一种高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢及其制备方法，其化学成分按重量百分比为：C 0.01

【技术实现步骤摘要】
一种高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及不锈钢材料领域，尤其涉及一种高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]奥氏体耐热不锈钢在镍铬钢的基础上加入铌和氮来析出细小弥散分布的NbCrN相和富Nb的碳氮化物，从而进一步提高高强度奥氏体不锈钢的力学性能，广泛应用于高压锅炉、电站锅炉过热器和再热器。
[0003]目前普遍使用的锅炉用奥氏体耐热不锈钢是07Cr25Ni21。其常见的化学成分按质量百分比如下：碳(C)0.04
‑
0.10％，硅(Si)≤0.75％，锰(Mn)≤2.00％，铬(Cr)24.00
‑
26.00％，镍(Ni)≤19.00
‑
22.00％，磷(P)≤0.03％，硫(S)≤0.015％，其余为铁及不可避免杂质。07Cr25Ni21热处理之后的抗拉强度为561MPa，屈服强度为246MPa。
[0004]但是随着工业的发展，高压锅炉的工作环境和工作强度对奥氏体耐热不锈钢合金材料提出了更高的强度要求，07Cr25Ni21的强度已经不能满足高压锅炉用奥氏体耐热不锈钢的需求，所以，研发一种高强度的高压锅炉用奥氏体耐热不锈钢材料是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有的高压锅炉用奥氏体耐热不锈钢材料存在强度低的缺陷，本专利技术的目的是提供一种高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢及其制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：r/>[0007]一种高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢，其化学成分按重量百分比为：C 0.01
‑
0.05％，Mn 0.50
‑
1.00％，Si 0.50
‑
1.00％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr 19.00
‑
21.00％，Ni 24.00
‑
26.00％，Al≤0.03％，Mo≤0.01％，B≤0.0005％，Ti≤0.0015％，Nb 0.50
‑
1.00％，N 0.01
‑
0.10％，O≤0.002％，其余为Fe及不可避免杂质。
[0008]所述高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢经过真空感应、浇注、真空自耗、锻造、固溶处理制备获得。
[0009]C 0.02
‑
0.03％，Mn 0.56
‑
0.68％，Si 0.59
‑
0.60％，P 0.006％，S 0.003％，Cr 20.09
‑
20.16％，Ni 24.82
‑
24.85％，Al 0.02％，Mo 0.006％，B 0.0005％，Ti 0.001
‑
0.0011％，Nb 0.69
‑
0.71％，N 0.064
‑
0.065％，O 0.0011
‑
0.0013％，其余为Fe及不可避免杂质。
[0010]所述高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢具有如下性能：平均抗拉强度662
‑
678MPa，平均屈服强度370
‑
382MPa。
[0011]一种高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢的制备方法，具体包括如下步骤：
[0012](1)原料准备：按照如下高强度奥氏体不锈钢的质量百分比化学成分进行配料：C 0.01
‑
0.05％，Mn 0.50
‑
1.00％，Si 0.50
‑
1.00％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr 19.00
‑
24.00
‑
26.00％，Al≤0.03％，Mo≤0.01％，B≤0.0005％，Ti≤0.0015％，Nb 0.50
‑
1.00％，N 0.01
‑
0.10％，O≤0.002％，其余为Fe及不可避免杂质。
[0025]本专利技术提供了上述高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：原料经过真空感应熔炼、浇注、真空自耗、锻造、固溶处理，即可得到所述高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢。
[0026]按照如下高强度奥氏体不锈钢的质量百分比化学成分进行配料：C0.01
‑
0.05％，Mn 0.50
‑
1.00％，Si 0.50
‑
1.00％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr19.00
‑
21.00％，Ni 24.00
‑
26.00％，Al≤0.03％，Mo≤0.01％，B≤0.0005％，Ti≤0.0015％，Nb 0.50
‑
1.00％，N 0.01
‑
0.10％，O≤0.002％，其余为Fe及不可避免杂质。
[0027]其中，各元素通过以下合金或纯金属加入炉中：金属Mn，金属Cr，金属Ni，金属Nb；Al、Ti、B、S、P和O元素均为纯金属原料引入的杂质。
[0028]所述真空感应熔炼中，精炼时间为30
‑
120min，真空度为1
‑
5Pa。
[0029]所述真空感应熔炼中，熔化期温度为1450
‑
1500℃，精炼期温度为1500
‑
1540℃。
[0030]所述浇注中，浇注温度为1540
‑
1570℃，浇注速度150
‑
300kg/min，浇注过程中在氩气气氛中进行，氩气压力为30000
‑
80000Pa。通过控制浇注速度和浇注温度，两者相互配合来提高浇注成型电极棒的成锭率，降低生产成本。如果浇注速度过快或者温度过高会增加能源损耗；如果浇注速度过慢或者温度过低会造成其元素分布不均匀。
[0031]所述真空自耗中，起始阶段电流为2.5
‑
7.5KA，电压为22.5
‑
24.5V，熔速1
‑
9滴/s；熔炼阶段的熔速为2.5
‑
3.5kg/min，熔滴速率2
‑
4滴/s；热封顶阶段的电流为1.5
‑
4.0KA，熔速2
‑
10滴/s。
[0032]优选地，所述真空自耗中，熔炼阶段的熔速是固定的。
[0033]所述锻造是将所述真空自耗的自耗锭进行三墩三拔、七火成材。
[0034]其中，三墩三拔的开锻温度为1050
‑
1150℃，终锻温度为840
‑
920℃。
[0035]实施例1：
[0036](1)本实施例按照如下高强度奥氏体不锈钢的质量百分比化学成分进行配料：C 0.02％，Mn 0.56％，Si 0.59％，P 0.006％，S 0.003％，Cr 20.09％，Ni 24.85％，Al 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢，其特征在于，所述高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢的化学成分按重量百分比为：C0.01
‑
0.05％，Mn 0.50
‑
1.00％，Si 0.50
‑
1.00％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr19.00
‑
21.00％，Ni 24.00
‑
26.00％，Al≤0.03％，Mo≤0.01％，B≤0.0005％，Ti≤0.0015％，Nb 0.50
‑
1.00％，N 0.01
‑
0.10％，O≤0.002％，其余为Fe及不可避免杂质。2.根据权利要求1所述的高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢，其特征在于，所述高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢经过真空感应、浇注、真空自耗、锻造、固溶处理制备获得。3.根据权利要求1所述的高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢，其特征在于，C 0.02
‑
0.03％，Mn 0.56
‑
0.68％，Si 0.59
‑
0.60％，P 0.006％，S0.003％，Cr 20.09
‑
20.16％，Ni 24.82
‑
24.85％，Al 0.02％，Mo 0.006％，B 0.0005％，Ti 0.001
‑
0.0011％，Nb 0.69
‑
0.71％，N 0.064
‑
0.065％，O0.0011
‑
0.0013％，其余为Fe及不可避免杂质。4.根据权利要求1所述的高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢，其特征在于，所述高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢具有如下性能：平均抗拉强度662
‑
678MPa，平均屈服强度370
‑
382MPa。5.一种如权利要求1所述的高压锅炉用高强度奥氏体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：(1)原料准备：按照如下高强度奥氏体不锈钢的质量百分比化学成分进行配料：C 0.01
‑
0.05％，Mn 0.50
‑
1.00％，Si 0.50
‑
1.00％，P≤0.01％，S≤0.01％，Cr 19.00
‑
21.00％，Ni 24.00
‑
26.00％，Al≤0.03％，Mo≤0.01％，B≤0.0005％，Ti≤0.0015％，Nb 0.50
‑
1.00％，N 0.01
‑
0.10％，O≤0.002％，其余为Fe及不可避免杂质；(2)真空感应熔炼：将各原料装入真空感应炉中在1450
‑
1500℃，进行熔化，然后在1500
‑
1540℃真空度为1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军凯，于一鹏，张敬霖，张建生，卢凤双，罗曦，李增，张建福，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：