[发明专利]一种镍基合金热轧厚板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍基合金热轧厚板及其制备方法，其中镍基合金热轧厚板包括按重量百分比计的如下成分：C：0.05～0.1％、Cr：15％～30％、Al：0.1～1.5％、Ti：0.1～1.0％、Si≤0.3％、Mn≤0.5％、Ni：25～40％、N：0.02～0.04％、Zr：0.01～0.15％、P≤0.010％、S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。该镍基合金热轧厚板通过成分设计，并采用电弧炉、VOD精炼、模铸、均匀化退火、锻造开坯、变厚轧制、热处理等，制得耐高温、大单重的镍基合金热轧厚板，在提高成材率、节约生产成本的同时还对大规格镍基合金热轧厚板的供货能力具有积极的实际效果。

技术领域

本发明涉及镍基合金制备领域，更具体地说，涉及一种适合在高温使用环境下长期服役的镍基合金热轧厚板及其制备方法。

背景技术

镍基合金产品系列中，常规分为高温合金、耐蚀合金，在较高温度服役时，通常选用添加Nb、Al、Ti、W等合金元素的时效强化镍基合金，其原理为合金通过时效强化，形成γ’等强化相以提高高温长时使用性能。在使用温度相对较低时，如使用工况在800℃以下时，一般选用固溶强化镍基合金，其成分特点为仅含有一定量的Al、Ti、Cr等元素，亦可在高温长时使用时形成γ’等强化相提高高温持久蠕变性能，但高温强度明显低于时效强化镍基合金。无论选用何种镍基合金，由于合金元素含量高，在制备过程中，不可避免出现成分偏析、变形难度大等技术难题，且随着锭型及单重的增加，这种趋势也随之增大。

通过几十年的发展，我国在石油开采、化工装备、新能源等领域中的镍基合金应用已基本形成体系，在设备制造过程，针对不同使用环境的选材也已基本定型，但随着各领域技术的快速发展以及成本压力的增加，为提高生产效率，降低生产成本，提高服役温度、装备大型化逐渐成为各大领域技术更新换代的特点。特别在新能源领域中，核电、太阳能发电中装备大型化的趋势尤为明显。而在大型装备中，板材是占比最高的材料，一般达到全部材料2/3左右，且材料使用条件日益苛刻；随着装备大型化及服役工况的复杂化，对装备用板材的发展提出了更高的要求。在镍基合金板材实际应用时，由于镍基合金的材料特点，在我国一直延续采用模铸方式冶炼，钢锭直径一般均小于1米，均具有小锭型、小单重、钢板规格小等特点，在可采用连铸方式冶炼的情况下，由于坯型的限制，板坯规格在200mm以内，其钢板规格及单重也严重受限，镍基合金厚板的厚度一般限定在70mm以下，单重也限制在8吨以下；根据常规成分体系及生产方式，已不能完全满足现有装备对大规格、大单重的要求。

通过检索，超厚钢板的研究集中在碳钢领域，而目前对于镍基合金大单重超厚钢板的冶炼、加工等技术难题方面的研究，则涉及较少；大量技术集中于镍基合金复合板上，比如专利中，如CN200610054330、CN1213009等，其成分特点均为添加了较高含量Al 1.5～7.5wt％，同时部分添加了一定含量的W提高耐高温强度及氧化性能，但该类合金成分复杂、合金含量高，容易造成元素偏析，无法制备成大锭型，如制成钢板，一般单重较小，不超过8吨，同时，该类合金变形抗力大，无法生产宽幅大规格钢板。

由此可见，现阶段耐高温合金材料由于受成分设计等特点无论采用真空冶炼还是电弧炉生产，冶炼锭型小。无法满足装备大型化对板材大规格批量生产的要求，即使采用连铸生产的部分钢也受连铸坯规格的限制无法生产超厚板材；因此，现阶段镍基合金普遍存在锭型与规格不能匹配的问题，同时，使用条件逐渐恶化也使得常用的耐热镍基合金存在材料的耐高温性能达不到使用温度等条件的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种镍基合金热轧厚板及其制备方法，通过成分设计，并采用电弧炉+精炼的方式进行冶炼，之后经均匀化退火、锻造、小变形和大变形交替的轧制策略以及热处理等，最终制得具有耐高温、大单重的镍基合金热轧厚板，在提高成材率、节约生产成本的同时还对大规格镍基合金热轧厚板的供货能力具有积极的实际效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：