[发明专利]一种耐高温耐腐蚀浓硫酸用不锈钢

说明书

技术领域

本发明属于不锈钢材料领域，进一步的，本发明涉及一种耐高温耐腐蚀的浓硫酸用不锈钢材料。

背景技术

浓硫酸(H2SO4)具有很强的侵蚀能力，用于浓硫酸的不锈钢必须是耐高温、耐腐蚀性的。目前，现有的国内外产品大部分存在合金含量高，成本高，热加工性能较差，使用领域受限制等问题。

上海钢铁研究所于80年代研制出用于中等温度(50-70℃)浓硫酸介质用的不锈钢，其牌号为RS-2，该钢种耐硫酸腐蚀原理为在铬(Cr)-镍(Ni)-铁(Fe)基不锈钢中添加适量钼(Mo)、铜(Cu)、铌(Nb)等元素使表面钝化膜快速生成，钝化膜的特征要求是比较致密、结合牢固以及较高的力学性能，并阻止硫酸对材料表面进行腐蚀。但RS-2在硫酸温度升高到70℃以上时，表面膜不再稳定，难以抵抗浓硫酸侵蚀。

在国外，牌号Carpenter 20cb-3、904L、sanicro28的这些材料均通过调整Cr、Ni、Mo、Cu的成分范围，来达到耐腐蚀的目的，但是这些材料的应用领域为稀硫酸介质，在高温浓硫酸介质中不能使用。

美国Hastelloy公司研制开发的系列产品应用于中高温浓硫酸领域。典型牌号有HC-200、HC-276、HD-205等，其原理是通过大比例提高Ni含量，Mo含量或Si含量来提高表面膜的生成稳定性，进而达到耐高温浓硫酸腐蚀的目的，这就使产品的合金含量大大提高了。

日本牌号特公昭59-2737的产品，其特点是提高Cr、Ni、Mo、硅(Si)含量，使合金含量高达80％，影响了材料拓展的性价比。

瑞典牌号Sandvic SX和德国KRUPP公司Nicrofer2509Si7等产品，在硫酸介质中都有较好的表现，但均使用Ni基为主打成分，故价格较为昂贵。

由此可见，本技术领域迫切需要一种耐蚀好且造价低廉的不锈钢，以提高材料刚性强度，减少材料的用量，并且具有良好的冷热加工性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温耐腐蚀浓硫酸用不锈钢，所述的不锈钢含有铁及适量的微量元素，在所述的不锈钢中，还含有碳元素，硅元素，锰元素，硫元素，磷元素，铬元素，镍元素，钼元素，铜元素，其中，各成分的重量百分比为：碳：0.001-0.03％；硅：5--％；锰：0.001％-0.06％；硫：0.001％-0.03％；磷：0.001％-0.03％；铬：9-13％；镍：14.5％-18％；钼：1-2％；铜：0.5-1.5％；微量元素：0.04-0.07％，余量为所述的铁，进一步的，本发明所述的微量元素为氮和稀土元素。

作为本发明的优选实施方式之一，本发明的不锈钢包含的所述的碳元素，硅元素，锰元素，铬元素，镍元素，钼元素，铜元素的重量百分比配比为：碳0.03％；硅6.59％；锰0.63％；铬9.42％；镍14.98％；钼1.78％；铜0.88％。

本发明的不锈钢可使用非真空感应炉加电渣重熔炉进行冶炼，也可以使用真空感应炉、中频感应炉加电渣重熔炉冶炼。

本发明的不锈钢的热加工可采用锻造或轧制的形式，其中开锻温度为1060-1080℃，终锻温度大于850℃。开轧温度为1120-1140℃，终轧温度大于900℃。本发明的不锈钢的固溶温度控制在1050-1150℃范围内。本发明的不锈钢的冷却方式可以是为水冷或风冷。

本发明通过一种全新配方，采用铬(Cr)、镍(Ni)、硅(Si)、金属钼(Mo)、铜(Cu)配以适当比例合金化，又加入氮(N)和稀土(RE)等元素进行微合金化改性，籍此达到提高其耐高温浓硫酸侵蚀能力的目的。

由于新配方使材料的组织析出大量强化相，本发明的不锈钢的刚性强度指标比国内外相关产品相比提高比例在30-50％，因此本发明耐蚀性好且造价低廉。

金属Cr是不锈钢获得耐蚀性能的最基本的合金元素，Cr热力学不稳定但容易钝化，Cr与Fe基合成固溶体，能把钝化耐蚀的特点发挥极致。在氧化性介质中，Cr能使钢的表面很快表成Cr₂O₃保护膜，所以，适度的Cr含量既有利于合金钝化，又提高合金耐蚀性。

Ni是热力学不稳定元素，其钝化能力大于Fe，小于Cr。对Fe-Ni基合金而言，腐蚀电位随Ni含量的增加向正的方向移动，且耐蚀性随Ni当量的增加而提高。说明Ni在铁基体中是提高合金的热力学稳定性，这种作用对氧化性介质十分有效。从腐蚀角度看，Fe中加入适量的Ni，其腐蚀速率明显降低，另一方面Ni又是形成奥氏体的元素，可改善合金的工艺和机械性能。