[发明专利]一种奥氏体耐热钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐热钢，特别是涉及高合金奥氏体耐热钢及其制造方法。

背景技术

310S耐热钢属于传统高合金耐热钢，其主要成分为25％的铬和20％的镍，合金平均含量达到45％。310S耐热带钢广泛用于钢炉、加热炉、退火炉等高温耐热场合，其耐热温度可达到1000℃左右。但是，在此温度下的使用寿命一直受到冷热循环周期的影响和限制。310S耐热钢的化学成分(重量％)为：C：1.5，Si：0.08，Mn：2.00，P：0.035，S：0.030，Cr：24-26，Ni：19-22。该耐热钢的热轧带钢工艺流程与奥氏体不锈钢基本相同，工艺流程如下：冶炼→板坯连铸→板坯加热→带钢热轧→带钢卷取→带钢连续退火、酸洗→检查→卷取、包装。板坯加热温度约为1250℃，带钢终轧温度大约在900℃以上。为了均匀带钢性能，去除氧化铁皮，需在连续退火、酸洗机组进行高温退火，为了去除带钢表面氧化铁皮需喷射铁砂打击带钢表面，之后使用硫酸、盐酸、氢氟酸等强腐蚀介质去除残余黑色氧化铁皮，使带钢表面呈现出银白色的成品状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高合金奥氏体耐热钢，具有良好的高温强度和高温抗氧化性。

为了实现上述目的，本发明的高合金奥氏体耐热钢的化学成分为(质量％)：C：0.10-0.20％，Si：5.00-6.00％，Mn：0.50-2.00％，Cr：24.0-26.0％，P≤0.045，S≤0.035％，Ni：19.0-22.00％，Mo：0.50-1.00％，[N]：0.050-0.10％，[O]≤0.005％，其余为铁及不可避免的杂质。

本发明的另一个目的是提供上述高合金奥氏体耐热钢的制造方法，该方法包括如下步骤：

浇注：

过热度(ΔT)为20-40℃，钢水浇铸温度T＝TL+ΔT，式中：TL-液相线温度，ΔT-钢水过热度；

浇注中，结晶器的冷却水温度保持在35-45℃；浇注板坯的速度控制在0.5-1.1m/min；

轧制：

根据板坯厚度，浇注的板坯在炉时间不小于1.2分钟/mm，板坯出炉温度为1230-1265℃；

在900-1250℃将板坯轧制变形，总变形量为65-90％；然后以30-60℃/s的冷却速度将精轧的带钢冷却至400-500℃。

本发明通过合理的成分设计，适量添加了高硅含量，使Si达到5-6％，以及少量的钼和氮，使钢的高温下的氧化铁皮粘附性提高，不易脱落，使氧化铁皮下的基体免受进一步的氧化侵蚀，从而提高了耐热钢的使用寿命。本发明的高合金奥氏体耐热钢的高温强度和高温使用寿命比310S热轧耐热带钢得到了明显提高。

附图说明

图1是310S钢的高温强度(屈服强度和抗拉强度)随温度的变化曲线。

图2是本发明实施例2钢的高温强度(屈服强度和抗拉强度)随温度的变化曲线。

图3是本发明实施例2钢与310S钢在1000℃的高温抗氧化性对比曲线，其中横坐标为时间(t)，单位为小时；纵坐标为增重量，单位为mg/cm²。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的特点和优点进行较为详细的说明。

本发明中，除非另有指明，含量均指重量百分比含量。

为了实现本发明的提供高合金奥氏体耐热钢的目的，各个元素控制如下：

碳是奥氏体不锈钢中的重要元素，碳元素可以扩大奥氏体区，提高的强度，在钢中或以固溶形式存在，或以碳化物析出的形式存在。根据需要，通过适当的冶金方式，使碳的作用向有利于提高钢的性能方向发展。本发明中控制C：0.10-0.20％，改善了钢的高温抗拉强度，优选地，C：0.140-0.160％。

硅是不锈钢冶炼中不可缺少的元素。在硅含量较低、以脱氧剂为主要作用的情况下，可以使钢中的氧含量降低，提高钢的纯净度。在耐热钢中，由于硅含量的提高，使硅含量钢的表面氧化皮中富集，形成富硅氧化膜(SiO₂)提高了氧化皮与基体钢的附着性，使氧化皮不易与基体钢分离，提高了氧化皮的抗脱落性，从而提高了钢的耐热性能和使用寿命。本发明中控制Si：5.00-6.00％。