专利名称：一种改进的铸造不锈钢管的生产方法
技术领域：
本发明涉及的是ー种鋳造不锈钢材料的生产方法，特别是ー种具有高耐热性的铸造不锈钢管的制备方法。
背景技术：
304不锈钢作为ー种用途广泛的钢材，属于奥氏体不锈钢的ー种。奥氏体不锈钢是常温下具有奥氏体组织的不锈钢。当钢中含Cr约18%、Ni 8%-10%、C约0. 1%时，具有稳定的奥氏体组织。由于奥氏体不锈钢含有较高的铬，可形成致密的氧化膜，所以具有良好的耐蚀性。镍是稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素，为了获得単一的奥氏体组织，当钢中含有0. 1%碳和18%铬时所需的最低镍含量约为8%，这便是最著名18-8铬镍奥氏体不锈钢的基本成分，奥氏体不锈钢中，随着镍含量的増加，残余的铁素体可完全消除，并显著降低。相形成的倾向；同时马氏体转变温度降低，甚至可不出现入-M相变，但是镍含量的増加会降低碳在奥氏体不锈钢中的溶解度，从而使碳化物析出倾向增強。奥氏体铬镍不锈钢包括18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、S1、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之強化，仅能通过冷加工进行强化。如果加入S，Ca，Se, Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢耐氧化性酸介质腐蚀，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0. 03%或含T1、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢对浓硝酸具有良好的耐蚀性。奥氏体型不锈钢密度略高于碳钢，具有较大的伸长率和断面收缩率，硬度较低。奥氏体不锈钢板通常通过加工硬化来提高硬度，奥氏体型不锈钢无磁性，但其冷加工硬化生成马氏体相变时将会产生磁性，可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服強度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15 800C范围内增长是较为均匀的，更重要的是随着温度的降低，其冲击韧度減少缓慢，并不存在脆性转变温度，所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。奥氏体型不锈钢与碳钢相比，具有下列特点
(1)高的电阻率，约为碳钢的5倍；
(2)大的线膨胀系数，比碳钢大40%，井随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提闻;
(3)低的热导率，约为碳钢的I/ 3。基于上述特点，奥氏体不锈钢在制管焊接过程中存在一系列问题，如下
(1)粗晶奥氏体不锈钢热导率低，采用传统电弧焊容易造成焊缝和近缝区晶粒粗大，影响焊接接头性能；
(2)热应カ奥氏体不锈钢导热率大约只有碳钢的一半，而线膨胀系数却大得多，所以焊后在接头中会广生很大的内应カ；(3)气孔液体金属的粘度及表面张力较大，易产生气孔；焊缝金属润湿性差，焊缝两侧易产生咬边；
(4)热裂纹奥氏体钢的结晶凝固区间大，结晶时间长，且奥氏体结晶方向性强，
所以杂质偏析较严重，易产生热裂纹。
发明内容
本发明提供一种改进的铸造不锈钢管的生产方法，能够在保证刚性和强度的前提下，显著改善不锈钢耐高温性能的效果。本发明的改进的铸造不锈钢管，具体化学组分的重量百分比为，·C :0. 11 O. 19%,
S1:0. 20 O. 90%,
Mn :1. 3 1. 8%,
Cr :17.1 18. 9%,
N1:8. 5 10. 8%,ff:1. 6 2. 4%,
Nb:1. O 1.9%,
Mo: 2.1 2. 9%,
S :彡 O. 03%,
P :彡 O. 035%,
余量为Fe和不可避免的微量杂质元素。本发明所述的改进的铸造不锈钢管的生产方法如下
1)原料准备按照如下成分要求以及冶炼总重量，配备合适重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳剂；使产品的化学成分含量为，
C :0. 11 O. 19%,
S1:0. 20 O. 90%,
Mn :1. 3 1. 8%,
Cr :17.1 18. 9%,
N1:8. 5 10. 8%,ff:1. 6 2. 4%,
Nb:1. O 1.9%,
Mo: 2.1 2. 9%,
S :彡 O. 03%,
P :彡 O. 035%,
余量为Fe和不可避免的微量杂质元素；
2)装料前进行分析校对，并进行除污锈处理；采用中频感应电炉，将高熔点的W、Nb、Mo料先放入坩埚底部，再依次加入工业纯铁、铬铁、电解镍板、金属锰、结晶硅，并覆盖上除渣齐U，接通电源，逐步增加功率进行冶炼；
3)化学成分合格后，并且钢液温度达到1650°C时，扒清炉渣，加入硅钙合金进行最后脱氧，钢液温度达到1660-1680°C时，添加少量增碳剂准备出炉；
4)采用卧式离心机铸造，浇注温度1620°C— 1650°C，浇注速度15_140kg/秒，转速450-1550转/分，形成铸管；
5)对铸管内外表面进行砂轮修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保温30分钟后进行水冷，再在温度为60°C的酸洗液中浸放4-8小吋，最后冲干洗浄后进行烘干。本发明采用中频电炉进行熔炼，并且严格控制化学成分，针对现有技术的不足，改进奥氏体不锈钢成分设计，在C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo的基础上,添加W、Nb、Mo等耐高温合金元素，并适当提高C含量，这些耐高温合金元素与C形成细小弥散的合金碳化物，这些碳化物具有硬度高、凝固后呈弥散分布的特点。由于改进了配方和制造エ艺，最終获得产品中有如下特点不锈钢中的合金碳化物在高温下对晶界起到显著的钉扎作用，同时可降低晶界处的溶质扩散速度，从而明显提高奥氏体不锈钢晶界强度，达到显著改善高温強度和高温抗氧化性的效果。此外，由于添加的耐高温合金元素为强碳化物形成元素，比Cr优先形成碳化物，从而阻止或避免Cr与C形成碳化物，确保晶界处不因贫Cr而导致晶间腐蚀。因此，能够在保证刚性和強度的前提下，显著改善不锈钢耐高温性能的效果。通过本发明方法制得的不锈钢管，其耐热性能良好，对上述得到的产品力学性能和氧化增重检测，力学性能检测方法为按照GB/T4338-2006进行900°C高温拉伸实验，获得屈服強度指标；氧化增重检测方法为合金在900°C高温氧化200h后，连同氧化皮一起，采用天平称重测试试样总重量，与原始样的差值除以试样表面积即为(単位面积)氧化增重；最后检测得到900°C高温性能为屈服强度大于50MPa ；200h氧化增重小于12mg/cm2。
具体实施例方式以下实施例详细说明了本发明。本发明所使用的各种原料及各项设备均为常规市售产品，均能够通过市场 购买直接获得。实施例1 :
1)原料准备按照如下成分要求以及冶炼总重量，配备合适重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳剂；使产品不锈钢的化学成分含量为，
C 0. 11%, Si 0. 20%, Mn 1. 3%, Cr 17. 1%, Ni 8. 5%, W:1. 6%, Nb:1. 0%, Mo: 2. 1%,S :彡0. 03%, P :彡0. 035%，余量为Fe和不可避免的微量杂质元素；
2)装料前进行分析校对，并进行除污锈处理；采用中频感应电炉，将高熔点的W、Nb、Mo料先放入坩埚底部，再依次加入エ业纯铁、铬铁、电解镍板、金属锰、结晶硅，井覆盖上除渣齐U，接通电源，逐步增加功率进行冶炼；
3)化学成分合格后，并且钢液温度达到1650°C吋，扒清炉渣，加入硅钙合金进行最后脱氧，钢液温度达到1660-1680°C时，添加少量增碳剂准备出炉；
4)采用卧式离心机铸造，浇注温度1620°C— 1650°C，浇注速度15kg/秒，转速450转/分，形成铸管；
5)对铸管内外表面进行砂轮修磨，消除表面缺陷；在1050°C保温30分钟后进行水冷，再在温度为60°C的酸洗液中浸放4小吋，最后冲干洗浄后进行烘干。该实施例产品检测得到900°C高温性能为屈服強度大于50MPa ；200h氧化增重小于 12mg/cm2 ；
实施例2
1)原料准备按照如下成分要求以及冶炼总重量，配备合适重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳剂；使产品不锈钢的化学成分含量为，
C 0. 13%, Si 0. 65%, Mn 1. 5%, Cr 17. 9%, Ni 9. 7%, W:1. 9%, Nb:1. 6%, Mo: 2. 6%,S :彡O. 03%, P :彡O. 035%，余量为Fe和不可避免的微量杂质元素；
2)装料前进行分析校对，并进行除污锈处理；采用中频感应电炉，将高熔点的W、Nb、Mo料先放入坩埚底部，再依次加入工业纯铁、铬铁、电解镍板、金属锰、结晶硅，并覆盖上除渣齐U，接通电源，逐步增加功率进行冶炼；
3)化学成分合格后，并且钢液温度达到1650°C时，扒清炉渣，加入硅钙合金进行最后脱氧，钢液温度达到1660-1680°C时，添加少量增碳剂准备出炉；
4)采用卧式离心机铸造，浇注温度1620°C—16500C，浇注速度95kg/秒，转速850转/分，形成铸管；
5)对铸管内外表面进行砂轮修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保温30分钟后进行水冷，再在温度为60°C的酸洗液中浸放6小时，最后冲干洗净后进行烘干。该实施例产品检测得到900°C高温性能为屈服强度大于53MPa ；200h氧化增重小于 10. 3mg/cm2。` 实施例3
1)原料准备按照如下成分要求以及冶炼总重量，配备合适重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳剂；使产品不锈钢的化学成分含量为，
C 0. 19%, Si 0. 90%, Mn 1. 8%, Cr 18. 9%, Ni 10. 8%, W: 2. 4%, Nb:1. 9%, Mo: 2. 9%,S :彡O. 03%, P :彡O. 035%，余量为Fe和不可避免的微量杂质元素；
2)装料前进行分析校对，并进行除污锈处理；采用中频感应电炉，将高熔点的W、Nb、Mo料先放入坩埚底部，再依次加入工业纯铁、铬铁、电解镍板、金属锰、结晶硅，并覆盖上除渣齐U，接通电源，逐步增加功率进行冶炼；
3)化学成分合格后，并且钢液温度达到1650°C时，扒清炉渣，加入硅钙合金进行最后脱氧，钢液温度达到1660-1680°C时，添加少量增碳剂准备出炉；
4)采用卧式离心机铸造，浇注温度1620°C— 1650°C，浇注速度140kg/秒，转速1550转/分，形成铸管；
5)对铸管内外表面进行砂轮修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保温30分钟后进行水冷，再在温度为60°C的酸洗液中浸放8小时，最后冲干洗净后进行烘干。该实施例产品检测得到900°C高温性能为屈服强度大于58MPa ；200h氧化增重小于 9. 7mg/cm2。上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。
权利要求
1.一种的改进的铸造不锈钢管的生产方法，其特征在于，通过如下步骤制得 1)原料准备按照如下成分要求以及冶炼总重量，配备合适重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳剂；使产品的化学成分含量为，C :0. 11 O. 19%,S1:0. 20 O. 90%, Mn :1. 3 1. 8%,Cr :17.1 18. 9%,N1:8. 5 10. 8%,ff:1. 6 2. 4%,Nb:1. O 1.9%,Mo: 2.1 2. 9%,S :≤ O. 03%,P :≤ O. 035%, 余量为Fe和不可避免的微量杂质元素； 2)装料前进行分析校对，并进行除污锈处理；采用中频感应电炉，将高熔点的W、Nb、Mo料先放入坩埚底部，再依次加入工业纯铁、铬铁、电解镍板、金属锰、结晶硅，并覆盖上除渣齐U，接通电源，逐步增加功率进行冶炼； ` 3 )化学成分合格后，并且钢液温度达到1650°C时，扒清炉渣，加入硅钙合金进行最后脱氧，钢液温度达到1660-1680°C时，添加少量增碳剂准备出炉； 4)采用卧式离心机铸造，浇注温度1620°C— 1650°C，浇注速度15_140kg/秒，转速450-1550转/分，形成铸管； 5)对铸管内外表面进行砂轮修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保温30分钟后进行水冷，再在温度为60°C的酸洗液中浸放4-8小时，最后冲干洗净后进行烘干。
全文摘要
本发明涉及一种改进的铸造不锈钢管的生产方法，其采用中频电炉进行熔炼，并且严格控制化学成分，针对现有技术的不足，改进奥氏体不锈钢成分设计，在C、Si、Mn、Cr、Ni、W、Nb、Mo的基础上，添加W、Nb、Mo等耐高温合金元素，并适当提高C含量。通过本发明方法制得的不锈钢管能够在保证刚性和强度的前提下，显著改善不锈钢耐高温性能的效果。
文档编号C22C38/48GK103060721SQ20131004062
公开日2013年4月24日 申请日期2013年2月3日 优先权日2013年2月3日
发明者王康 申请人:王康