一种新型耐热钢的冶炼及热处理方法技术

一种新型耐热钢的冶炼及热处理方法，其是合理优化了9Cr-1Mo钢的组分，通过各种微量元素的合理添加及协调作用，能够有效细化MX以及M23C6等碳化物；并通过冶炼工艺准确控制了钢的纯净与成分，以达成上述各元素协同作用的目的；同时，独特的热处理工艺和参数选择，有效提高了硬度、抗蠕变断裂等力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁材料领域，特别是一种具有优异高温力学性能的新型耐热钢的冶炼及热处理方法。
技术介绍
由于电力工业是国民经济发展的现行部分，其为工业和国民经济其它部门提供基本动力，是一个国家经济持续、健康发展的关键所在。当今虽然提倡环保，大力发展水电、风电等清洁能源，但鉴于我国的实际情况，国家的电力供应在很长一段时期内仍将很大程度上依赖于火力发电。因此，随着我国经济的快速发展，提高火电机组的热效率是一项重要和紧迫的任务。而火电机组效率的提高主要在于提高蒸汽的压力和温度。这就对火电机组的相关设备用钢特别是锅炉用钢的力学性能、尤其是高温力学性能提出了更高的要求，例如要求钢材在高温下具有足够的持久强度、蠕变强度、抗氧化行、耐腐蚀性、组织稳定性，以及还应具有良好的焊接性和冷热加工性能。9Cr-lMo系列耐热钢具有良好的强韧性、抗蠕变性、优异的高温抗氧化性和耐腐蚀性能，是一种广泛应用于火力发电厂动力等设备的耐热钢材，并且在世界范围内，对于 9Cr-lMo耐热钢的研究及改良一直是热门课题。时至今日，关于9Cr-lMo耐热钢的开发及改良的研究热情非但没有衰减，反而随着能源短缺的日益严重而变更更为迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的即在于通过调整9Cr-lMo系列耐热钢的成分以及冶炼、热处理方法，获得一种高温力学性能优异的新型耐热钢。本专利技术所采用的技术方案如下，其包括以下步骤第一，设计所述耐热钢的成分及配料，以重量百分含量计(％)，包含C 0. 09-0. 11，SiO. 06-0. 3，Mn 0. 5-0. 7，Cr 8-9, Mo 0. 95-1. 05，P 彡 0. 008，S 彡 0. 006，Ni 0. 25-0. 35，Cu 0. 03-0. 05，V 0. 15-0. 20，Nb 0. 09-0. 11，Al 0. 01-0. 02，Ti 0. 005-0. 01，N 0. 02-0. 04，余量为！^和不可避免的杂质。第二，冶炼，包括电弧炉初炼、钢包(LF)精炼、真空脱气(VD)处理，其中电弧炉采用偏心底出钢电弧炉(EBT)，出钢温度为1650-1670°C ；出钢前依序加入铬铁、钼铁、锰铁以及硅铁和Al粒；出钢后在钢包内依序加入钒铁、铌铁、钛铁、纯镍以及纯铜，钢包精炼全程底吹氮气，氮气流量为250-300Nm7min，吊包温度也控制在1650_1670°C ；真空脱气处理真空度在671 以下，保持真空10-15分钟后，再次底吹氮气，流量保持在250-300Nm7min。第三，浇注成型，经水平连铸及适当的轧制工艺将耐热钢加工成所需形状。第四，热处理，将浇注成型的耐热钢在1150_1200°C条件下加热1. 5_2h，随后空冷到220-250°C，保温1. 5-2h后，再以25_30°C /min的升温速率加热到700-750°C高温回火 1.5-2h，之后空冷至室温。本专利技术的优点是在QCr-IMo的基础上，合理优化了钢的组分，通过各种微量元素的合理添加及协调作用，能够有效细化MX以及M23C6等碳化物；并通过冶炼工艺准确控制了钢的纯净与成分，以达成上述各元素协同作用的目的；同时，独特的热处理工艺和参数选择，有效提高了硬度、抗蠕变断裂等力学性能。具体实施例方式下面，通过具体的实施例对本专利技术进行详细说明。，其包括以下步骤第一，设计所述耐热钢的成分及配料，以重量百分含量计(％)，包含C 0.1，Si 0. 15,Mn 0. 6, Cr 8. 5,Mo Ι,Ρ 0. 006, S 0. 006, Ni 0. 3, Cu 0. 04, V 0. 17, Nb 0. LAl 0. 01， Ti 0.008，N 0.03，余量为!^e和不可避免的杂质。第二，冶炼，包括电弧炉初炼、钢包(LF)精炼、真空脱气(VD)处理，其中电弧炉采用偏心底出钢电弧炉(EBT)，出钢温度为1660°C;出钢前依序加入铬铁、钼铁、锰铁以及硅铁和Al粒；出钢后在钢包内依序加入钒铁、铌铁、钛铁、纯镍以及纯铜，钢包精炼全程底吹氮气，氮气流量为^ONm3Aiin,吊包温度也控制在1660°C ；真空脱气处理真空度为65 ，保持真空10分钟后，再次底吹氮气，流量保持在300Nm7min。第三，浇注成型，经水平连铸及适当的轧制工艺将耐热钢加工成所需形状。第四，热处理，将浇注成型的耐热钢在1180 °C条件下加热1.8h，随后空冷到 240°C，保温1.他后，再以27°C /min的升温速率加热到730°C高温回火2h，之后空冷至室 本专利技术的耐热钢的硬度约为HV300，略高于普通9Cr-lMo耐热钢HV250的水平； 而在650°C、IlOMPa条件下的蠕变断裂时间超过3000小时，远远超过普通9Cr_lMo耐热钢 1000小时的水平。权利要求1.，其包括以下步骤第一，设计所述耐热钢的成分及配料，以重量百分含量计(％)，包含C 0.1，Si 0.15， Mn 0. 6，Cr 8. 5，Mo 1，P 0. 006，S 0. 006，Ni 0. 3，Cu 0. 04，V 0. 17，Nb 0. 1，Al 0. 01，Ti 0. 008，N 0. 03，余量为!^e和不可避免的杂质。第二，冶炼，包括电弧炉初炼、钢包(LF)精炼、真空脱气(VD)处理，其中电弧炉采用偏心底出钢电弧炉(EBT)，出钢温度为1660°C ；出钢前依序加入铬铁、钼铁、锰铁以及硅铁和 Al粒；出钢后在钢包内依序加入钒铁、铌铁、钛铁、纯镍以及纯铜，钢包精炼全程底吹氮气， 氮气流量为^ONm3Aiin,吊包温度也控制在1660°C ；真空脱气处理真空度为65 ，保持真空 10分钟后，再次底吹氮气，流量保持在300Nm7min。第三，浇注成型，经水平连铸及适当的轧制工艺将耐热钢加工成所需形状。 第四，热处理，将浇注成型的耐热钢在1180°C条件下加热1.81!，随后空冷到对01，保温1. 8h后，再以27°C /min的升温速率加热到730°C高温回火浊，之后空冷至室温。2.根据权利要求1所述的，其特征在于所述耐热钢的硬度约为HV300 ；650°CUlOMPa条件下的蠕变断裂时间超过3000小时。全文摘要，其是合理优化了9Cr-1Mo钢的组分，通过各种微量元素的合理添加及协调作用，能够有效细化MX以及M23C6等碳化物；并通过冶炼工艺准确控制了钢的纯净与成分，以达成上述各元素协同作用的目的；同时，独特的热处理工艺和参数选择，有效提高了硬度、抗蠕变断裂等力学性能。文档编号C21D8/00GK102337477SQ20111032673公开日2012年2月1日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日专利技术者杨学焦 申请人:杨学焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种新型耐热钢的冶炼及热处理方法，其包括以下步骤：第一，设计所述耐热钢的成分及配料，以重量百分含量计（％），包含：Ｃ　０．１，Ｓｉ　０．１５，Ｍｎ　０．６，Ｃｒ　８．５，Ｍｏ　１，Ｐ　０．００６，Ｓ　０．００６，Ｎｉ　０．３，Ｃｕ　０．０４，Ｖ　０．１７，Ｎｂ　０．１，Ａｌ　０．０１，Ｔｉ　０．００８，Ｎ　０．０３，余量为Ｆｅ和不可避免的杂质。第二，冶炼，包括电弧炉初炼、钢包（ＬＦ）精炼、真空脱气（ＶＤ）处理，其中电弧炉采用偏心底出钢电弧炉（ＥＢＴ），出钢温度为１６６０℃；出钢前依序加入铬铁、钼铁、锰铁以及硅铁和Ａｌ粒；出钢后在钢包内依序加入钒铁、铌铁、钛铁、纯镍以及纯铜，钢包精炼全程底吹氮气，氮气流量为２８０Ｎｍ３／ｍｉｎ，吊包温度也控制在１６６０℃；真空脱气处理真空度为６５Ｐａ，保持真空１０分钟后，再次底吹氮气，流量保持在３００Ｎｍ３／ｍｉｎ。第三，浇注成型，经水平连铸及适当的轧制工艺将耐热钢加工成所需形状。第四，热处理，将浇注成型的耐热钢在１１８０℃条件下加热１．８ｈ，随后空冷到２４０℃，保温１．８ｈ后，再以２７℃／ｍｉｎ的升温速率加热到７３０℃高温回火２ｈ，之后空冷至室温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨学焦，
申请(专利权)人：杨学焦，
类型：发明
国别省市：13