一种马氏体耐热钢及其冶炼方法技术

本发明专利技术公开了一种马氏体耐热钢及其冶炼方法，涉及冶金技术领域，所述冶炼方法包括如下步骤：S1、设计马氏体耐热钢的配料成分；S2、将返回废钢按S1中配料成分要求加入中频炉内，融化后获得钢水；所述加入中频炉内的废钢以重量百分比计要求为：C：1.0％～1.7％；钢水过热度≤70℃；S3、将S2中钢水进行AOD吹炼，调整成分；S4、将S3中钢水进行LF冶炼，调整成分、温度；S5、将S4中钢水进行VD冶炼，脱气、调整成分、吊包出钢、模铸浇铸成锭。本发明专利技术提供一种以钒、钼、氮作为抗高温蠕变元素的马氏体耐热钢及其冶炼方法，实现工业化条件下制备的马氏体耐热钢具有高纯净度以及凝固组织均匀性的优点。钢具有高纯净度以及凝固组织均匀性的优点。钢具有高纯净度以及凝固组织均匀性的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种马氏体耐热钢及其冶炼方法


[0001]本专利技术涉及冶金
，尤其涉及一种航空、舰船燃机用马氏体耐热钢及其冶炼方法。

技术介绍

[0002]马氏体耐热不锈钢现广泛用于航空发动机的高压压气机盘和转子叶片等重要部件，同时应用于燃气轮机关键构件，马氏体耐热钢作为一种在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性。耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。目前，对于舰船燃机马氏体耐热钢使用寿命需达往往到100000h～200000h，这对材料的纯净度以及凝固组织均匀性提出极高要求。
[0003]申请号为CN202011482339.1的专利，公开了“一种马氏体耐热钢的冶炼方法”，其冶炼方法包括：EAF电炉冶炼+LF精炼+VD真空处理+模铸钢锭+钢锭锻造成自耗电极+电渣重熔的工艺流程，通过精确内控钢的化学成分、严格控制气体含量、提升钢的纯净度、大幅度改善W的偏析，生产出的G115满足CSTM 00017
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2017、Q/OAPD 2753
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2017和Q/OAPD 2253
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2017等标准。已通过相关用户的严格性能评价和焊接评价，采用该冶炼方法生产的G115，完全具备了在630℃超超临界机组工程化应用的条件。
[0004]申请号为CN201910203172.1的专利，公开了“一种耐高温耐蒸汽耐腐蚀锅炉用钢及其制备方法”，其钢的成分以重量百分比计为：C：0.07％～0.14％、Si：0.20％～0.45％、Mn：0.30％～0.65％、Cr：10.0％～11.50％、W：1.50％～2.50％、V：0.15％～0.3％、Nb：0.04％～0.10％、Co：2.50％～3.50％、Mo：0.25％～0.60％、Ni：0.20％～0.50％、N：0.040％～0.100％、Cu：0.30％～1.70％、B：0.0005％～0.005％、P≤0.015％、S≤0.008％，其余部分为Fe及杂质。制备方法包括如下步骤：(1)铸锭过程；(2)加热过程；(3)热轧过程；(4)热处理；(5)冷却。该方法可以提升最高使用温度，提高最高蒸汽运行温度，具有优异的强韧性、耐高温持久强度、抗蒸汽氧化腐蚀性能、抗氧化性能和抗蠕变断裂强度，能够满足超临界和超超临界火电机组过热器管、主热蒸汽管道、再热器等高温承压部件对高温高压苛刻服役环境下的性能要求。
[0005]申请号为CN201910049001.8的专利，公开了“一种超高参数汽轮机关键热端部件用新型耐热钢”，该新型耐热钢，以重量百分数计，含有：C：0.02％～0.08％，Cr：8.00％～10.00％，Co：2.0％～4.0％，W：2.0％～4.0％，Mo：0.10％～0.80％，V：0.10％～0.30％，Ni：0.30％～0.70％，Nb：0.05％～0.15％，N：0.010％～0.050％，B：0.010％～0.030％，稀土元素：0.1％～1.0％，Si：≤0.10％，Mn：0.10％～1.00％，余量由Fe及不可避免的杂质。该耐热钢属于马氏体耐热钢，具有良好的高温性能和抗氧化性能，从而提高蒸汽轮机的温度参数，
有助于提高汽轮机的发电效率。
[0006]申请号为CN201210378217.7的专利，公开了“Fe
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Cr
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Co
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W
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Mo马氏体耐热钢及其制造方法”，其化学组成以重量百分比为：C：0.08％～0.12％，Cr：11.0％～16.0％，Co：3.5％～10.0％，W：2.0％～5.5％，Mo：0.3％～1.5％，V：0.1％～0.5％，Nb：0.03％～0.15％，Cu：0.5％～1.5％，Si≤1.0％，Mn≤1.0％，N：0.04％～0.06％，B：0.002％～0.004％，余量为Fe和不可避免的杂质。工艺参数为：钢锭开坯温度1150℃，终锻温度≥950℃，开轧温度1150℃，终轧温度≥950℃，正火温度750℃～790℃。该申请的优点在于，在高温燃气和蒸汽腐蚀环境中具有优异的高温强度和抗氧化性能。
[0007]申请号为CN201910933237.8的专利，公开了“一种超超临界高氮马氏体铸钢及其制备方法”，所述铸钢的主要成分重量百分比为：C：0.005％～0.05％；N：0.04％～0.65％；Cr：8.0％～12.0％；W：3.5％～6.5％；Co：3.5％～4.5％；Mo：0.5％～1.5％；V：0.4％～0.8％；Nb：0.01％～0.15％；Mn：0.03％～0.80％；Si：0.02％～0.10％；Ni：0.005％～0.04％；Hf：0.01～0.10％；La+Ce：0.008％～0.10％；Fe：余量。其主要是通过降低碳元素，增加氮元素的含量，通过氮化物强化来提高耐热铸钢的高温性能与抗氧化性能；适量的微量元素Hf以及稀土元素La+Ce改善了钢的组织，保证最终获得完全的马氏体组织。加压真空感应结合加压电渣重熔的制备工艺有效增大了钢中氮的固溶度，也使钢锭组织更加均匀致密。
[0008]以上目前公开的马氏体耐热钢的冶炼技术中，大部分是以W、Nb作为合金元素添加到马氏体耐热钢中，且在工业化大生产和工程应用中存在比较多的问题，比如在铁素体控制、纯净度控制以及凝固组织均匀性等方面均难以达到燃机用材标准。

技术实现思路

[0009]本专利技术目的在于提供一种马氏体耐热钢及其冶炼方法，具体提供一种以钒、钼、氮作为抗高温蠕变元素的马氏体耐热钢及其冶炼方法，实现工业化条件下制备的马氏体耐热钢具有高纯净度以及凝固组织均匀性的优点。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0011]本专利技术提供了一种马氏体耐热钢的冶炼方法，所述方法包括如下步骤：
[0012]步骤S1、设计马氏体耐热钢的配料成分；
[0013]步骤S2、将返回废钢按步骤S1中配料成分要求加入中频炉内，融化后获得钢水；所述加入中频炉内的废钢以重量百分比计要求为：C：1.0％～1.7％；钢水过热度≤70℃；
[0014]步骤S3、将步骤S2中钢水进行AOD吹炼，调整成分；
[0015]步骤S4、将步骤S3中钢水进行LF冶炼，调整成分、温度；
[0016]步骤S5、将步骤S4中钢水进行VD冶炼，脱气、调整成分、吊包出钢、模铸浇铸成锭。
[0017]在一种可能的实施方式中，步骤S1中，所述配料的化学成分以重量百分比计为：C：0.07～0.14％，Si≤0.2％，Mn：0.4～0.9％，Mo：1.5～2.0％，S≤0.02％，P≤0.02％，Cr：11.0～12.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种马氏体耐热钢的冶炼方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1、设计马氏体耐热钢的配料成分；步骤S2、将返回废钢按步骤S1中配料成分要求加入中频炉内，融化后获得钢水；所述加入中频炉内的废钢以重量百分比计要求为：C：1.0％～1.7％；钢水过热度≤70℃；步骤S3、将步骤S2中钢水进行AOD吹炼，调整成分；步骤S4、将步骤S3中钢水进行LF冶炼，调整成分、温度；步骤S5、将步骤S4中钢水进行VD冶炼，脱气、调整成分、吊包出钢、模铸浇铸成锭。2.根据权利要求1所述的马氏体耐热钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S1中，所述配料的化学成分以重量百分比计为：C：0.07～0.14％，Si≤0.2％，Mn：0.4～0.9％，Mo：1.5～2.0％，S≤0.02％，P≤0.02％，Cr：11.0～12.6％，Ni：2.0～3.0％，V：0.2～0.4％，N：0.025～0.04％，B：0.001～0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述的马氏体耐热钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S1中，所述配料成分中控制铬、镍当量比Cr
eq
/Ni
eq
≤2.2；其中，铬当量计算公式为：Cr
eq
＝Cr+1.5Mo+2Si+5V；镍当量计算公式为：Ni
eq
＝Ni+30C+0.5Mn+25N。4.根据权利要求1所述的马氏体耐热钢的冶炼方法，其特征在于，步骤S2中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庭耀，程礼梅，白青青，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：