[发明专利]一种耐热不锈钢及冶炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐热不锈钢及冶炼方法。

背景技术

由于耐热不锈钢具有良好的高温抗氧化性能、高温长期使用性能(即蠕变性能、持久性能)以及高温下的组织稳定性，因此对合金的含量要求较高，如普通的OCr25Ni20。现有的冶炼方法在设计普通的OCr25Ni20的成分时，只是通过提高Cr、Ni含量的方法达到改善不锈钢的高温使用性能的目的，而没有考虑N、稀土元素对最终使用性能的影响。由于Ni是贵重金属，价格高，因此现有的耐热不锈钢如普通的OCr25Ni20冶炼成本较高。

发明内容

本发明的宗旨是为了克服现有耐热不锈钢及冶炼方法的上述不足，提供一种成本低的耐热不锈钢及冶炼方法。

本发明钢种的原理是通过稀土Ce和N元素的合金化的耐热奥氏体不锈钢，由于钢中稀土Ce和Si的共同作用，保证了该材料在1150℃仍具有良好的抗氧化性能；而N、C以及稀土Ce等元素的存在，使得其具有与镍基合金相当的持久强度，而且N对脆性的σ相析出有延缓作用，提高了材料在高温条件下的组织稳定性。

本发明的技术方案是控制不锈钢中N与稀土Ce的含量，并且降低了不锈钢中O与S的含量，从而保证了合金具有优良的耐热性及优良的塑性，具有比OCr25Ni20更好的高温使用性能，同时明显降低Ni的含量，有效地节约了资源，降低了制造成本。

本发明提供的耐热不锈钢的化学成分(重量)为：

C 0.05％～0.10％     Si  1.40％～2.00％    Ce 0.03％～0.08％

Cr 20.0％～22.0％    Ni  10.0％～12.0％    N  0.14％～0.20％

Mn 0.4％～0.80％ P≤0.040％  S≤0.030％，其余为Fe与不可避免的杂质。

本耐热不锈钢的冶炼方法包括下述依次的步骤：

(一)兑钢

把电炉熔化的含碳量为1.2％～2.5％、温度为1400℃～1500℃的不锈钢母液倒入AOD炉内。

(二)脱碳

顶吹氧气进行脱碳，为加快反应，AOD吹氮气进行搅拌。脱碳过程中加入石灰100Kg/t钢～120Kg/t钢，及白云石30Kg/t钢～40Kg/t钢，比较所兑钢水铬含量与规定铬含量(20.0％～22.0％)，当铬含量小于20.0％时，加入高碳铬铁；当铬含量大于22.0％，钢水还原后加入碳钢进行稀释。

根据兑钢时钢水碳含量及炼钢行业通用的计算机模拟计算，确定吹氧量，根据计算机在线对碳含量的模拟计算，当碳含量为0.15％～0.2％时，测量钢水温度，取样分析，对碳含量进行确认。

也可根据以前的有关经验，兑钢水吹炼20分钟～30分钟后，测量钢水温度，取样分析碳含量，一般控制碳含量为0.15％～0.2％时。

根据取样分析的结果及计算机在线连续模拟计算，调整氧化后期的吹氧量，进行吹氧脱碳；当模拟计算的碳含量为0.05％～0.10％时，取样分析实际的碳含量。碳含量达到要求后，进行下一步操作。

也可根据以前的有关经验，在氧化后期25分钟～40分钟，测量钢水温度，取样分析碳含量，一般控制碳含量为0.05％～0.10％，然后进行下一步操作。

(三)还原

AOD炉内加入硅铁40Kg/t钢～50Kg/t钢，石灰20Kg/t钢～25Kg/t钢、萤石10Kg/t钢～15Kg/t钢，对钢水进行还原和脱硫，此时继续侧吹氮气；

(四)扒渣、调渣、调整钢水成分

还原后进行扒渣，并加入铝粉0.4Kg/t钢～0.6Kg/t钢，调整炉渣，测量钢水温度，并取样分析钢水中合金元素的含量，根据化验结果，通过加入硅铁、锰铁、铬铁及金属镍来调整钢水的Si、Mn、Cr、Ni成分，达到规定要求。

调整钢水成分后，从AOD炉的部吹入氩气，吹氩的作用是去除钢中多余的氮，并使钢中保留所需要的氮含量，吹氩量为1.2m³/t钢～1.6m³/t钢。吹氩完成后取样分析，钢水的成分(重量)达到下述要求时立即出钢：

C 0.05％～0.1 0％     Si  1.40％～2.00％    Cr  20.0％～22.0％

Ni  10.0％～12.0％    N  0.14％～0.20％     Mn 0.40％～0.80％

P≤0.040％  S≤0.030％，其余为Fe与不可避免的杂质。

(五)出钢