁性的具有優良的耐腐蝕性能的奧氏體組織。奧氏體系列不誘鋼與馬氏體、鐵素體系列 不誘鋼相比較，因富有延伸性和屈服比（屈服強度/抗拉強度）小等，所W其加工性十分優 越。但其加工硬化性大。近來，巧妙地利用加工溫度，將W前不可能進行的超深拉深在一定 溫度的情況下拉深成功。
[0004] 奧氏體耐熱不誘鋼在鍋爐和爐膽中廣泛的應用，如火力發電用的蒸汽鍋爐、蒸汽 滿輪工業爐及噴氣式發動機等。它們都在高溫下工作，并承受各種載荷，此外它們還與高溫 蒸汽、高溫氣相接觸，表面容易發生高溫氧化。310/310S為銘儀型奧氏體不誘鋼，由于添加 了比304更高含量的銘儀，在高溫下能夠有效的控制氧化物的生成，使其具有更好的高溫 抗氧化性及更高溫蠕變強度。310S的最高工作溫度可達1200°C，能在1100°C下持續工作， 通常在iioorw下的高溫環境中使用，但在高溫環境中使用時間短，新發明的一種耐高溫 爐膽用奧氏體不誘鋼具有更高的高溫持久性能和耐高溫氧化性能。
[0005] 高溫特性:在500°CW上，其他鋼種的強度會急劇下降，而奧氏體系列不誘鋼卻仍 具有較高的強度。特別是因為它有良好的耐氧化性，所W適用于各種高溫工況。因為奧氏體 系列不誘鋼是面屯、立方晶格，比體屯、立方晶格的鐵素體系列不誘鋼在600°CW上的高溫強 度顯著優越。
[0006] 低溫特性:普通鋼(鐵素體鋼)是一種高強度材料，但在低溫中，因其強度和初性都 減弱，而在使用上受到限制。馬氏體系列、鐵素體系列和奧氏體系列不誘鋼，分別在常溫W 及高溫環境中具備各自優越的特性，但在低溫環境中，馬氏體系列不誘鋼和鐵素體系列不 誘鋼，與普通鋼一樣，低溫性能不佳，而奧氏體系列不誘鋼，因具備優良的低溫特性而被大 量使用。
[0007] 300系列奧氏體不誘鋼（如304、316、317等）由于在高溫和極低溫度下都具有良好 的塑初性、冷熱加工性能和耐局部腐蝕性能而被廣泛用于石油、化工、宇航和能源等領域。 隨著現化化不斷發展，許多工況要求在高溫下有較高強度和良好的化學性的特殊鋼，典型 的耐高溫不誘鋼如06Cr25Ni20(310S)是通過同時提高化、Ni含量來提高不誘鋼的抗高溫氧 化性而發展起來的。
[000引目前，在國內W太鋼和寶鋼為首的不誘鋼企業都已生產開發了310S耐熱不誘鋼， W用到退火爐設備中，但是310S主要存在的缺陷是使用壽命短，針對運種情況，通過合理科 學的設計及實驗研究，可開出了專口使用在高溫爐膽中的專用奧氏體不誘鋼鑄巧。本發明 通過提高銘、儀的含量，合理的添加鶴合金金屬元素，及嚴格控制其他合金元素含量，可使 其材料可長期使用在高溫爐膽中，為下游客戶節省材料費用及提高經濟效益。通過查新報 告，針對耐高溫爐膽專用奧氏體不誘鋼技術方面的論文和專利還未見報道，并且制作工藝 和本專利要求也有根本的不同。
[0009] 公開號為CN102373379A的中國專利公開了一種耐化學腐蝕馬氏體不誘鋼的制備 方法，其按重量百分比計算，所含成分如下：C :0.002~0.01% ;Si :0.15~0.45% ;Mn : 0.3~1.5%;P:《0.02%;S:《 0.005%;Cr:16~17.8%;Ni:2.5~5.0%;V:0.03〇/〇~ 0.15% ;Mo :1.5~0.30%;0《0.005%。該不誘鋼具有耐高溫和耐磨的優點，但達不到高溫 爐膽的使用要求。
[0010] 公開號為CN102260826A的中國專利公開了一種耐高溫馬氏體不誘鋼及其制造方 法，其按重量百分比計算，所含成分如下:C :0.11~0.15% ;Si :《0.!% ;Mn :0.5~0.8〇/〇 ;P 0.01% ;S 0.005% ;Cr :9.8~11.5% ;Ni :0.6~0.8% ;V:0.13%~0.23% ;A1 《0.01%;Nb:0.09~0.15%;W:0.25~0.4%;N:0.05~0.08%;Mo:1.00~1.30%;0《 0.005〇/〇。 該不誘鋼具有耐高溫和低溫強度高等優點，但達不到高溫爐膽的耐高溫蠕變及耐氧化使用 要求。
【發明內容】
[0011] 本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種耐高溫爐膽用奧 氏體不誘鋼板巧的制作工藝，該板巧所用的鋼種可W提高比310S耐熱不誘鋼更好的耐高溫 蠕變性能及抗氧化性能，可W在l〇〇〇°CW上使用時間更長；同時采用該工藝生產該鋼種可 W節約成本、降低能耗，提高經濟效益的同時，綠色環保。
[0012] 本發明解決上述問題所采用的技術方案是：1、一種耐高溫爐膽用奧氏體不誘鋼板 巧的制作工藝，其特征在于:步驟如下： 一、 Consteel電爐冶煉不誘鋼母液，母液出鋼成分按質量百分比組成為:C>1.0%;Si< 1.0%; Cr《2%; Ni : 25~35%; P<0.01 %; W: 3~5%，余量為化；出鋼溫度控制在1580~1630°C; 二、 采用中頻爐冶煉高碳銘鐵； Ξ、將Consteel電爐母液和中頻爐高碳銘鐵鋼液勾兌后兌入A0D爐冶煉，冶煉后出鋼溫 度控制在1550~1630°C之間，然后兌入LF爐進行精煉及添加微合金元素，不誘鋼溶液成分 最終調整為：按質量百分比組成為:吐:24~26 %，Ni:19~21 %，Si:0.3~0.8 %，C:0.02~ 0.06 %，Mn:1.0~1.5%，W:1.5~2.5%，N《0.2%，P《0.04%，8《0.03%，余量為Fe;成分、溫 度合格后吊包至連鑄臺，LF爐吊包溫度控制在1500~1520°C之間，然后通過連鑄機把該不 誘鋼溶液連鑄成厚度160~220mm板巧。
[0013] 本發明所述的中頻爐高碳銘鐵鋼液含銘量大于50%。
[0014] 本發明步驟一中，母液出鋼成分按質量百分比組成為：C : 1.9 %、S i : 0.3 %、P : 0.005%、Cr: 1.25%、W:4. l%、Ni :30%，余量為化。
[0015] 本發明步驟一中，Cons tee 1電爐出鋼溫度為1595 °C。
[0016] 本發明步驟一中，A0D爐出鋼溫度為1570°C。
[0017]本發明步驟；中，不誘鋼溶液成分的銘儀當量比控制在0.9~1.1之間。
[0018] 本發明步驟Ξ中，不誘鋼溶液成分按質量百分比組成為:C:0.025%、化:24.5%、Si : 0.45%、Ni : 20.1%、Mn: 1.5%、W: 2.01、N:0.08%、P:0.018%、S:0.0005%，余量為化。
[0019] 本發明步驟Ξ中，不誘鋼溶液成分按質量百分比組成為:Cr:25 %，Ni:201 %，Si: 0.55 %，C:0.045 %，Mn:1.25 %，W:2.0 %，N:0.1%，P:0.02%，S:0.015%，余量為化。
[0020] 本發明與現有技術相比，具有W下優點和效果： UConsteel電爐具有連續加料、連續預熱、連續烙化、連續冶煉的特點，它具有冶煉周 期短、冶煉能耗低、噪音小、投資成本低等優點，并且在煉鋼領域是一種具有較強生命力和 競爭力的電爐冶煉先進技術，但是采用Consteel電爐冶煉耐高溫爐膽用奧氏體不誘鋼運種 高儀、高銘及含鶴不誘鋼母液還沒有先例，而且冶煉運種高儀、高銘及含鶴不誘鋼母液時把 憐含量控制在0.01 W下還是相當困難的。
[0021] 根據Consteel的冶金特點，本發明通過調整工藝參數不僅能采用Consteel電爐冶 煉耐高溫爐膽用奧氏體不誘鋼母液，而且可W降低電耗、縮短冶煉周期，憐含量控制在 O.OP/〇W 下。
[0022] 2、Cr鐵素體形成元素，改善材料的耐腐蝕性，提高合金的強度和耐高溫氧化性能， 適當控制Cr元素的含量有利于控制銘儀當量比，進而有利于控制該雙相不誘鋼的熱加工塑 性，本發明中銘的含量控制在24%《Cr《26%，優先選24%《Cr《25%。
[0023] Μ是奧氏體形成元素，儀可W將奧氏體降低范圍擴大到低溫區，儀可W提高初性 和延展性，使之便于加工、制造和焊接，增強抗酸的腐蝕，保持純化膜的能力及在腐蝕介質 中的抗腐蝕能力，作為優先選20%《儀《21 %。
[0024] C是奧氏體形成元素，一定程度上代替儀，促進奧氏體并穩定奧氏體，當碳含量過 高時，W和銘生成碳化銘，不誘鋼的耐腐蝕性和初性惡化，為了確保不誘鋼的耐腐蝕性，一 般控制在0.02-0.06%，優選選0.02-0.03〇/〇。
[0025] Si是鐵素體形成元素并起到穩定鐵素體的作用，也起到脫氧添加劑，改善焊接流 動性，娃含量過高時有增加中間相析出的趨勢和降低腳農度，優先選0.3%《Si《0.60%。
[0026] Μη是奧氏體形成元素和穩定奧氏體的作用，在一定程度上可W取代儀，獲得奧氏 體組織，同時提高氮固溶度，進而提高氮的含量，過高的儘對材料的耐腐蝕形不利，且促進 金屬相的形成，影響沖擊初性和耐腐蝕性能。儘含量優先選1 .〇%《Μη《1.3%。
[0027] W是鐵素體形成元素，并且可W提高高溫強度和耐高溫蠕變性能，但過多加入會造 成脆性相的析出，作為優選1.5%《W《2.0%。
[0028] N是穩定的奧氏體元素，改善鋼的耐腐蝕性，改善鋼的強度。改善材料的焊接性能， 但過高氮含量降低材料的熱加工塑性，過低的氮含量又會降低銘的含量，對材料的耐腐蝕 性能不利，優先地控制在N《0.1%。
[0029] P是有害元素，偏析在晶界或相界中，對材料的耐腐蝕性和熱加工性能不利，優選 控制在0.02%W下。
[0030] S是有害元素，易和儘形成硫化儘降低材料的熱加工性，和巧形成巧硫化物，對抗 腐蝕性能有害，優先控制在ο. 001% W下。
【具體實施方式】
[0031] 下面通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，W下實施例是對本發明的解釋而 本發明并不局限于W下實施例。
[0032] 本發明實施例所述的耐高溫爐膽用奧氏體不誘鋼按質量百分比組成為:Cr:24~ 26〇/〇，Ni:19~21 〇/〇，Si:0.3~0.8 〇/〇，C:0.02~0.06 〇/〇，Mn:1.0~1.5 〇/〇，W:1.5~2.5 〇/〇，N《 0.2%，P《0.04%，S《0.03%，余量為化;銘儀當量比控制在0.9~1.1之間。
[0033] 上述耐高溫爐膽用奧氏體不誘鋼板巧的制作工藝為:采用Consteel電爐冶煉不誘 鋼母液，然后和中頻爐的不誘鋼母液勾兌至A0D爐，通過控制A0D爐進行脫碳、脫硫、成分調 整，在到LF爐進行微合金成分調整和微合金添加及溫度控制，待合格后吊鋼包至連鑄進行 板巧生產，即制作工藝為：（Consteel+中頻爐)一 A0D 一 LF 一連鑄。
[0034] 具體步驟如下： 一、 Consteel電爐冶煉不誘鋼母液，母液出鋼成分按質量百分比組成為:C>1.0%;Si< 1.0%; Cr《2%; Ni : 25~35%; P<0.01 %; W: 3~5%，余量為化；出鋼溫度控制在1580~1630°C; 二、 采用中頻爐冶煉高碳銘鐵，并控制中頻爐高碳銘鐵鋼液含銘量大于50%。此處所指 的含銘量為銘的質量百分比。
[0035] Ξ、將Consteel電爐母液和中頻爐高碳銘鐵鋼液勾兌后兌入A0D爐冶煉，冶煉后出 鋼溫度控制在1550~1630°C之間，然后兌入LF爐進行精煉及添加微合金元素，不誘鋼溶液 成分最終調整為：按質量百分比組成為：燈：24~26 %，Ni:19~21 %，Si:0.3~0.8 %，C: 0.02~0.06 %，Mn:1.0~1.5%，W:1.5~2.5%，N《0.2%，P《0.04%，S《0.03%，余量為化；成 分、溫度合格后吊包至連鑄臺，LF爐吊包溫度控制在1500~1520°C之間，然后通過連鑄機把 該耐高溫爐膽用奧氏體不誘鋼溶液連鑄成厚度160~220mm板巧。
[0036] 實施例： 一、Consteel電爐冶煉不誘鋼母液，母液出鋼成分按質量百分比組成為：C:1.9%、Si: 0.3%、P: 0.005%、Cr: 1.25%、W: 4.1、Ni : 30%，余量為化；出鋼溫度為 1595°C。
[0037] 二、把成分合格的Consteel母液和中頻爐高碳銘鐵鋼液先后出鋼到鴨嘴包內混 合，混合后再兌入到A0D爐中進行吹氧脫碳、吹氮，還原期加侶深脫氧及成分調整，出鋼溫度 為157(TC;成分合格后兌入到LF爐進行精煉及微合金加入，不誘鋼溶液成分按質量百分比 最終調整為：C: 0.025%、Cr: 24.5%、Si : 0.45%、Ni : 20.1%、Mn: 1.5%、W: 2.01、N: 0.08%、P: 0.018%、S: 0.0005%，余量為化;通過連鑄機將該不誘鋼溶液連鑄成厚度為198mm鑄巧。
[0038] 本發明實施例所述的耐高溫爐膽用奧氏體不誘鋼的12個實施例(A1~A12)見表1 (各組分均為質量百分比）。
[0039] 表1。
[0040] 此外，需要說明的是，上述的本發明實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉 例說明，而并非是對本發明的實施方式的限定，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部 件的形狀、所取名稱等可W不同。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上 還可W做出其他不同形式的變化和變動。運里無法對所有的實施方式予W窮舉。凡是屬于 本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。
【主權項】
1. 一種耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝，其特征在于:步驟如下： 一、 Con s t e e 1電爐冶煉不銹鋼母液，母液出鋼成分按質量百分比組成為:C > 1 · 0%; S i < 1 · 0%; Cr彡 2%; Ni : 25~35%; P<0 · 01 %; W: 3~5%，余量為Fe;出鋼溫度控制在 1580~1630°C; 二、 采用中頻爐冶煉高碳鉻鐵； 三、 將Consteel電爐母液和中頻爐高碳鉻鐵鋼液勾兌后兌入A0D爐冶煉，冶煉后出鋼溫 度控制在1550~1630°C之間，然后兌入LF爐進行精煉及添加微合金元素，不銹鋼溶液成分 最終調整為：按質量百分比組成為:Cr:24~26 %，Ni:19~21 %，Si:0.3~0.8 %，C:0.02~ 0.06%，]^:1.0~1.5%，￥:1.5~2.5%小彡0.2%，？彡0.04%，5彡0.03%，余量為卩6 ;成分、溫 度合格后吊包至連鑄臺，LF爐吊包溫度控制在1500~1520°C之間，然后通過連鑄機把該不 銹鋼溶液連鑄成厚度160~220_板坯。2. 根據權利要求1所述的耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝，其特征在于:所 述的中頻爐高碳鉻鐵鋼液含鉻量大于50%。3. 根據權利要求1所述的耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝，其特征在于:步 驟一中，母液出鋼成分按質量百分比組成為：C: 1.9 %、S i : 0.3 %、P: 0.0 0 5 %、C r: 1.2 5 %、W: 4.1%、附：30%，余量為卩〇。4. 根據權利要求1所述的耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝，其特征在于:步 驟一中，Consteel電爐出鋼溫度為1595°C。5. 根據權利要求1所述的耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝，其特征在于:步 驟一中，A0D爐出鋼溫度為1570°C。6. 根據權利要求1所述的耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝，其特征在于:步 驟三中，不銹鋼溶液成分的鉻鎳當量比控制在0.9~1.1之間。7. 根據權利要求1或6所述的耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝，其特征在 于：步驟三中，不銹鋼溶液成分按質量百分比組成為：C:0.025%、Cr: 24.5%、Si :0.45%、Ni : 20· 1%、Mn: 1 ·5%、W:2·01、Ν:0·08%、P:0·018%、S:0·0005%，余量為Fe。8. 根據權利要求1或6所述的耐高溫爐膽用奧氏體不銹鋼板坯的制作工藝，其特征在 于：步驟三中，不銹鋼溶液成分按質量百分比組成為：Cr:25 %，Ni:201 %，Si:0.55 %，C: 0.045 %，Mn:1.25 %，W:2.0 %，10.1%，卩：0.02%，5:0.015%，余量為卩6。
【文檔編號】C22C38/02GK106011680SQ201610354858
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】顏海濤, 楊振, 申鵬, 李 杰, 楊賽, 劉曉亞
【申請人】振石集團東方特鋼有限公司