一种抗高温氧化铁素体不锈钢及其制造方法和应用技术

一种抗高温氧化铁素体不锈钢及其制造方法和应用，属于冶金技术领域。采用真空感应熔炼、真空感应熔炼+电渣重熔中的任一种冶炼工艺，其化学成分重量百分比为：C≤0.01％，Si：0.1～0.3％，Mn：0.1～0.5％，S≤0.007％，Cr：16～22％，Al：3～6％，Nb：0.1％～0.5％，Zr：0.01％～0.1％，N≤50ppm，[O

【技术实现步骤摘要】
一种抗高温氧化铁素体不锈钢及其制造方法和应用


[0001]本专利技术涉及冶金
，尤其涉及一种抗高温氧化铁素体不锈钢及其制造方法和应用。

技术介绍

[0002]耐热钢是指具有抗氧化性、足够的高温强度和优良的高温耐热质量的钢的一种。耐热钢按其性能分为抗氧化钢和耐火钢。按其组织特征进一步分为奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢和珠光体耐热钢。铁素体耐热钢有较多的铬、铝、硅等铁素体形成元素，有优良的抗氧化性和耐高温气体腐蚀的能力，其主要用于承受负荷较低而要求良好的高温抗氧化和抗腐蚀的部件。如汽车排气净化装置、散热器、燃烧室、喷嘴、退火箱、炉罩等。目前，针对排气净化装置用的铁素体耐热钢普遍采用高Al含量(3％以上)，同时在含高Al不锈钢中添加La和Zr，进一步提高抗氧化性。与抗高温氧化铁素体有关的专有技术主要有以下几项：
[0003](1)CN102392184A一种抗高温氧化铁素体耐热钢棒材及其制备方法
[0004]一种抗高温氧化铁素体耐热钢棒材及其制备方法，属于耐热钢棒材
采用真空感应炉冶炼，化学成分组成重量百分比为：C：0.05～0.15％，Si：0.50～1.20％，Mn：0.30～1.10％，P≤0.030％，S≤0.020％，Cr：16.50～18.50％，Al：0.20～0.50％，(La+Ce)：0.005～0.05％，其中氧含量不大于40ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。工艺包括真空冶炼、锻造；在工艺中控制的技术参数为：钢锭开坯温度1155～1175℃，开锻温度1140～1160℃，终锻温度：880～920℃，锻后空冷。优点在于，夹杂物少、强度高、抗氧化性能好。
[0005](2)CN101096741A一种含稀土抗高温氧化铁素体不锈钢及其制备方法
[0006]本专利技术涉及一种不锈钢及其制备方法，特别涉及一种含稀土抗高温氧化铁素体不锈钢及其制备方法。解决现有铁素体不锈钢或是耐高温氧化性差、或是冶炼难度大成本高的技术问题。一种含稀土抗高温氧化铁素体不锈钢，其化学成分的重量百分比为：C 0.03～0.05％，Si 0.2～0.5％，Mn 0.4～0.6％，S 0.002～0.007％，P 0.01～0.03％，Cr 16～18％，N≤0.03％，[O
T
]≤0.015％，RE 0.05～0.3％，余量为Fe。可用于制作耐热器具、燃烧器等抗高温氧化性能部件，也可开发应用于汽车排气的净化器，排气歧管，各种燃烧机器的间歇式加热的耐热部件等。
[0007]与其他公开报道不同，本专利技术通过添加Mo、Ta、W等元素对材料进行固溶强化，同时采用真空感应熔炼+电渣重熔进行冶炼，并采用热轧+冷轧方式制备成钢带，采用该工艺制得的抗高温氧化铁素体不锈钢箔带，组织致密、无缺陷、成分均匀，高温抗氧化性能佳，无其他缺陷，耐蚀性优良。属于炼钢


技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种抗高温氧化铁素体不锈钢高温强度能优于18Cr
‑
Al及20Cr
‑
5Al钢的铁素体不锈钢，其主要用于汽车排气的净化器、热交换器、燃烧器等。相对于
仅含Re、Zr和Al等合金的耐热铁素体不锈钢，在保留其抗高温氧化优异特性下，其耐高温强度得到明显提高。
[0009]本专利技术提供一种抗高温氧化铁素体不锈钢，其化学成分的重量百分比为：C≤0.01％，Si：0.1～0.3％，Mn：0.1～0.5％，S≤0.007％，Nb：0.1％～0.5％，Zr：0.01％～0.1％，Cr：16～22％，Al：3～6％，N≤50ppm，[O
T
]≤20ppm，Re：0.05～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0010]进一步地，在上述技术方案中，所述抗高温氧化铁素体不锈钢包括Mo≤5％，Ta≤7％，W≤8％中的至少一种。
[0011]进一步地，在上述技术方案中，所述不锈钢综合耐高温氧化性能与20Cr
‑
5Al铁素体不锈钢相当，但在900℃时材料高温强度提高30％以上，所述900℃时抗高温氧化铁素体不锈钢的抗拉伸强度≥50Mpa。
[0012]本专利技术又提供一种抗高温氧化铁素体不锈钢制造方法，包括步骤如下：
[0013](1)冶炼和铸造：采用真空感应熔炼、真空感应熔炼+电渣重熔中任一种冶炼工艺进行冶炼；
[0014](2)开坯：采用模铸锭或电渣锭中的一种为开坯原料，开坯可采用锻造或者连铸连轧方式中的一种；
[0015](3)热轧：开坯料的加热温度1130～1170℃，保温时间25～40min，轧制道次≥8道，终轧温度控制在≥850℃，热轧后水冷，并在800～850℃退火，保温不低于2h，后水冷；
[0016](4)冷轧：先酸洗，后每个轧程的变形量控制在50％～80％，中间退火保温气氛为全氢，炉温810～830℃，时间≥2h，得到所述成品抗高温氧化铁素体不锈钢。
[0017]进一步地，在上述技术方案中，所述步骤(1)中为采用真空感应熔炼+电渣重熔冶炼工艺进行冶炼。
[0018]进一步地，在上述技术方案中，所述真空感应熔炼的真空度≤1pa，氧、氮含量＜15ppm后添加Zr元素，并进行电磁搅拌，当成分均匀后加入Al，出钢前加入Re或者是Re
‑
Al合金中的一种，时间控制在≤1min，出钢并浇注成铸锭，出钢温度在1575～1605℃，浇注成锭。
[0019]进一步地，在上述技术方案中，所述电渣重熔工序为电渣重熔的渣料采用三元渣系，配比为Al2O3：5％～25％、CaF2：30％～60％，CaO：35～45％，并在电渣中添加Re元素，通电起弧后，电压37～41V，电流8200～10000A，水流量控制为600～800L/min，熔速为5.5～7.5Kg/min。
[0020]进一步地，在上述技术方案中，所述步骤(2)中，采用锻造开坯时，装炉温度≤450℃，模铸锭或电渣锭的加热温度1140～1160℃，保温时间20～40min，开锻温度1145～1155℃，终锻温度≥800℃，水冷。
[0021]进一步地，在上述技术方案中，所述冷轧前先酸洗，酸洗液配比为18～25％H2SO4和28～33％NaCl，其余为去离子水；酸洗温度为75～85℃，冷轧厚度低至0.05mm。
[0022]本专利技术又提供一种抗高温氧化铁素体不锈钢的应用，所述铁素体不锈钢作为耐热器具包括但不限于应用在汽车排气的净化器，排气歧管，燃烧器。
[0023]在本专利技术抗高温氧化的铁素体耐热不锈钢的成分设计中：
[0024]Cr是使铁素体不锈钢具有铁素体组织并具有良好耐腐蚀性的合金元素，Cr能使不锈钢的表面上迅速生成氧化铬(Cr2O3)的钝化膜。
[0025]Al是提高了合金的抗氧化性能的关键元素，其在高温时表面上形成致密的Al2O3氧化膜，可减少合金的氧化。
[0026]Re可改变氧化膜的成分、组织结构，提高了氧化膜的强度和塑性，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗高温氧化铁素体不锈钢，其特征在于，化学成分的重量百分比为：C≤0.01％，Si：0.1～0.3％，Mn：0.1～0.5％，S≤0.007％，Nb：0.1％～0.5％，Zr：0.01％～0.1％，Cr：16～22％，Al：3～6％，N≤50ppm，[O
T
]≤20ppm，Re：0.05～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的抗高温氧化铁素体不锈钢，其特征在于，包括Mo≤5％，Ta≤7％，W≤8％中的至少一种。3.根据权利要求1～2任意一项所述的抗高温氧化铁素体不锈钢，其特征在于，所述不锈钢综合耐高温氧化性能与20Cr
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5Al铁素体不锈钢相当，但在900℃时材料高温强度提高至少30％，所述900℃时抗高温氧化铁素体不锈钢的抗拉伸强度≥50Mpa。4.根据权利要求1～3任意一项所述的抗高温氧化铁素体不锈钢制造方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)冶炼和铸造：采用真空感应熔炼、真空感应熔炼+电渣重熔中任一种冶炼工艺进行冶炼；(2)开坯：采用模铸锭或电渣锭中的一种为开坯原料，开坯可采用锻造或者连铸连轧方式中的一种；(3)热轧：开坯料的加热温度1130～1170℃，保温时间25～40min，轧制道次≥8道，终轧温度控制在≥900℃，热轧后水冷，并在800～850℃退火，保温不低于2h，后水冷；(4)冷轧：先酸洗，后每个轧程的变形量控制在50％～80％，中间退火保温气氛为全氢，炉温810～830℃，时间≥2h，得到所述成品抗高温氧化铁素体不锈钢。5.根据权利要求4所述的抗高温...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庭耀，程礼梅，冯远超，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：