一种高Cr高Ni抗氧化耐热钢制造技术

一种高Cr高Ni抗氧化耐热钢，其特点是合金成分以质量％表示为：碳(C)：0.01～0.5％、铬(Cr)：20～35％、铌(Nb)：0.01～3％、硅(Si)：0.015～3％、锰(Mn)：1.0～5.0％、镍(Ni)：10～20％，余量由铁(Fe)及不可避免的杂质组成。本发明专利技术通过适当调整耐热钢的化学成分，在提高其高温强度的同时，明显改善高温抗氧化性能；还采用高纯度冶炼技术，严格控制微量杂质元素S、P，有效预防在耐热钢铸件的制备过程中的二次污染，提高耐热钢铸件制造的合格率，增加生产效率，降低制造成本，在生产高质量耐热钢铸件的前提下，提高产品的市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种耐热钢，特别是涉及一种高Cr高Ni抗氧化耐热钢，属于国际专利 分类表中的C22C38/00(2006. 01)1

技术介绍
耐热钢是指具有高于450°C的工作温度，并有一定强度和抗氧化、耐腐蚀能力的钢 种，广泛用于制造锅炉、汽轮机、内燃机、高温炉和石油化工等设备的构件。国际上有关耐热 钢的研究起步比较早，尤其美国、日本和德国等发达国家早在上世纪50年代开始在石油化 工、能源动力、燃气轮机上广泛使用耐热钢，并形成各自的专用标准。近年来，随着全球能源 需求量的不断剧增，在能源动力和燃气轮机方面耐热钢的需求潜力巨大，尤其在火力发电 方面。有关耐热钢的研究起步较晚，但耐热钢普通存在的不足为使用寿命短，主要由于 合金在约400 850°C保温或缓慢冷却时，在晶界上析出Cr23C6,使其周围基体形成贫Cr区， 极易发生严重的晶间腐蚀，并随钢中含C量的增加，晶界腐蚀的倾向越大。最为严重的是该 耐热钢焊接及热影响区(550 800°C)晶界腐蚀尤为严重，甚至导致晶粒剥落，钢件脆断， 从而缩短合金的使用寿命。本专利技术是以上述情况为背景而进行的，其目的在于通过抑制伴随650°C附近长 时间使用的高温蠕变强度的显著降低，提供在长时间可具有优异的高温特性、耐久性等的 新型耐热钢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述技术问题，通过高纯度冶炼技术，提 供一种高Cr高M抗氧化耐热钢，本专利技术通过适当调整耐热钢的化学成分，在提高其高温强 度的同时，明显改善高温抗氧化性能；还采用高纯度冶炼技术，严格控制微量杂质元素S、 P，有效预防在耐热钢铸件的制备过程中的二次污染，提高耐热钢铸件制造的合格率，增加 生产效率，降低制造成本，在生产高质量耐热钢铸件的前提下，提高产品的市场竞争力。为了保证合金具有足够的抗氧化、抗变形、抗冷热疲劳性能，尺寸稳定性等要求， 生产高质量耐热钢铸件在满足承温能力要求的同时，还要具有很好的紧凑型、低重量、制造 成本低、长期使用可靠的特点。为此化学成分设计上，根据大量的实践经验大幅度调整Cr、 Ni,Nb和稀土元素含量，极大改善现有耐热钢合金的高温性能和抗氧化性能，从根本上解决 国内现有的同类型耐热钢合金寿命短、易变形的不足。在耐热钢合金成分设计过程中，重点研究了 Cr、Ni和Nb对合金组织结构的影响， 适当增加合金中Cr、Nb等强碳化物形成元素含量，能显著增加高温-Cr的高温稳定性，进而 提高合金的抗氧化性能和热强性。本专利技术给出的这种耐热钢合金的成分特点是在奥氏体不锈钢基础上加入Si、Cr、 Ni、Nb而形成的，使用温度超过1000°C，显微组织为奥氏体，含有少量的铁素体组织，同时3具有优良的抗氧化性能。由于耐热钢合金长期工作时，会发生合金元素的重新分配现象，即碳化物形成元 素Cr、Mo向碳化物内扩散、富集，而造成固溶体合金元素贫化，导致热强性下降。本专利技术给 出的这种耐热钢采用加入强碳物形成元素Nb等从而阻止合金元素扩散聚集的再分队提高 钢的热强性。故该钢种使用温度可达1050°C，并具有面心立方晶格结构，原子排列比较紧 密。固溶原子的扩散速度缓慢。高温强度较高，具有良好的塑性、韧性、可焊性和冷成型等 优点。本专利技术给出的这种耐热钢采用复杂合金化，加入大量的M，Cr等合金元素，通过固溶 强化，时效沉淀强化和晶界强化，使其获得足够的高温强度和其它综合性能。本专利技术给出的技术方案是这种高Cr高M抗氧化耐热钢，其特点是合金成分以质 量％表示为碳(C):0. 01 0. 5%、铬(Cr) 20 ；35%、铌(Nb) :0. 01 3%、硅(Si)0. 015 3%、猛(Mn) :1. 0 5. 0%、镍(Ni) 10 20%，余量由铁(Fe)及不可避免的杂质组成。为更好的完成本专利技术的目的，所述这种高Cr高M抗氧化耐热钢的最佳合金成分 以质量％表示为碳(C):0.3%、铬(Cr) :20%、铌(Nb) 3%,硅(Si)1. O0AM (Mn) :1.0%、镍(Ni) 10%,余量由铁(Fe)及不可避免的杂质组成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是过适当调整耐热钢的化学成分，在提高其 高温强度的同时，明显改善高温抗氧化性能；还采用高纯度冶炼技术，严格控制微量杂质元 素S、P，有效预防在耐热钢铸件的制备过程中的二次污染，提高耐热钢铸件制造的合格率， 增加生产效率，降低制造成本，在生产高质量耐热钢铸件的前提下，提高产品的市场竞争 力。具体实施例方式实施例本专利技术获得的最佳方案以质量％表示，含有碳(C) :0. 3%、铬(Cr) :20%、铌 (Nb) :3%、硅(Si) :1.0%,M (Mn) :1. 0%、镍(Ni) ，余量由铁(Fe)及不可避免的杂质 组成。本专利技术给出的这种高Cr高M抗氧化耐热钢的合金高纯度冶炼工艺为在加料后送电10分钟左右时，用电功率达到80KW，继续升温到20分钟时功率达到 120KW以上，炉料开始溶化，升温到30分钟后，功率达到150KW时钢水化清，开始扒渣、取样 化验，根据化验结果补加合金料，升温到48分钟后，开始测温，温度在1650°C时开始浇注。 其中冶炼过程中各金元素烧损率见下表合金冶炼过程中各合金元素烧损率权利要求1.一种高Cr高Ni抗氧化耐热钢，其特征在于耐热钢的合金成分以质量％表示为 碳(C) :0. 01 0. 5%、铬(Cr) 20 ；35%、铌(Nb) :0. 01 3%、硅(Si) 0. 015 3%、锰(Mn) 1. 0 5. 0%、镍(Ni) 10 20%， 余量由铁(Fe)及不可避免的杂质组成。2.根据权利要求1所述的高Cr高M抗氧化耐热钢，其特征在于所述耐热钢的最佳合 金成分以质量％表示为碳(C) :0.3%、铬(Cr). :20%、铌(Nb) 3%, 硅(Si) 1. O0AM (Mn) 1. 0%M (Ni) 10%, 余量由铁(Fe)及不可避免的杂质组成。全文摘要一种高Cr高Ni抗氧化耐热钢，其特点是合金成分以质量％表示为碳(C)0.01～0.5％、铬(Cr)20～35％、铌(Nb)0.01～3％、硅(Si)0.015～3％、锰(Mn)1.0～5.0％、镍(Ni)10～20％，余量由铁(Fe)及不可避免的杂质组成。本专利技术通过适当调整耐热钢的化学成分，在提高其高温强度的同时，明显改善高温抗氧化性能；还采用高纯度冶炼技术，严格控制微量杂质元素S、P，有效预防在耐热钢铸件的制备过程中的二次污染，提高耐热钢铸件制造的合格率，增加生产效率，降低制造成本，在生产高质量耐热钢铸件的前提下，提高产品的市场竞争力。文档编号C22C38/58GK102086498SQ200910220420公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日专利技术者石国义, 石振勇, 石振杰 申请人:沈阳鑫火铸造有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高Ｃｒ高Ｎｉ抗氧化耐热钢，其特征在于耐热钢的合金成分以质量％表示为：碳（Ｃ）：０．０１～０．５％、铬（Ｃｒ）：２０～３５％、铌（Ｎｂ）：０．０１～３％、硅（Ｓｉ）：０．０１５～３％、锰（Ｍｎ）：１．０～５．０％、镍（Ｎｉ）：１０～２０％，余量由铁（Ｆｅ）及不可避免的杂质组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石振勇，石振杰，石国义，
申请(专利权)人：沈阳鑫火铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：89