含稀土高铬铁素体不锈钢钢管制造方法技术

本发明专利技术公开了含稀土高铬铁素体不锈钢钢管制造方法。不锈钢各组分的质量百分比为：C+N 0.005～0.025％，Si 0.7～1.6％，Mn 0.3～1.0％，P≤0.04％，S≤0.03％，Cr 22～27％，Nb 0.1～0.4％，Al 1.1～1.8％，稀土元素Ce+La 0.01～0.30％，其余为平衡元素Fe和杂质。所述制造方法，包括前置步骤和锻造步骤，锻造方法在加入稀土合金前，控制钢液的氧含量10～150ppm，然后加入稀土合金，控制稀土合金喂入时间为0.1～1分钟，使钢中稀土元素Ce+La含量为0.01～0.1。用本发明专利技术得到的含稀土高铬铁素体不锈钢的加工性能远远优于未加稀土的类似钢种。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种不锈钢管及其制造方法，更具体地说，涉及Ce+La稀土元素改善其加工性能的高铬铁素体不锈钢及其钢管制造方法。
技术介绍
铁素体不锈钢，尤其是含Si和Al的高Cr铁素体不锈钢，在烟气换热器的高温腐蚀性环境中有着独特的优势。烟气换热器的烟气温度高达900～1000℃，而且烟气中含有大量的硫化物等腐蚀性气体，并伴有大量粉尘，目前大量使用的高镍奥氏体不锈钢由于Ni含量较高，抗S腐蚀能力比较差。而含Si和Al的高Cr铁素体不锈钢很好的适应了这种恶劣环境，由于该类铁素体不锈钢不含Ni，而且Al能够在接触面形成保护膜，很好的抗硫化物腐蚀，Si可以有效提高钢的抗氧化能力，所以其寿命可以达到奥氏体不锈钢的3～4倍。CN 1542156A专利公布了一种高硅、高铝铁素体不锈钢及其钢管的制备，涉及的牌号为0Cr18SiAl，该专利介绍的铁素体不锈钢Cr含量在16.0～25.0％，不含Nb和稀土元素Ce，制管方式是通过热穿孔的方式。CN1266910A专利公布了一类用于高温换热器的不锈钢，包含三个牌号：0Cr24SiAl、0Cr18SiAl和0Cr13SiAl，按照该专利的成分体系，我们对0Cr24SiAl进行了试制，试制过程中发现，该钢种由于Al和Si含量较高，钢液流动性差，而且铸态组织的晶粒及其粗大，晶粒直接可以达到10mm左右，晶界强度很低，切取的铸态组织试样，可以直接摔碎，所以在钢锭开坯过程中，极易出现开裂，无论升高或降低加热温度，无论放慢或加快变形速率，无论增大或减小单道次变形量，都很容易出现开裂。结合试制过程中的研究实验，本申请在0Cr24SiAl成分体系基础上加了Nb和稀土元素Ce+La，Nb能起到稳定化作用，提高铸锭中的等轴晶比例，减小铸态组织的晶粒度，稀土元素不仅能净化钢液，细化钢的凝固组织，更能富集于晶界，提高晶界的洁净度，提高晶界强度，改善铸态钢锭的加工性能。本申请提供的是通过热挤压的方式制备钢管，与前述专利的热穿孔方式存在本质区别。CN 101381845A专利公布了在高纯铁素体不锈钢中添加稀土元素能改善其焊接性能，该专利介绍的是Cr含量在18～20的中铬不锈钢，而且这类不锈钢中Si含量比较低(Si≤0.50)，不含Al，与本申请中提到的高Cr含Si含Al铁素体不锈钢区别很大。CN 1376808A专利公布了一种含稀土和Nb的铁素体不锈钢，该专利介绍的铁素体不锈钢的Cr含量为11.0～15.0，Si含量≤0.50，均小于本申请涉及的Cr和Si含量，而且该专利技术的铁素体不锈钢不含Al，与本专利技术中提到的高Cr含Si含Al铁素体不锈钢区别很大。
技术实现思路
针对现有技术中存在的铁素体不锈钢加工性能不佳的问题，本专利技术的目的是提供含稀土高铬铁素体不锈钢及其钢管制造方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种含稀土高铬铁素体不锈钢，各组分的质量百分比为：C+N0.005～0.025％，Si 0.7～1.6％，Mn 0.3～1.0％，P≤0.04％，S≤0.03％，Cr 22～27％，Nb 0.1～0.4％，Al 1.1～1.8％，稀土元素Ce+La 0.01～0.30％，其余为平衡元素Fe和杂质。根据本专利技术的一实施例，各组分的具体质量百分比为：C 0.012％，Mn0.65％，Si 1.25％，P 0.024％，S 0.002％，Cr 23.58％，Al 1.18％，Nb0.23％，稀土元素Ce+La 0.30％，N 0.013％，O 0.0008％。根据本专利技术的一实施例，各组分的具体质量百分比为：C 0.0071％，Mn 0.41％，Si 1.54％，P 0.032％，S 0.008％，Cr 26.12％，Al 1.75％，Nb 0.16％，稀土元素Ce+La 0.10％，N 0.0142％，O 0.001％。根据本专利技术的一实施例，各组分的具体质量百分比为：C 0.0057％，Mn 0.92％，Si 1.16％，P 0.015％，S 0.004％，Cr 24.33％，Al 1.43％，Nb 0.10％，稀土元素Ce+La 0.24％，N 0.0113％，O 0.0014％。根据本专利技术的一实施例，各组分的具体质量百分比为：C 0.0124％，Mn 0.77％，Si 0.82％，P 0.027％，S 0.013％，Cr 25.57％，Al 1.24％，Nb 0.32％，稀土元素Ce+La 0.28％，N 0.0117％，O 0.0009％。根据本专利技术的一实施例，各组分的具体质量百分比为：C 0.0083％，Mn 0.85％，Si 1.43％，P 0.019％，S 0.014％，Cr 22.81％，Al 1.55％，Nb 0.40％，稀土元素Ce+La 0.12％，N 0.0151％，O 0.0013％。为实现上述目的，本专利技术还采用如下技术方案：一种含稀土高铬铁素体不锈钢钢管的制造方法，包括前置步骤和锻造步骤：前置步骤按照下列元素质量百分比进行冶炼：C+N 0.005～0.025％，Si 0.7～1.6％，Mn 0.3～1.0％，P≤0.04％，S≤0.03％，Cr 22～27％，Nb0.1～0.4％，Al 1.1～1.8％，稀土元素Ce+La 0.01～0.30％，其余为平衡元素Fe和杂质；其中，在加入Ce+La稀土合金前，严格控制钢液的氧含量10～150ppm，然后加入稀土合金，控制Ce+La稀土合金喂入时间为0.1～1分钟，使钢中稀土元素Ce+La含量为0.01～0.30％。根据本专利技术的一实施例，锻造步骤包括：步骤1，冶炼和浇铸；浇铸温度控制在1520～1565℃，并进行热装退火，装炉温度600～800℃，退火温度700～800℃，保温时间12～20h，随炉冷却，温度100～400℃出炉；步骤2，钢锭锻造开坯；加热温度为1000～1100℃，终锻温度850～900℃，锻坯控制冷却速度，锻造开坯后，直接进行堆冷；步骤3，径锻管坯；加热温度为1000～1100℃，终锻温度850～900℃；步骤4，热挤压；加热温度为800～900℃，感应加热温度为1000～1100℃，挤压速度为40～80mm/s，挤压之后空冷；步骤5，挤压管退火酸洗；退火温度950～1050℃，保温时间1～5分钟；步骤6，控温轧制，加热至200～600℃，单道次变形量20～40％；步骤7，轧后退火酸洗；退火温度为950～1050℃，保温时间1～1.5分钟。根据本专利技术的一实施例，在步骤1中，添加稀土合金使钢锭凝固组织中等轴晶比例40～70％。根据本专利技术的一实施例，所添加的稀土合金中Ce的质量百分比为40％～60％，其余为La和其他元素。在上述技术方案中，本专利技术的含稀土高铬铁素体不锈钢及其钢管制造方法适用于换热器传热管等高温腐蚀环境工况下，用本专利技术得到的含稀土高铬铁素体不锈钢的加工性能远远优于未加稀土的类似钢种。附图说明图1A为不含Nb和稀土的类似铁素体不锈钢的金相组织照片；图1B为含Nb和稀土的含稀土高铬铁素体不锈钢的金相组织照片；图2为本专利技术的含稀土高铬铁素体不锈钢挤压管的金相组织照片；图3为本专利技术的含稀土高铬铁素体不锈钢成品管的金相组织照片；图4A～4F为本专利技术的含稀土高铬铁素体不锈钢与不含Nb和稀土的类似铁素体不锈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含稀土高铬铁素体不锈钢，其特征在于，其各组分的质量百分比为：C+N 0.005～0.025％，Si 0.7～1.6％，Mn 0.3～1.0％，P≤0.04％，S≤0.03％，Cr 22～27％，Nb 0.1～0.4％，Al 1.1～1.8％，稀土元素Ce+La0.01～0.30％，其余为平衡元素Fe和杂质。

【技术特征摘要】
1.一种含稀土高铬铁素体不锈钢，其特征在于，其各组分的质量百分比为：C+N 0.005～0.025％，Si 0.7～1.6％，Mn 0.3～1.0％，P≤0.04％，S≤0.03％，Cr 22～27％，Nb 0.1～0.4％，Al 1.1～1.8％，稀土元素Ce+La0.01～0.30％，其余为平衡元素Fe和杂质。2.如权利要求1所述的含稀土高铬铁素体不锈钢，其特征在于，其各组分的具体质量百分比为：C 0.012％，Mn 0.65％，Si 1.25％，P 0.024％，S 0.002％，Cr 23.58％，Al 1.18％，Nb 0.23％，稀土元素Ce+La 0.30％，N 0.013％，O 0.0008％。3.如权利要求1所述的含稀土高铬铁素体不锈钢，其特征在于，其各组分的具体质量百分比为：C 0.0071％，Mn 0.41％，Si 1.54％，P 0.032％，S 0.008％，Cr 26.12％，Al 1.75％，Nb 0.16％，稀土元素Ce+La 0.10％，N 0.0142％，O 0.001％。4.如权利要求1所述的含稀土高铬铁素体不锈钢，其特征在于，其各组分的具体质量百分比为：C 0.0057％，Mn 0.92％，Si 1.16％，P 0.015％，S 0.004％，Cr 24.33％，Al 1.43％，Nb 0.10％，稀土元素Ce+La 0.24％，N 0.0113％，O 0.0014％。5.如权利要求1所述的含稀土高铬铁素体不锈钢，其特征在于，其各组分的具体质量百分比为：C 0.0124％，Mn 0.77％，Si 0.82％，P 0.027％，S 0.013％，Cr 25.57％，Al 1.24％，Nb 0.32％，稀土元素Ce+La 0.28％，N 0.0117％，O 0.0009％。6.如权利要求1所述的含稀土高铬铁素体不锈钢，其特征在于，其各组分的具体质量百分比为：C 0.0083％，Mn 0.85％，Si 1.43％，P 0.019％，S 0.014％，Cr 22.81％，Al 1.55％，N...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海平，徐松乾，周灿栋，
申请(专利权)人：宝钢特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31