一种高钼高氮钢及其板坯连铸工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高钼高氮钢，其除了Fe以外还含有质量百分比如下的下述化学元素：0<C≤0.02％，0<Si≤1.0％，0<Mn≤4.0％，Cr：18～25％，Ni：21～28％，W≤1.0％，Mo+W：4～10％，N：0.2～1.2％，Cu：0.01～4.0％，以及细化晶粒元素，其中细化晶粒元素为下述两类的至少其中一类：(a)化学元素周期表中57～71号稀土元素中的至少一种，其总含量为0.001～0.2％；(b)Al、B、Ca、Mg、Nb、Ti、V、Y、Zr中的至少一种，其总含量为0.001～0.5％。相应地，本发明专利技术还公开了上述高钼高氮钢的板坯连铸生产工艺。本发明专利技术所述的高钼高氮钢采用合理的化学成分和工艺设计，具有优异的质量和性能，在1000～1300℃下的断面收缩率为70～85％，在1000～1300℃下的拉伸强度为50～100MPa，其在80℃、38％湿法磷酸中的腐蚀率为2～20g/(m2·

【技术实现步骤摘要】
一种高钼高氮钢及其板坯连铸工艺


[0001]本专利技术涉及一种金属材料及其板坯连铸工艺，尤其涉及一种合金钢及其板坯连铸工艺。

技术介绍

[0002]高氮高钼合金中含有氮、钼、镍、铜等元素，其冶炼加工工艺比较困难，易产生偏析、开裂。高氮高钼合金是合金钢生产工艺要求最高、难度最大的品种，相应地，它也是钢厂工艺技术水平的集中体现。
[0003]随着近年来市场需求的快速增长，对于高氮高钼合金钢类产品的需求也迅速提升，尤其国家在石油石化、核电火电、清洁能源、船舶制造与海洋工程，以及环保等领域方面的关注，使得高氮高钼合金产品的需求表现比以前更加旺盛。目前国内只有太钢有过少量试制品投放市场，基本全部依赖于进口，其中以日本冶金为主，奥托昆普和美国SMC次之。欧美系以奥托昆普为例，“质优价高”是其显著特点。
[0004]随着世界钢铁冶金生产逐步将连铸技术应用到高合金钢的生产中，国外先进企业已采用板坯连铸机生产特殊合金产品，并取得显著的成功。然而，高钼高氮合金熔点低于1400℃，比碳钢熔点低100℃左右，该类合金塑性差、连铸冷却过程中析出中间相，因此极易产生裂纹。
[0005]基于此，期望获得一种高钼高氮合金及其板坯连铸工艺，采用该板坯连铸工艺，可以保证制得高钼高氮合金的性能和质量，大幅度提高生产效率，大幅降低生产成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种高钼高氮钢，该高钼高氮钢在1000～1300℃下的断面收缩率可以为70～85％，并且在1000～1300℃下的拉伸强度可以为50～100MPa，其在80℃、38％湿法磷酸中的腐蚀率为2～20g/(m2·
h)，因此其具有优异的性能和质量。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高钼高氮钢，其除了Fe以外还含有质量百分比如下的下述化学元素：
[0008]0<C≤0.02％，0<Si≤1.0％，0<Mn≤4.0％，Cr：18～25％，Ni：21～28％，W≤1.0％，Mo+W：4～10％，N：0.2～1.2％，Cu：0.01～4.0％，以及细化晶粒元素，其中细化晶粒元素为下述两类的至少其中一类：
[0009](a)化学元素周期表中57～71号稀土元素中的至少一种，其总含量为0.001～0.2％；
[0010](b)Al、B、Ca、Mg、Nb、Ti、V、Y、Zr中的至少一种，其总含量为0.001～0.5％。
[0011]进一步地，在本专利技术所述的高钼高氮钢中，其各化学元素质量百分比为：
[0012]0<C≤0.02％，0<Si≤1.0％，0<Mn≤4.0％，Cr：18～25％，Ni：21～28％，W≤1.0％，Mo+W：4～10％，N：0.2～1.2％，Cu：0.01～4.0％，细化晶粒元素，余量为Fe及其他不可避免的杂质；其中细化晶粒元素为下述两类的至少其中一类：
[0013](a)化学元素周期表中57～71号稀土元素中的至少一种，其总含量为0.001～0.2％；
[0014](b)Al、B、Ca、Mg、Nb、Ti、V、Y、Zr中的至少一种，其总含量为0.001～0.5％。
[0015]在本专利技术所述的高钼高氮钢中，各化学元素的设计原理如下所述：
[0016]C：在本专利技术所述的高钼高氮钢中，碳属于扩大奥氏体区元素，由于碳元素在富镍合金中的溶解度很低，极易形成碳化物，会影响合金性能，因此钢中的碳含量越低越好。基于此，在本专利技术所述的高钼高氮钢中控制C的质量百分比为0<C≤0.02％。
[0017]Si：在本专利技术所述的高钼高氮钢中，硅一般由原材料和合金料带入。硅元素具有稳定碳化物和有害金属间相的作用，其在钢中的含量不宜过高，必须严格控制钢中硅元素含量。基于此，在本专利技术所述的高钼高氮钢中控制Si的质量百分比为0<Si≤1.0％。
[0018]在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，Si的质量百分比可以控制为0<Si≤0.8％。
[0019]Mn：在本专利技术所述的高钼高氮钢中，锰可以代替钢中镍，其能够降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。但是，需要注意的是，锰在提高钢的耐腐蚀性能方面，作用不大，形成的氧化膜的防护作用也很低。基于此，在本专利技术所述的高钼高氮钢中控制Mn的质量百分比为0<Mn≤4.0％。
[0020]Ni：在本专利技术所述的高钼高氮钢中，镍元素的主要作用是形成奥氏体晶体结构，从而可以有效改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等属性。基于此，为了使超低碳含镍合金要获得纯奥氏体组织，在本专利技术所述的高钼高氮钢中控制Ni的质量百分比在21～28％之间。
[0021]在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以控制Ni的质量百分比在22～26％之间。
[0022]Cr：在本专利技术所述的高钼高氮钢中，铬元素是使镍元素在氧化性介质中具有良好耐蚀性的唯一合金元素，钢中添加适量的铬元素，可以有效提高合金的耐酸、耐盐及抗氧化性，合金的耐蚀性随铬含量的提高而增加。基于此，在本专利技术所述的高钼高氮钢中控制Cr的质量百分比在18～25％之间。
[0023]在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，Cr的质量百分比可以控制在20～24％之间。
[0024]Mo、W：在本专利技术所述的高钼高氮钢中，钼主要可以改善镍元素在还原性介质中的耐蚀性，钼元素可以强烈提高含镍合金的耐点蚀和缝隙腐蚀性能。相应地，在本专利技术高钼高氮钢中，钨元素的行为类似于钼元素，其主要可以有效改善合金耐点蚀和耐缝隙等局部腐蚀性能。但是，需要注意的是，若合金中钼和钨元素含量过高时，热、冷加工都会变得比较困难，在酸洗氧化皮时，起皮或过酸现象较多。基于此，综合考虑钼和钨元素对含镍合金的有益作用和不利影响，在本专利技术所述的高钼高氮钢中控制W的质量百分比为W≤1.0％。相应地，在控制单一W元素含量的同时，还控制Mo+W的质量百分比在4～10％之间。
[0025]在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，可以控制W的质量百分比为W≤0.8％，Mo+W的质量百分比可以控制在5～8％之间。
[0026]N：在本专利技术所述的高钼高氮钢中，氮元素可以代替钢中镍，氮可明显改善合金的耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能，考虑到常压下氮合金化的生产难度，在本专利技术所述的高钼高氮
钢中控制N的质量百分比在0.2～1.2％之间。
[0027]在一些优选的实施方式中，为了得到更好的实施效果，N的质量百分比可以控制在0.2～1.0％之间。
[0028]Cu：在本专利技术所述的高钼高氮钢中，合金中加入适量的铜元素可以有效提高含镍合金的强度和硬度，提高导热系数以及在还原性介质中的耐蚀性。但是，需要注意的是，若钢中铜元素含量过高，会降低钢在氧化性介质中的耐蚀性以及钢在空气中的抗氧化性。基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高钼高氮钢，其特征在于，其除了Fe以外还含有质量百分比如下的下述化学元素：0<C≤0.02％，0<Si≤1.0％，0<Mn≤4.0％，Cr：18～25％，Ni：21～28％，W≤1.0％，Mo+W：4～10％，N：0.2～1.2％，Cu：0.01～4.0％，以及细化晶粒元素，其中细化晶粒元素为下述两类的至少其中一类：(a)化学元素周期表中57～71号稀土元素中的至少一种，其总含量为0.001～0.2％；(b)Al、B、Ca、Mg、Nb、Ti、V、Y、Zr中的至少一种，其总含量为0.001～0.5％。2.如权利要求1所述的高钼高氮钢，其特征在于，其各化学元素质量百分比为：0<C≤0.02％，0<Si≤1.0％，0<Mn≤4.0％，Cr：18～25％，Ni：21～28％，W≤1.0％，Mo+W：4～10％，N：0.2～1.2％，Cu：0.01～4.0％，细化晶粒元素，余量为Fe及其他不可避免的杂质；其中细化晶粒元素为下述两类的至少其中一类：(a)化学元素周期表中57～71号稀土元素中的至少一种，其总含量为0.001～0.2％；(b)Al、B、Ca、Mg、Nb、Ti、V、Y、Zr中的至少一种，其总含量为0.001～0.5％。3.如权利要求2所述的高钼高氮钢，其特征在于，在其他不可避免的杂质中：P≤0.040％，并且/或者S≤0.030％。4.如权利要求3所述的高钼高氮钢，其特征在于，在其他不可避免的杂质中：P≤0.020％，并且/或者S≤0.020％。5.如权利要求1或2所述的高钼高氮钢，其特征在于，其各化学元素质量百分含量还满足下列各项的至少其中之一：0<Si≤0.8％；Cr：20～24％；Ni：22～26％；W≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮亮，徐正其，王迎春，徐国栋，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：