[发明专利]一种中碳FeCrSiWMoAl沉没辊用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钢及其制备方法，具体地说是一种中碳FeCrSiWMoAl沉没辊用钢及其制造方法，用于热镀锌、热镀铝锌生产线。

背景技术

热镀锌、热镀铝锌生产线沉没辊装置最高会在620-650℃的高温铝锌液中服役，对沉没辊装置的材质要求非常高，既要有耐高温腐蚀性能，又要兼备耐高温磨损性能。国内沉没辊材料大都选用高铬镍合金钢316L、317L，国外的材质也基本都是在316L、317L的基础上进行延伸，产品耐高温腐蚀、耐高温磨损性能一直没有较大突破，加上高铬镍合金成本高、使用周期短，频繁更换造成了生产企业的成本二次增加。受沉没辊装置材质的制约，国内生产沉没辊装置使用寿命短、出镀铝锌板效率低，导致国内高档镀铝锌板主要依靠进口，造成了严重的资源浪费。

发明内容

本发明是为了避免高铬镍合金钢316L、317L耐高温腐蚀、磨损性能较差、使用寿命较短的不足，提供一种中碳FeCrSiWMoAl沉没辊用钢及其制造方法，该钢不仅具有良好的耐高温腐蚀磨损性能，而且成本较低。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明中碳FeCrSiWMoAl沉没辊用钢，其组分按质量百分比构成如下：

C：0.40-0.50％，Cr：9.0-11.0％，Si：1-2.5％，W：0.5-1.5％，Mo：0.5-1.5％，RE：0-0.4％，Ti：0-1.5％，Al：1-3％，P：0.01-0.045％，S：0.01-0.045％，其他金属和非金属元素总量≤3％，余量为Fe。

其他金属和非金属元素包括N、H、O、Al、Cu、Ni、Nb、Zr、V、W、Co、B、Ta、Mg、Ca、Zn、K、Y、Sn、Pb、Ba中的一种或几种。

本发明中碳FeCrSiWMoAl沉没辊用钢的制造方法，包括配料、共同熔炼、浇铸成型以及热处理各单位过程：

1、共同熔炼

将配比量的各原料置于1550-1650℃下熔炼至所有原料熔化，静置15分钟，得到熔炼液；

2、浇铸成型

将步骤1得到的熔炼液静置冷却至1400-1500℃，扒渣后浇于铸模中，浇铸成型得到铸锭，随后将所得铸锭置于900-950℃下保温2-10小时进行均匀化退火；

所述铸模使用前预先于200-500℃预热0.5-2小时。

3、热处理

将退火后的铸锭依次进行淬火、回火处理，即得中碳FeCrSiWMoAl沉没辊用钢。

所述淬火处理是在450-650℃下预热0.5-2小时，再加热到950-1050℃保温0.5-1.5小时后进行淬火冷却，淬火冷却采用油冷方式；

所述回火处理是将淬火后的铸锭于600-700℃保温1-3小时后空冷至室温。

本发明方法的设计依据是：

C:C是钢中的组元之一。本发明沉没辊材料中C量的控制是为了保证合金得到好的强度、硬度、韧性、耐蚀性的配合，尤其是保证其固溶于淬火M中或与W、Cr、Ti等合金元素作用形成高硬度、高稳定性的合金碳化物，使合金有足够的硬度和耐磨性，避免316L、317L钢由于超低的含碳量导致的合金的硬度、耐磨性明显偏低。含碳量偏低，材料的韧性和耐蚀性将得以提高，但耐磨性会不够；含碳量过高，材料的硬度、耐磨性会改善，但韧性和耐蚀性会下降。

Cr：铬是提高钢的淬透性、使钢强化的重要元素，同时也是提高钢的耐蚀性的重要元素。以往的316L、317L沉没辊材质中，含铬量多高于14％。本发明沉没辊选择铬含量为9－11％之间。Cr有强烈提高淬透性作用，保证铸后合金为马氏体组织，回火后获得保持有明显马氏体针遗迹的细小索氏体组织，同时Cr与C形成碳化物可强化硬化合金，提高耐磨性，且有提高回火稳定性及热疲劳抗力作用。因为偏低的含铬量对材料的耐腐蚀性不利；而偏高的铬含量对韧性不利，且会提高成本。另外含铬量的选择还要兼顾铬量与碳量的合理匹配。

Si：有固溶强化、提高淬透性作用，进入阻挡层，可增加Zn在其中的扩散系数，阻止Zn的扩散，抑制腐蚀。但Si易使合金脆化，量不宜太多，应不超过2.5％。

W：加入钨元素可提高钢的回火稳定性和高温强硬度，是合金具有较高的高温耐磨性。进入阻挡层，可明显增加Zn在其中的扩散系数，强烈阻止Zn的扩散，抑制腐蚀。。但由于W的价格昂贵，为了控制合金成本，加入量不超过1.5％。