一種低鎳高耐熱不銹鋼及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低鎳高耐熱不銹鋼，其化學(xué)成分按重量百分比包括以下組分：Ni4%~6%、Cr18%~20%、N0.3%~0.5%、C0.03%~0.05%、Si0.6%~0.8%、Mn5%~6%，S0.1%~0.3%、稀土元素0.03%~0.4%、余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明還公開了該不銹鋼的制備方法。本發(fā)明采用的單嘴精煉爐進(jìn)行精煉不銹鋼，不僅能提高鋼水品質(zhì)，減少不合格鋼水的產(chǎn)生，尤其是成分不均勻、硫含量不合格等問題，而且降低了生產(chǎn)鋼的成本，另外通過增加稀土元素，擴(kuò)大金屬的奧氏體區(qū)域，從而可以增加不銹鋼的耐熱性能，同時通過降低鎳元素從而也大大降低成本。
【專利說明】一種低鎳高耐熱不銹鋼及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金及材料科學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種低鎳高耐熱不銹鋼及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前采用的精煉方法一般都是在普通的VOD精煉爐中精煉不銹鋼，該方法復(fù)雜，精煉效率低下，精煉時間長等缺點。另外，一般煉鋼的鎮(zhèn)含量極聞，其成本相應(yīng)就提聞，而且鋼水品質(zhì)較差，不合格鋼水的產(chǎn)生較多，尤其是成分不均勻、硫含量不合格等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種低鎳高耐熱不銹鋼及其制備方法。
[0004]技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低鎳高耐熱不銹鋼，其化學(xué)成分按重量百分比包括以下組分:Ni 4%~6%、Cr 18%~20%、N 0.3%~0.5%、C 0.03%~0.05%、Si0.6%~0.8%、Mn 5%~6%，S 0.1%~0.3%、稀土元素0.03%~0.4%、余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素。
[0005]所述稀土元素為鈰、鑭、鈧和釔中的一種或幾種。
[0006]所述的低鎳高耐熱不銹鋼的制備方法，包括以下步驟:
I)初煉:以普通廢鋼為原料，在等離子爐中初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水脫Si，使Si的含量占總鋼水的質(zhì)量為0.690).8% ;還原期調(diào)S，使S的含量占總鋼水的質(zhì)量為0.19T0.3% ;等離子爐進(jìn)行初煉不僅安全、清潔、而且沒有污染等等優(yōu)點。
[0007]2)補(bǔ)充合金元素:通過爐中分析，調(diào)整N1、Cr、Mn和稀土元素的含量，使得重量百分比為分別為Ni為4%~6%，Cr為18%~20%、Mn為5%~6%、稀土元素0.03%~0.4% ；
3)精煉爐中精煉:將初煉后的鋼水進(jìn)入單嘴精煉爐中精煉，抽空時間為4分鐘，真空度小于lOOpa，采用頂部吹氧氣底部吹氬氣進(jìn)行精煉；
4)鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理得到產(chǎn)品。
[0008]所述步驟I)中還原期調(diào)S是通過加入脫硫劑進(jìn)行調(diào)整，所述脫硫劑為石灰石和氟化鈣組成，其比例為CaO: CaF2為2:1。
[0009]鉻在不銹鋼中的決定作用:決定不銹鋼性屬的元素只有一種，這就是鉻，每種不銹鋼都含有一定數(shù)量的鉻。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素，根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內(nèi)部的矛盾運動向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。這種變化可以從以下方面得到說明:①鉻使鐵基固溶體的電極電位提高②鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化。鈍化是由于陽極反應(yīng)被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現(xiàn)象。構(gòu)成金屬與合金鈍化的理論很多，主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。
[0010]鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用，在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生變化，從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。[0011]通過增加稀土元素擴(kuò)大金屬的奧氏體區(qū)域，通過降低鎳元素從而也大大降低成本，稀土元素應(yīng)用于不銹鋼，目前主要在于改善工藝性能方面。如向Crl7Ti鋼和Crl7Mo2Ti鋼中加少量的稀土元素，可以消除鋼錠中因氫氣引起的氣泡和減少鋼坯中的裂紋。
[0012] 為了增加不銹鋼的變性強(qiáng)度、延遲再結(jié)晶的開始時間以及使動態(tài)再結(jié)晶的激活能發(fā)生變化，有益效果:本發(fā)明采用的單嘴精煉爐進(jìn)行精煉不銹鋼，不僅能提高鋼水品質(zhì)，減少不合格鋼水的產(chǎn)生，尤其是成分不均勻、硫含量不合格等問題，而且降低了生產(chǎn)鋼的成本，另外通過增加稀土元素，擴(kuò)大金屬的奧氏體區(qū)域，從而可以增加不銹鋼的耐熱性能，同時通過降低鎳元素從而也大大降低成本。
【具體實施方式】
[0013]根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
[0014]實施例1
一種低鎳高耐熱不銹鋼，其化學(xué)成分按重量百分比包括以下組分:Ni 4%, Cr 18%、N0.3%、C 0.03%,Si 0.6%、Mn 5%，S 0.1%、稀土元素0.03%、余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素。所述稀土元素為鈰和鑭。
[0015]所述的低鎳高耐熱不銹鋼的制備方法，包括以下步驟:
1)初煉:以普通廢鋼為原料，在等離子爐中初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水脫Si，使Si的含量占總鋼水的質(zhì)量為0.6% ;還原期調(diào)S，使S的含量占總鋼水的質(zhì)量為0.1% ；
2)補(bǔ)充合金元素:通過爐中分析，調(diào)整N1、Cr、Mn和稀土元素的含量，使得重量百分比為分別為Ni為4%，Cr為18%、Mn為5%、鈰和鑭總含量為0.03% ；
3)精煉爐中精煉:將初煉后的鋼水進(jìn)入單嘴精煉爐中精煉，抽空時間為4分鐘，真空度小于lOOpa，采用頂部吹氧氣底部吹氬氣進(jìn)行精煉；
4)鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理得到產(chǎn)品。
[0016]所述步驟I)中還原期調(diào)S是通過加入脫硫劑進(jìn)行調(diào)整，所述脫硫劑為石灰石和氟化鈣組成，其比例為CaO: CaF2為2:1。
[0017]實施例2
一種低鎳高耐熱不銹鋼，其化學(xué)成分按重量百分比包括以下組分=Ni 6%, Cr 20%、N
0.5%、C 0.05%、Si 0.8%、Mn 6%，S 0.3%、稀土元素0.4%、余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素。
[0018]所述稀土元素為鈧和釔。
[0019]所述的低鎳高耐熱不銹鋼的制備方法，包括以下步驟:
1)初煉:以普通廢鋼為原料，在等離子爐中初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水脫Si，使Si的含量占總鋼水的質(zhì)量為0.8% ;還原期調(diào)S，使S的含量占總鋼水的質(zhì)量為0.3% ；
2)補(bǔ)充合金元素:通過爐中分析，調(diào)整N1、Cr、Mn和稀土元素的含量，使得重量百分比為分別為Ni為6%，Cr為20%、Mn為6%、鈧和釔總含量為0.4% ；
3)精煉爐中精煉:將初煉后的鋼水進(jìn)入單嘴精煉爐中精煉，抽空時間為4分鐘，真空度小于lOOpa，采用頂部吹氧氣底部吹氬氣進(jìn)行精煉；4)鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理得到產(chǎn)品。
[0020]所述步驟I)中還原期調(diào)S是通過加入脫硫劑進(jìn)行調(diào)整，所述脫硫劑為石灰石和氟化鈣組成，其比例為CaO: CaF2為2:1。
[0021]實施例3
一種低鎳高耐熱不銹鋼，其化學(xué)成分按重量百分比包括以下組分=Ni 5%, Cr 19%、N
0.4%、C 0.04%、Si 0.7%、Mn 5.5%，S 0.2%、稀土元素0.2%、余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素。所述稀土元素為鋪。
[0022]所述的低鎳高耐熱不銹鋼的制備方法，包括以下步驟:
1)初煉:以普通廢鋼為原料，在等離子爐中初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水脫Si，使Si的含量占總鋼水的質(zhì)量為0.7% ;還原期調(diào)S，使S的含量占總鋼水的質(zhì)量為0.2% ；
2)補(bǔ)充合金元素:通過爐中分析，調(diào)整N1、Cr、Mn和稀土元素的含量，使得重量百分比為分別為Ni為5%, Cr為19%、Mn為5.5%、鈰0.2% ；
3)精煉爐中精煉:將初煉后的鋼水進(jìn)入單嘴精煉爐中精煉，抽空時間為4分鐘，真空度小于lOOpa，采用頂部吹氧氣底部吹氬氣進(jìn)行精煉；
4)鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理得到產(chǎn)品。
[0023]所述步驟I)中還原期調(diào)S是通過加入脫硫劑進(jìn)行調(diào)整，所述脫硫劑為石灰石和氟化鈣組成，其比例為CaO: CaF2為2:1。
[0024]分別按照實施例廣3制備的不銹鋼與市面上的普通的不銹鋼在測試溫度為ioo(n2oo°c下進(jìn)行耐熱性能的測試:硬度、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度。
[0025]腐蝕性能測試:在室溫下采用IN H2S04+1N KSCN溶液及除氧的3.5%NaCl溶液進(jìn)行動電位極化實驗。在30%的沸騰醋酸溶液中浸泡5次,每次48小時。
【權(quán)利要求】
1.一種低鎳高耐熱不銹鋼，其特征在于，其化學(xué)成分按重量百分比包括以下組分:Ni49T6%、Cr 18%~20%、N 0.3%~0.5%、C 0.039~0.05%、Si 0.6%~0.8%、Mn 5%~6%, S 0.1%~0.3%、稀土元素0.039%~0.4%、余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低鎳高耐熱不銹鋼，其特征在于，所述稀土元素為鈰、鑭、鈧和釔中的一種或幾種。
3.權(quán)利要求1所述的低鎳高耐熱不銹鋼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)初煉:以普通廢鋼為原料，在等離子爐中初煉時的熔化期和氧化初期，氧化鋼水脫Si，使Si的含量占總鋼水的質(zhì)量為0.690).8% ;還原期調(diào)S，使S的含量占總鋼水的質(zhì)量為0.1%~0.3% ； 2)補(bǔ)充合金元素:通過爐中分析，調(diào)整N1、Cr、Mn和稀土元素的含量，使得重量百分比為分別為Ni為4%~6%，Cr為18%~20%、Mn為5%~6%、稀土元素0.03%~0.4% ； 3)精煉爐中精煉:將初煉后的鋼水進(jìn)入單嘴精煉爐中精煉，抽空時間為4分鐘，真空度小于lOOpa，采用頂部吹氧氣底部吹氬氣進(jìn)行精煉； 4)鋼錠澆注、鍛軋成坯料、坯料熱處理得到產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低鎳高耐熱不銹鋼的制備方法，其特征在于，所述步驟I)中還原期調(diào)S是通過加入脫硫劑進(jìn)行調(diào)整，所述脫硫劑為石灰石和氟化鈣組成，其比例為CaOiCaF2為 2:1。
【文檔編號】C22C38/60GK103526132SQ201310449171
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】宗義正 申請人:泰州永興合金材料科技有限公司