專利名稱：一種高溫爐用耐熱鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金鋼領(lǐng)域。主要適用于900～1200℃溫度范圍內(nèi)工作的各種耐熱構(gòu)件。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在900～1200℃溫度工作的耐熱構(gòu)件大部分采用高鉻鎳奧氏體鋼或鎳基合金，如Cr25Ni20、Cr18Ni25Si2、Cr21Ni32AlTi、Inconel600等。但由于這些鋼或合金中均含有較高的鎳等貴重元素，故價格昂貴。為了降低材料價格和提高合金的抗氧化性能和其工藝性能，國際上又先后開發(fā)了一些其它類型的耐熱鋼。如日本專利JP61-183452，它主要是針對CaSO4高溫腐蝕用的材料。但其錳含量較高。作為用耐熱鋼，在較高的溫度下使用，對抗氧化不利;JP60-211054是為了解決鋼的熱加工性能而設(shè)計的，其硫含量要求很低(＜0.002%)，給冶煉工藝帶來一定的困難;有的則仍含有較高的鎳。這些均在實際應(yīng)用中受到了限制。
本發(fā)明的目的在于提供一種廉價的、且冷熱加工性能良好的高溫爐用耐熱鋼。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明所采取的主要技術(shù)方案是較大降低鎳含量，適當(dāng)減少鉻含量，同時加入氮、錳、硅、稀土、鈣、鋯等元素，實行綜合強(qiáng)化，有效地提高高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性能。
本發(fā)明的具體化學(xué)成分(重量%)為C0.08～0.25%，Si0.8～2.0%，Mn0.8～1.9%，Ni6.0～15.0%，Cr21.0～25.0%，N0.20～0.30%，RE0.001～0.15%，Mg0.0005～0.10%，Zr0.001～0.20%，Ca≤0.01%，余為Fe。
各元素的作用及配比依據(jù)如下碳和氮是強(qiáng)烈的奧氏體形成元素。為了適當(dāng)節(jié)約貴重元素鎳，又仍能獲得奧氏體組織，保持足夠高的高溫強(qiáng)度，本發(fā)明在鋼中加入了氮，并適當(dāng)提高了碳的含量，保留一定的鎳含量，氮控制在0.20～0.30%，碳0.08～0.25%，鎳控制在6～15%。
稀土、堿土金屬及鋯的加入，進(jìn)一步凈化了晶界，減少了晶界上富集的有害元素，強(qiáng)化了晶界，有利于提高高溫抗氧化性能和高溫強(qiáng)度。由于氮、碳、稀土等元素的綜合強(qiáng)化作用，使鋼在較高的溫度下仍有較好的高溫蠕變強(qiáng)度。
鋼中加入較高的鉻和一定量的硅，是為了使鋼在900～1200℃范圍內(nèi)仍具有良好的抗氧化性能。其中鉻控制在21～25%，Si0.8～2.0%。當(dāng)Si含量大于2%時，將對機(jī)械性能及時效性能帶來不利的影響。
錳對抗氧化性能不利，為保證其性能，錳控制在＜2%。
鋼中加入微量的稀土元素，還能改善氧化皮的粘附性，同時，在鉻、硅和稀土元素的復(fù)合作用下，保證該鋼具有良好的搞氧化性。又稀土和堿土金屬的加入，改善了鋼的熱加工性能，提高了鋼的成材率。
本發(fā)明可采用電爐或非真空感應(yīng)爐冶煉，鋼水澆鑄成鋼錠后，經(jīng)熱軋或鍛造，可加工成各種板、管、絲、帶等產(chǎn)品;也可經(jīng)冶煉后，直接澆鑄成鑄件，供用戶使用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅具有較高的高溫強(qiáng)度，而且還具有優(yōu)異的抗氧化性能，同時，成本還低廉。表1為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的性能對比。結(jié)果表明雖然本發(fā)明鋼的合金元素(鉻、鎳等)含量不高，但具有較高的高溫拉伸強(qiáng)度、持久強(qiáng)度及優(yōu)良的抗氧化性能;微量稀土與相關(guān)元素的綜合作用對改善鋼的抗氧化性(特別是氧化膜的粘附性)及高溫強(qiáng)度發(fā)揮了重要作用。
實施例根據(jù)上述所設(shè)計的化學(xué)成分范圍，在高頻感應(yīng)爐上冶煉了3爐本發(fā)明鋼種，其具體化學(xué)成分如表2所示。鋼水澆鑄成錠，并經(jīng)鍛造制成棒材，加工成試樣，進(jìn)行室溫及高溫性能試驗，以及氧化性能試驗;試驗結(jié)果分別列入了表3和表4。
表1.本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)性能對比
權(quán)利要求
1.一種高溫爐用耐熱鋼，含有Si、Mn、Ni、Cr、N元素，其特征在于該鋼的化學(xué)成分(重量%)為C 0.08～0.25%，Si 0.8～2.0%，Mn 0.8～1.9%，Ni 6.0～15.0%，Cr 21.0～25.0%，N 0.20～0.30%，RE 0.001～0.15%，Mg 0.0005～0.10%，Zr 0.001～0.20%；余為Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鋼，其特征在于化學(xué)成分(重量%)中，還有Ca≤0.01%。
全文摘要
本發(fā)明屬于合金鋼領(lǐng)域。主要適用于900～1200℃范圍內(nèi)工作的各種耐熱構(gòu)件。其化學(xué)成分(重量％)為C0.08～0.25％，Si0.8～2.0％，Mn0.8～1.9％，Ni6.0～15.0％，Cr21.0～25.0％，N0.20～0.30％，Re0.001～0.15％，Mg0.0005～0.10％，Zr0.001～0.20％，Ca≤0.01％，余為Fe。本發(fā)明經(jīng)冶煉、鍛軋后，可加工成各種板管絲帶材，也可直接澆鑄成鑄件。本發(fā)明不僅具有較高的高溫強(qiáng)度和優(yōu)異的抗氧化性能，而且成本低廉。
文檔編號C22C38/58GK1092476SQ94100969
公開日1994年9月21日 申請日期1994年2月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月7日
發(fā)明者胥繼華, 魯國榮, 韓桂春, 張惠斌 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院