特别用作催化剂支承物的铁素体不锈钢制造技术

特别适用于催化剂支承结构的抗高温氧化的铁素体不锈钢，如汽车排气管中所装结构的铁素作不锈钢，该不锈钢含有（重量％）：Ｃｒ１２－２５％，Ａｌ４－７％，Ｃ＜０．０３％，Ｎ＜０．０２％，Ｎｉ＜０．２２％，Ｓ＜０．００２％，Ｓｉ＜０．６％，Ｍｎ＜０．４％，选自Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｙ中的一种或几种活性元素，以及至少一种选自Ｚｒ和Ｎｂ的稳定化元素。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抗高温氧化，特别适用于催化剂支承结构，例如装在汽车排气管中的构件的铁素体不锈钢。由铁-铬-铝钢板制造的催化剂支承结构抗高温氧化和形变。采用的该钢必须能在工业生产范围内生产，例如以连续铸造，接着变形从而获得大宽度小厚度的钢带，以便生产板材或箔材。由法国专利C633657已如一种铁铬铝合金FeCrAl，它具有最多为30％的Cr；0.1-1.5％Al，0.05-2％RE(如Ce)，该合金可含Zr和Ti。由欧洲专利EP0429793已知一些含有稀土活性元素，如铈，镧，镨和稳定剂，钛和铌的FeCrAl合金。建议以高含量添加活性元素。推荐以最低磷含量来以改进高含量活性元素合金的热脆性。因此建议比通常不锈钢生产中遇到的磷含量低的最小磷含量。添加稳定剂，如钛以改进该合金的热脆性，在1170℃温度下进行的氧化试验。美国专利4414023也叙述一些含有活性元素铈、镧、镨，和稳定剂如锆和/或铌的FeCrAl合金。添加活性元素以避免氧化层起皮。在Zr≤91(％C/12+％N/14+0.03)的条件下添加作为稳定剂的锆，以跟踪碳化物和氮化物的形式的碳和氮。在Nb≤93(％C/12+％N/14+0.0075)条件下添加铌以改进抗塑性变形。该专利提到了很高的稳定剂含量并要求保护作为最好的抗氧化能力的Zr的稳定作用。它还表明添加几种稳定剂是不合适的。因为这导致此含有单一稳定剂的具有最差抗氧化性合金相似的性能。另外，锆含量范围很宽，从而不能满足催化剂支承物尺寸稳定的所有条件。同样，铌含量也不能获得最佳的抗氧化性。由专利申请EP0480461还知道一种有关于含铝的并具有好的抗氧化性的铁素体钢，在该申请中叙述了铌的存在改进了支承物的抗蠕变性。该抗性是作为氮含量的函数而被确定的，由于铝和/或锆的存在这是不合理的，因为，氮化铝和氮化合物以优先于氮化铌的方式形成的。本专利技术的目的是提供铁素体不锈钢，特别是其在经受温度变化周期和具有改进的抗高温氧化性和拉伸变形的催化剂支承物的应用。本专利技术提供成份(重量％)如下的不锈钢Cr 12-25％Al 4-7％C ＜0.03％N ＜0.02％Ni ＜0.22％S ＜0.002％Si ＜0.6％Mn ＜0.4％选自Ce、La、Nd、Pr、Y中的一种或几种，其含量＜0.08％的活性元素，至少一种选自Zr和Nb的稳定化元素。Zr和或Nb含量满足下列条件对于Zr，91(C％/12+N％/14)-0.1≤Zr≤91(C％/12+N％/14)+0.1对于Nb93×0.8(C％/12)-0.1≤Nb≤93×0.8(C％/12)+0.15，并且Nb＜0.3％对于Zr和Nb91(N％/14)-0.05≤Zr≤91(N％/14)+0.05，和93×0.8(C％/12)-0.05≤Nb≤93X0.8(C％/12)+0.10。本专利技术的其它特征是所说的活性元素选自Ce、La、Nd、Pr中，可以是单独的，也可以是几种的结合，并含在叫做＂混合稀土＂的混合物中。Zr和Nb含量之和低于0.300％，C和N含量之和低于0.04％，Si和Mn含量满足关系式、Si/Mn≥1，对于该组合物中单独使用的稳定化元素Zr而言，最小Al含量满足下列条件4％+6Zr％-91(C％/12+N％/14)。对于该组合物中单独使用的稳定化元素Nb而言，最小Al含量满足下列条件4％+5Nb％-93(C％/12+N％/14)。对于混合的稳定化元素Zr和Nb而言，最小Al含量满足下列条件4％+5(Zr+Nb)-92(C％/12+N％/14)。当将Zr单独加入此组合物中时，活性元素的含量满足下列关系式0.03-0.2(Zr％-91N％/14)≤(Ce+La+Nb+Pr+Y)≤0.08-0.2(Zr％-91N％/14)。当将Nb单独加入到此组合物中时，活性元素含量满足下列关系式0.03-0.025(Nb％)≤(Ce+La+Nd+Pr+Y)≤0.08-0.025(Nb％)。当将Zr和Nb混合加入到此组合物中时，活性元素含量满足下列关系式0.03-0.2(Zr％-91N％/14)-0.025(Nb％)≤(Ce+La+Nd+Pr+Y)≤0.08-0.2(Zr％-91N％/14)-0.025(Nb％)。下面仅以非限制性实施例方式给出的叙述和附图来解释本专利技术。附图说明图1，集合了通过测量含有不同选择稳定化剂含量的转变温度而得到的回弹特征。图2，展示了作为对于不同稳定剂的温度函数的氧化动力学常数的一系列的温度特征。图3，展示了作为活性元素含量函数的一系列延伸率线。图4，展示了在具有确定活性元素含量的组合物中，不同Zr和Nb含量的延伸率方面的一系列特性。符合本专利技术的抗高温氧化的铁素体不锈钢成份(重量％)如下Cr12-25％；Al4-7％；C≤0.03％；N≤0.02％；S≤0.002％；Si≤0.6％；Mn≤0.4％；选自Ce、La、Pr、Nd、Y的一种或多种的活性元素≤0.08％，选自Zr、Nb的一种或两种的稳定化剂≤0.003％。最好，活性元素选自Ce、La、Pr、Nd的一种或多种，这些元素是叫做＂混合稀土＂的混合物的部分。La可用具有十分相似化学性质的Y取代。特别是打算用来以厚度一般小于200μm的钢板制造催化剂支承结构的这种钢必须具有在通常低于1150℃的温度下在几百小时的过程中的抗氧化性。该支承结构必须具有热冷变形能力，也必须满足在氧化期间拉伸变形的特性。根据本专利技术，已找到与稳定元素和活性元素的含量有关的精确的条件。该条件必须满足以轧制带钢形式生产钢的要求，及改进所述的钢的抗氧化性和延伸率的要求。从生产和热态变形的观点出发，已发现添加稳定剂使塑性/脆性转变温度得以降低的有益的作用。但是，稳定元素过量是有害的。根据本专利技术已经表明，基本上将稳定剂含量控制得满足下列条件对于用Zr稳定化的本专利技术钢91(C％/12+N％/14)-0.1≤Zr≤91(C％/12+N％/14)+0.1对于用Nb稳定化的本专利技术钢93×0.8(C％/12)-0.1≤Nb≤93×0.8(C％/12)+0.15并且Nb＜0.3％对于用Zr和Nb稳定化的本专利技术钢91(N％/14)-0.5≤Zr≤91(N％/14)+0.05和93×0.8(C％/12)-0.05≤Nb≤93×0.8(C％/12)+0.10。系数0.8是基于通过Nb在基体中析出Nb的化合物的化学计量分析而得到的系数。图1集合了借助于具有不同含量的选自Zr和Nb的稳定化剂的钢的转变温度而测得的回弹特性横坐标表示游离锆含量△Zr，因此△Zr满足下列关系△Zr％＝Zr％-91(C％/12+N％/14)游离铌的含量△Nb，因此△Nb满足下列关系△Zr％＝Nb％-93×0.8(C％/12)。已经发现在钢的成分中稳定元素过量，和缺少一样，是有害的。所以，必须控制Zr和/或Nb的含量，以便赋予此钢尽可能低的塑性/脆性转变温度。鉴于连续铸造生产工艺，稳定化元素的控制是重要的。不受控制的稳定化可能导致与工业生产不相容的钢坯的脆化。由选择稳定剂的观点出发，将在钢成分中含Zr、或Nb或Ti的钢在选自900-1400℃之间的不同温度下进行氧化实验。该氧化实验包括测量相对于单位表面积S的质量增量△M。与氧化相应的此质量增量满足式(△M/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特别适用于催化剂支承物的抗高温氧化铁素体不锈钢，其组成中含有（重量％）：Ｃｒ １２－２５％Ａｌ ４－７％Ｃ小于０．０３％Ｎ小于０．０２％Ｎｉ小于０．２２％Ｓ小于０．００２％Ｓｉ小于０．６％Ｍｎ小于０．４％ 选自Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｙ中的一种或几种的活性元素，其含量小于０．０８％，至少一种选自Ｚｒ和Ｎｂ的稳定化元素，Ｚｒ和或／Ｎｂ含量满足下列条件：对于Ｚｒ，９１（Ｃ％／１２＋Ｎ％／１４）－０．１≤Ｚｒ≤９１（Ｃ％／１２＋Ｎ％ ／１４）＋０．１对于Ｎｂ９３ｘ０．８（Ｃ％／１２）－０．１≤Ｎｂ≤９３ｘ０．８（Ｃ％／１２）＋０．１５；和Ｎｂ＜０．３％，对于Ｚｒ和Ｎｂ９１（Ｎ％／１４）－０．０５≤Ｚｒ≤９１（Ｎ％／１４）＋０．０５和９３ｘ０．８（Ｃ％ ／１２）－０．０５≤Ｎｂ≤９３ｘ０．８（Ｃ％／１２）＋０．１０。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JM赫尔比林，M曼泰尔，JY考格恩，
申请(专利权)人：尤吉纳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]