一种改进的铸造不锈钢管的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种改进的铸造不锈钢管，其以下述不锈钢材作为母材，所述不锈钢材以质量％计含有C：0.04～0.12％、Ni：0～5.0％、Cr：12.0～17.0％、N：0～0.10％、Si：0.2～2.0％、Mo:2.1～2.9%、Mn：2.0％以下、Cu：0～2.0％、P：0.06％以下、S：0.006％以下，余部由Fe和不可避免的杂质构成；其步骤为1）将不锈钢液在熔炼炉中进行熔炼；2）不锈钢液熔清后进行去渣及脱氧处理；3）将不锈钢液浇入旋转的离心浇铸机型筒中进行离心浇铸后在离心力作用下冷却凝固成型为不锈钢管材料。采用离心浇铸方法制作不锈钢管，使得在离心力作用下，离心管胚补缩效果好，组织较致密，气体和非金属夹杂容易排出，缺陷少，有效地提高了不锈钢管的质量。
【专利说明】一种改进的铸造不锈钢管
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种铸造不锈钢材料，特别是一种具有高耐热性的铸造不锈钢管，其用于传输装置用、机械结构用、建筑用、装饰用等，特别适合于要求强度和耐蚀性的用途。
【背景技术】
[0002]304不锈钢作为一种用途广泛的钢材，属于奥氏体不锈钢的一种。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%、Ni8% -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，为了获得单一的奥氏体组织，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，随着镍含量的增加，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λ-M相变，但是镍含量的增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强。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强化，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、屈服强度和硬度，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，其冲击韧度减少缓慢，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。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种具有高耐热性，适合用于有强度和耐蚀性要求用途的铸造不锈钢管。
[0004]为解决上述技术方案，本发明采用如下技术方案:
一种改进的铸造不锈钢管，其以下述不锈钢材作为母材，所述不锈钢材以质量％计含有 C:0.04 ~0.12%,N1:0(无添加)~5.0%、Cr:12.0 ~17.0%、N:0 (无添加)~0.10%, Si:0.2 ~2.0%、Mo:2.1 ~2.9%、Mn:2.0% 以下、Cu:0(无添加)~2.0%、P:
0.06%以下、S:0.006%以下，余部由Fe和不可避免的杂质构成；并且通过如下步骤制得:
1)将不锈钢液在熔炼炉中进行熔炼；
2)不锈钢液熔清后进行去渣及脱氧处理；
3)将不锈钢液浇入旋转的离心浇铸机型筒中进行离心浇铸后在离心力作用下冷却凝固成型为不锈钢管材料。
[0005]作为优选的技术方案，在成型为不锈钢管材料后，将不锈钢管进行机械加工。
[0006]作为优选的技术方案，所述机械加工包括对不锈钢管内外层表面、端面及端面倒角进行加工。
[0007]作为优选的技术方案，所述熔炼炉为感应炉、电炉、电弧炉或真空精炼炉中的一种。
[0008]本发明的改进的不锈钢管，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，获得屈服强度指标；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(单位面积)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。
【具体实施方式】
[0009]以下，对本发明中的实施方式进行详细说明。
[0010]对作为该实施方式的高强度不锈钢管的母材的不锈钢材的各元素、和各元素的含量进行说明。需要说明的是，只要不特别声明，则各元素的含量为质量％。
[0011]C是提高强度的元素，特别是，对于通过制管后的热处理而在母相和接合部固溶从而提高强度而言，是重要的元素。作为构成高强度不锈钢管的母材的不锈钢，为了得到有效的强度，需要含有0.04%以上。但是，随着C含量的增加，与C形成碳化物的Cr的量也增加。因此固溶Cr量减少，耐蚀性降低。此外，若C的含量超过0.12%，则碳化物过多，延展性和韧性也降低，制管时的加工性变差。因此，使C的含量为0.04~0.12%。
[0012]Ni是通过置换一部分的C和N，从而能够防止C和N的过量含有所导致的耐蚀性降低的元素。但是，若Ni的含量超过5.0%，则由于残留奥氏体量的增加而使强度降低。因此，Ni的含量的上限为5.0%。需要说明的是，通过调整作为铁素体生成元素的Cr的含量和作为奥氏体生成元素的C、N的含量，能够以铁素体相的单相组织、马氏体相的单相组织、铁素体相和马氏体相的复相组织的任一种组织构成不锈钢材的母相，因而不一定含有Ni。
[0013]Cr是提高母相和接合部的耐蚀性的元素，为了得到作为构成高强度不锈钢管的母材的不锈钢的有效的耐蚀性，需要含有12.0%以上。但是，若Cr的含量超过17.0%，则通过制管后的热处理难以得到马氏体相。另外，即使通过含有奥氏体生成元素来实现成分调整，也会因残留奥氏体的增加而导致母相和接合部的强度降低。因此，使Cr的含量为12.0~17.0%。
[0014]N与C同样地是提高强度的元素，特别是，通过制管后的热处理而使其固溶至母相，能够提高强度。若N的含量超过0.10%，则由于残留奥氏体的增加而使强度降低。因此，N的含量的上限为0.10%。
[0015]Si是通过固溶强化而提高母相的强度的元素。为了得到作为构成高强度不锈钢管的母材的不锈钢的有效的强度，需要含有0.2%以上。但是，若Si的含量超过3.0%，则固溶强化作用饱和，同时促进了 δ铁素体相的形成，导致延展性和韧性降低。因此，使Si的含量为0.2~2.0%。
[0016]Mn抑制高温区域中的β铁素体相的生成。另外,具有以MnS的方式补充S，从而提高制造性的作用。但是，含有大量的Mn会增多退火后的残留奥氏体量，导致强度降低。因此，Mn的含量的上限为2.0%。需要说明的是，Mn的含量优选为0.1~1.2%。
[0017]Cu是可以抑制高温区域中的β铁素体相的生成、同时对于耐蚀性的提高有效的元素。
[0018]P是导致耐蚀性降低的元素。因此，P的含量越少越优选，但若极端地降低P的含量，则制造成本高涨，因此作为实质上不产生不良影响的范围，使P的含量的上限为0.06%。
[0019]S是在热压延时在晶界偏析而使热加工性降低并引起热加工裂纹和表面粗糙等的元素，同时该元素在中间退火后的冷压延中导致切边的发生。另外，若存在大量的MnS，则对耐蚀性产生不良影响。因此，S的含量越少越优选，但若极端地降低S的含量，则制造成本高涨，因此作为实质上不产生不良影响的范围，使S的含量的上限为0.006%。
[0020]Mo是提高耐蚀性的元素。但是，若Mo的含量超过3.0%，则会导致热加工性降低。另外，由于是比较昂贵的元素，因而若大量含有则会导致成本升高。因此，Mo的含量的上限为 3.0%。
[0021]B是形成微细的析出物从而抑制晶粒粗大化的元素，同时该元素提高热压延温度区域中的铁素体相和奥氏体相之间的晶界处的结合力，改善热加工性。但是，若B的含量超过0.01%，则会引起低熔点硼化物的形成，导致热加工性变差。因此，B的含量的上限为0.01%。
[0022]余部由Fe和不可避免的杂质构成；
并且通过如下步骤制得:
1)将不锈钢液在熔炼炉中进行熔炼；
2)不锈钢液熔清后进行去渣及脱氧处理；
3)将不锈钢液浇入旋转的离心浇铸机型筒中进行离心浇铸后在离心力作用下冷却凝固成型为不锈钢管材料。
[0023]其中，在成型为不锈钢管材料后，将不锈钢管进行机械加工。
[0024]所述机械加工包括对不锈钢管内外层表面、端面及端面倒角进行加工。
[0025]所述熔炼炉为感应炉、电炉、电弧炉或真空精炼炉中的一种。
[0026]本发明的改进的不锈钢管，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，获得屈服强度指标；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(单位面积)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。
[0027]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种改进的铸造不锈钢管，其特征在于，其以下述不锈钢材作为母材，所述不锈钢材以质量％计含有C:0.04~0.12%,N1:0(无添加)~5.00AXr:12.0~17.0%,N:0(无添加)~0.10%,S1:0.2 ~2.0%、Μο:2.I ~2.9%、Μη:2.0% 以下、Cu:0 (无添加)~2.0%、P:0.06%以下、S:0.006%以下，余部由Fe和不可避免的杂质构成； 并且通过如下步骤制得: 将不锈钢液在熔炼炉中进行熔炼； 不锈钢液熔清后进行去渣及脱氧处理； 将不锈钢液浇入旋转的离心浇铸机型筒中进行离心浇铸后在离心力作用下冷却凝固成型为不锈钢管材料。
2.根据权利要求1所述改进的铸造不锈钢管，其特征在于:在成型为不锈钢管材料后，将不锈钢管进行机械加工。
3.根据权利要求2所述改进的铸造不锈钢管，其特征在于:所述机械加工包括对不锈钢管内外层表面、端面及端面倒角进行加工。
4.根据权利要求1所述改进的铸造不锈钢管，其特征在于:所述熔炼炉为感应炉、电炉、电弧炉或真空精炼炉中 的一种。
【文档编号】C22C38/38GK103540869SQ201310491158
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】徐梁冰 申请人:徐梁冰