本发明专利技术涉及冶金机械领域，具体为一种炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢及其制备方法。按重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.2～0.5，Si 1.5～2.5，Mn 6.0～13.0，Cr 16.0～26.0，Ni 1.0～6.0，Mo 0.3～2.0，V 0.05～0.50，Nb 0.05～0.50，N 0.2～0.6，RE 0.005～0.5，余量为Fe。该炉底辊用高强度、抗结瘤稀土耐热钢通过C、N共合金化和V、Nb微合金化产生强烈的固溶强化和析出强化作用，提升炉底辊的初始强度；借助稀土微合金化稳定高温组织，降低高温强度衰减速率，降低炉底辊表面磨损，提高抗结瘤能力。并且，采用中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和离心铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的炉底辊铸件，能够有效解决炉底辊变形、结瘤等技术问题。结瘤等技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢及其制备方法
[0001]本专利技术涉及冶金机械领域，具体为一种炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢及其制备方法。
技术介绍
[0002]轧后热处理是钢板板坯生产必不可少的工序，连续热处理炉是轧后热处理的关键生产设备，炉底辊是连续热处理炉的核心耐热部件，主要用来传输进行热处理的钢板板坯，以实现连续热处理工艺过程。炉底辊的服役环境十分恶劣，长期在900～1200℃温度范围内工作，表面承受钢板较大的压应力，炉底辊需要具有较高的高温强度。同时，在连续热处理过程中，钢板板坯的氧化皮常粘结于辊筒表面，形成积瘤，严重影响钢板的表面质量。因此，炉底辊要求具有优异的抗结瘤能力。
[0003]目前，连续热处理炉的炉底辊选材主要为高Cr-高Ni型奥氏体耐热合金，如ZG40Cr25Ni20、ZG40Cr25Ni35等。该类耐热合金的Ni含量较高，合金成本较高。然而，在实际应用过程中，此类耐热合金炉底辊常由于高温强度不足发生变形、鼓包甚至断裂等缺陷而失效；并且，辊筒表面存在严重的结瘤问题，需要经常停产进行清理或更换，严重影响生产效率，增加生产成本。因此，如何有效提升炉底辊的高温强度和抗结瘤能力是成为目前亟待解决的技术难题。
[0004]为了提升炉底辊的服役性能，中国专利技术专利CN 102212734A公开了一种炉底辊用钢，以重量百分比计，其Cr含量为27.0～31.0，Ni含量为33.0～38.0，并加入了一定量的Mo、W和RE元素，重点针对1300℃以上的工作环境。但是，该耐热合金的C含量很低，高温强度难以保证；并且，在温度较低的连续热处理炉使用时性价比较差。中国专利技术专利CN 101311292A公开了一种用于不锈钢常化炉炉底辊的防结瘤耐热合金，以重量百分比计，其合金成分为：C 0.10～0.50，Cr 20.0～28.0，Ni 20.0～38.0，Nb 1.0～4.0，Ce 0.010～0.030，Al≤5.0，Mn≤2.0，Si≤1.8，P≤0.025，S≤0.025，余量为铁。该专利技术通过Nb、Ce和Al的综合作用，提高炉底辊表面氧化膜的稳定性和防粘接性，从而提高炉底辊的防结瘤能力。很显然，此耐热合金是在ZG40Cr25Ni20或ZG40Cr25Ni35的改进型，重点改善了防结瘤性能，但没有从根本上解决炉底辊高温强度不足和合金成本高的缺点。因此，开发性能优异、成本合理的新型耐热钢炉底辊已迫在眉睫。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢及其制备方法，通过C、N共合金化与V、Nb、RE微合金化，提升高温强度和抗结瘤能力，解决传统高Cr-高Ni耐热钢炉底辊强度不足和结瘤严重的技术难题，具有较低的合金成本，从而大幅提升连续热处理炉的生产效率，降低生产成本。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢，以重量百分比计，合金成分范围
为：C 0.2～0.5，Si 0.5～2.5，Mn 6.0～13.0，Cr 16.0～26.0，Ni 1.0～6.0，Mo 0.3～2.0，V 0.05～0.50，Nb 0.05～0.50，N 0.2～0.6，RE 0.005～0.5，余量为Fe。
[0008]所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢，以重量百分比计，采用C、N共合金化，C+N＝0.40～1.00；采用高纯稀土微合金化，RE＝0.005～0.050；采用V微合金化，V＝0.05～0.30；采用Nb微合金化，Nb＝0.05～0.20。
[0009]所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢，1000℃高温抗拉强度≥100MPa，用于宽厚板热处理炉中三年内炉底辊表面不发生结瘤现象。
[0010]所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢的制备方法，采用中频炉冶炼，通过中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和离心铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的炉底辊铸件。
[0011]所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢的制备方法，具体包括如下步骤：
[0012](1)钢水熔炼：采用中频炉熔炼钢水，以优质废钢、中间合金和纯金属作为原材料，优先加入废钢和元素不易烧损的中间合金或纯金属，待炉料全部熔化后加入铝进行预脱氧；
[0013](2)Si、Mn合金化：预脱氧后，依次加入硅铁或金属硅和电解锰进行Si、Mn合金化，熔清后，采用硅钙合金进行充分脱氧；
[0014](3)氮合金化：锰合金化后，钢水升温至≥1580℃，分批次陆续加入含氮合金，待钢水不翻腾≥2分钟后再加入下一次，每次间隔时间≥3分钟；
[0015](4)V、Nb微合金化：钢水终脱氧后，出钢前≤10分钟，加入钒铁和铌铁进行V、Nb微合金化，当钢水成分和温度均符合要求时，开始出钢；
[0016](5)稀土处理：在出钢过程中采用高纯稀土金属进行稀土处理，将高纯稀土金属制成0.1～1.5kg的小块，放入钢包底部，出钢时通过钢水冲洗将稀土金属熔化，并在钢包中混合均匀；
[0017](6)离心浇注：采用卧式离心浇注，钢水浇注温度≥1500℃，浇注时间≤15s，浇注完成后在模具中冷却时间不超过15min，脱模后快速冷却至室温。
[0018]所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(1)和(5)中，钢水冶炼和离心浇注使用的中频炉和钢包，均采用中性或碱性打结料制作炉衬和包衬。
[0019]所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(3)中，氮合金化采用的含氮合金破碎至100mm以下，并在400～800℃预热。
[0020]所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(3)后，根据钢水在线检测成分，最终调整至目标成分。
[0021]所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(5)中，稀土处理采用的高纯稀土金属为全氧含量T.O≤300ppm的金属镧、金属铈或者镧铈混合金属，稀土元素含量99wt％以上，稀土处理前钢水中全氧含量T.O≤60ppm。
[0022]所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(6)中，离心浇注前模具在100～500℃进行预热5小时以上，并且在离心浇注前在模具内壁表面喷刷涂料。
[0023]本专利技术的炉底辊用CNRE稀土耐热钢和制备方法的设计思想是：
[0024]1.材质成分设计
[0025]采用C、N共合金化，产生强烈的间隙固溶强化作用，并与V、Nb等合金元素形成高温稳定的微细第二相，产生强烈的析出强化作用，提升炉底辊的初始强度。优选的，炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢中，C+N＝0.40～1.00。
[0026]采用V微合金化，与C、N元素形成高温稳定的微细VX(C、N)析出相，阻碍位错移动，提高炉底辊初始强度。优选的，炉底辊用高强度、抗结瘤CNR本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢，其特征在于，以重量百分比计，合金成分范围为：C 0.2～0.5，Si 0.5～2.5，Mn 6.0～13.0，Cr 16.0～26.0，Ni 1.0～6.0，Mo 0.3～2.0，V 0.05～0.50，Nb 0.05～0.50，N 0.2～0.6，RE 0.005～0.5，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢，其特征在于，以重量百分比计，采用C、N共合金化，C+N＝0.40～1.00；采用高纯稀土微合金化，RE＝0.005～0.050；采用V微合金化，V＝0.05～0.30；采用Nb微合金化，Nb＝0.05～0.20。3.根据权利要求1所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢，其特征在于，1000℃高温抗拉强度≥100MPa，用于宽厚板热处理炉中三年内炉底辊表面不发生结瘤现象。4.权利要求1至3之一所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢的制备方法，其特征在于，采用中频炉冶炼，通过中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和离心铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的炉底辊铸件。5.根据权利要求4所述的炉底辊用高强度、抗结瘤CNRE稀土耐热钢的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)钢水熔炼：采用中频炉熔炼钢水，以优质废钢、中间合金和纯金属作为原材料，优先加入废钢和元素不易烧损的中间合金或纯金属，待炉料全部熔化后加入铝进行预脱氧；(2)Si、Mn合金化：预脱氧后，依次加入硅铁或金属硅和电解锰进行Si、Mn合金化，熔清后，采用硅钙合金进行充分脱氧；(3)氮合金化：锰合金化后，钢水升温至≥1580℃，分批次陆续加入含氮合金，待钢水不翻腾≥2分...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡小强，郑雷刚，夏立军，李殿中，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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