一种提高矿热炉水冷套抗腐蚀性能的无磁钢制造技术

本发明专利技术属于无磁钢技术领域，涉及一种提高矿热炉水冷套抗腐蚀性能的无磁钢；化学成分按重量百分数包括：C：0.16%~0.18%，Si：0.95%

A non-magnetic steel for improving the corrosion resistance of water-cooled jacket of submerged arc furnace

【技术实现步骤摘要】
一种提高矿热炉水冷套抗腐蚀性能的无磁钢


[0001]本专利技术属于无磁钢
，涉及一种提高矿热炉水冷套抗腐蚀性能的无磁钢。

技术介绍

[0002]矿热炉是通过电能实现矿石融化与还原的高耗能冶炼装备，“低电压、超大电流”释放热能的同时会产生极强的交变磁场，对电炉短网、把持系统和烟罩顶盖周边1.5m以内的铁磁零部件产生极大的涡流效应，而导致电能损耗。现有技术中采用无磁耐热耐磨的无磁钢材料制作矿热炉的炉体，进料管等部件。无磁钢是稳定的奥氏体组织，无磁性能稳定，磁导率很低；在低温
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190度到高温900度不发生相变和析出物。但是，对于矿热炉水冷套用现有的无磁钢制作之后，存在腐蚀裂纹的问题，因为在水冷套内不断有氯离子的渗透，导致对无磁钢产生多种类的酸腐蚀。铁磁零部件运行4个月时，保护屏外板靠近焊缝部位出现开裂并发生漏水事故，对外板贴近焊缝的部位进行取样，并对裂纹缺陷进行相关分析，图1为样品的宏观形貌照片，样品尺寸约为 100*200mm，样品下沿靠近焊缝，样品表面腐蚀、氧化严重，经砂轮轻轻打磨，对表面进行简单处理后，露出了金属基体，可看到表面普遍存在腐蚀坑和微细裂纹缺陷。样品下沿的左侧部位（靠近焊缝处），切取了2块大小为 30*30mm 试样，分别对表面和截面抛光后，进行金相（图2）和电镜、能谱分析。可见，表面裂纹呈树枝状分布，一条主干裂纹及若干分支裂纹，裂纹深度大于1.0mm。所以，用于矿热炉水冷套的耐热无磁钢板开裂，是属于应力腐蚀开裂。
[0003]现有无磁钢应用于水冷铁磁零部件的制作，受服役环境及材料应力的共同影响，易在焊缝周边产生应力腐蚀裂纹，目前推广应用并不成熟。应力腐蚀为矿热炉用无磁钢在应用服役环境中裂纹萌生和扩展的主要原因，这与其服役环境的腐蚀性元素及制备工艺的残余应力有关，服役环境中存在大量的Cl离子，腐蚀介质会导致试样表面出现腐蚀坑等缺陷，而腐蚀坑处容易产生局部应力集中，加速裂纹的萌生；同时，腐蚀坑周围的微裂纹尖端会发生电池反应导致阳极金属发生溶解，产生的金属阳离子会发生水解反应，生成大量的H离子，使得腐蚀坑内的pH值降低，CI离子在微裂纹尖端富集，从而增加了应力腐蚀的速度，增加了裂纹萌生及扩展的可能性。

技术实现思路

[0004]本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种提高矿热炉水冷套抗腐蚀性能的无磁钢，解决用于矿热炉水冷套的无磁钢在氯离子等的酸腐蚀下易被腐蚀开裂的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。
[0006]一种提高矿热炉水冷套抗腐蚀性能的无磁钢，化学成分按重量百分数包括：C：0.16%~0.18%，Si：0.95%
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1.15%，Mn：23.5%~24.6%，P+S≤0.03%，A1：2.5%~3.6%，Mo：0.4%~0.5%，Ti：0.03~0.05%，Cr：0.8%~1.1%，Ti：0.02%~0.15%，其余为Fe及不可避免杂质。
[0007]优选的，化学成分中还包括石墨烯：0.05%~0.1%。
[0008]优选的，所述无磁钢的化学成分按重量百分数包括：C：0.16%~0.18%，Si：0.95%
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1.02%，Mn：23.5%~23.9%，P+S≤0.02%，A1：2.5%~3.6%，Mo：0.44%~0.46%，Ti：0.03~0.05%，Cr：0.9%~1.1%，Ti：0.05%~0.1%，石墨烯：0.06%~0.08%，其余为Fe及不可避免杂质。
[0009]更优的，所述无磁钢的化学成分按重量百分数包括：C：0.17%，Si：0.98%，Mn：23.7%，P：0.005%，S：0.015%，A1：3%，Mo：0.45%，Ti：0.04%，Cr：1.1%，Ti：0.07%，石墨烯：0.07%，其余为Fe及不可避免杂质。
[0010]优选的，所述无磁钢的屈服强度490MPa～520MPa。
[0011]优选的，所述无磁钢的抗拉强度为680MPa～720MPa。
[0012]优选的，所述无磁钢的延伸率为40
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55%。
[0013]本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：1、在650℃ 50小时，900℃ 140小时后抗磁性能仍保持稳定在1.06高/奥，完全满足矿热炉的抗磁要求。
[0014]2、在650℃、900℃时抗氧化性为Ⅱ级，能够满足在水冷条件下矿热构件的高温工作要求。
[0015]3、在900℃ 400小时后，金相无碳化析出，无新相出现，无晶间腐蚀，沿着或紧挨着金属的晶粒边界在1年以上的使用过程中不发生腐蚀、裂纹缺陷。
[0016]4、韧性好，金相组织为奥氏体，可直接采用火焰切割，方便易行；相同材料焊接、与碳钢不锈钢焊接不易产生裂纹和其它缺陷，具有较好的可焊性。
[0017]5、本专利技术所述的无磁钢的传热系数高于现有无磁钢，更利于做水冷构件，使用周期较一般无磁钢和不锈钢更长久。
[0018]6、本专利技术所述的无磁钢的抗磁性能好，抗裂性能极好。
[0019]综上所述，在矿热炉水冷套的制造中，使用本专利技术所述的无磁钢比现有无磁钢和不锈钢具有更突出的抗腐蚀性能，有效抵抗水中氯离子的酸性腐蚀，解决用于矿热炉水冷套的无磁钢在氯离子等的酸腐蚀下易被腐蚀开裂的问题。
附图说明
[0020]图1 为现有矿热炉水冷套无磁钢样品在使用6个月之后的宏观形貌图。
[0021]图2为图1中局部裂纹的形貌图。
[0022]图3为本专利技术所述矿热炉水冷套无磁钢样品在使用1年之后的形貌图。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合实施例及附图详细说明本专利技术的技术方案，但保护范围不被此限制。
[0024]碳在钢中的主要作用是提高钢的强度和平衡奥氏体组织，随着钢中碳含量的增加，钢材的强度随之提高，但韧性和塑性却降低。由于该钢要求强度高，韧性也要求高，因而钢中碳含量不宜太高，碳含量为0.16%~0.18%，较低C含量有利于改善焊接性能，同时大大降低无磁结构钢的线膨胀系数。
[0025]锰是稳定化奥氏体主要元素，可细化钢的组织，从而提高材料的强度，并提高钢的
耐磨性，Mn同时又是冷加工硬化元素，强化效果非常明显，含量为23.5%~24.6%。另外，锰还有脱氧固定硫的作用，可阻止因生成FeS而导致热脆现象。
[0026]铝能有效抑制 γ一ε马氏体相变，从而使奥氏体组织更加稳定。同时由于Al也是一种耐热性的元素，高温状态下会使钢的表面形成一种致密耐高温氧化膜（Al2O3或AlN），工件高温寿命大幅度延长。除以上2种作用，Al还具有细化晶粒，以及提高韧性的作用，含量为2.5%~3.6%。可有利于降低钢材表面硬化现象，同时有利于机械冷加工。
[0027]钢中加入钼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高矿热炉水冷套抗腐蚀性能的无磁钢，其特征在于，化学成分按重量百分数包括：C：0.16%~0.18%，Si：0.95%
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1.15%，Mn：23.5%~24.6%，P+S≤0.03%，A1：2.5%~3.6%，Mo：0.4%~0.5%，Ti：0.03~0.05%，Cr：0.8%~1.1%，Ti：0.02%~0.15%，其余为Fe及不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的一种提高矿热炉水冷套抗腐蚀性能的无磁钢，其特征在于，化学成分中还包括石墨烯：0.05%~0.1%。3.根据权利要求2所述的一种提高矿热炉水冷套抗腐蚀性能的无磁钢，其特征在于，所述无磁钢的化学成分按重量百分数包括：C：0.16%~0.18%，Si：0.95%
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1.02%，Mn：23.5%~23.9%，P+S≤0.02%，A1：2.5%~3.6%，Mo：0.44%~0.46%，Ti：0.03~0.05%，Cr...

【专利技术属性】
技术研发人员：逯金明，李亚玲，刘忠，
申请(专利权)人：山西隆达锦康新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：