本发明涉及耐热钢材料领域，尤其涉及一种高强度耐热钢板及其制备方法。
背景技术：
耐热钢是应用于高温条件下的钢材，常用于制造锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作的零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。310s耐热钢属于传统高合金耐热钢，广泛用于钢炉、加热炉、退火炉等高温耐热场合，其耐热温度可达到1000℃左右。但是，目前的310s耐热钢在高温环境下的强度以及耐高温性能有限，使用寿命较短，使用成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高强度耐热钢板及其制备方法，有效提高钢板的强度及耐高温性能。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高强度耐热钢板，其原料钢由c、si、s、p、mn、cr、ni以及fe为基础组成，各组分的重量百分比分别为：c：≤0.08%，si：≤2.0%，s：≤0.02%，p：≤0.045%，mn：≤2.0%，cr：24.0-26.0%，ni:19.0-21.0%，余量为fe和不可避免的杂质。
优选地，各组分的重量百分比分别为：c：0.05%，si：1.0%，s：0.001%，p：0.04%，mn：1.5%，cr：24.0%，ni:19.0%，余量为fe和不可避免的杂质。
本发明还提供一种上述高强度耐热钢板的制备方法，包括以下步骤：
步骤s1：备料融化，按要求准备合金边角料，投入电炉中融化；
步骤s2：除渣精炼，将融化后的钢水倒入精炼炉中，精炼温度为1700-1750℃，采用aod精炼法进行精炼，即向钢水中吹入氧气以及惰性气体，用以降低钢水中的c含量和s含量，并除去钢水中的渣滓；
步骤s3：取样检测、成分调整，在钢水中取样进行成分检测，并根据成分检测结果以及成分控制标准对精炼炉中的钢水进行成分调整；
步骤s4：浇注、打磨，浇注前控制精炼炉温度为1600-1620℃，然后将钢水浇注到模具中，大于12小时后将钢板取出，之后对钢板的表面进行清理打磨，确保钢板表面无杂质；
步骤s5：锻造、回火，钢板进锻造炉时控制锻造炉温度低于700℃，钢板进炉后将锻造炉加热至1150-1180℃，保温2.5小时；开始锻造时需轻拉钢板，待钢板有一定变形量时再对钢板进行锻造，开锻温度≥1150℃，终锻温度≥980℃；锻造后利用煤炭炉对钢板进行回火，回火时间大于60分钟；
步骤s6：切割、检验，切除钢板的不平整部分，检验确保钢板表面无缺陷。
优选地，所述步骤s2中的惰性气体为氩气。
与现有技术相比，本发明提供一种高强度耐热钢板及其制备方法，钢板原材料钢的组分合理配比，所制得的钢板具有优异的强度和耐高温性能，满足高温条件下设备的要求，可延长设备的使用寿命，降低更换或维修成本。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
本发明提供一种高强度耐热钢板，其原料钢由c、si、s、p、mn、cr、ni以及fe为基础组成，各组分的重量百分比分别为：c：≤0.08%，si：≤2.0%，s：≤0.02%，p：≤0.045%，mn：≤2.0%，cr：24.0-26.0%，ni:19.0-21.0%，余量为fe和不可避免的杂质。
以下对各组分在本发明的高强度耐热钢板中的作用进行说明：
c（碳）、si（硅）、s（硫）、p（磷）、mn（锰）统称为钢中五大元素，其余元素统称为合金元素。
c（碳）元素是强奥氏体形成元素，是对不锈钢的强度贡献最大的元素，c溶解在钢中形成间隙固溶体，起到固溶强化的作用，另外，c与其他强碳化物形成元素形成碳化物析出时，起到沉淀强化的作用，可显著提高钢的强度、硬度、塑性和韧性；但是c含量过高容易导致钢的耐腐蚀性能下降，因此，本发明的耐热钢板将原料钢中的c含量控制在0.08%以下。
si（硅）作为钢中的还原剂和脱氧剂，能显著提高钢的抗拉强度，在钢中加入1.0-1.2%的si，其强度可提高15-20%；si与cr等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，因此可用于制造耐热钢，si含量增加，会降低钢的焊接性能，本发明的耐热钢板将原料钢中的si含量控制在2.0%以下，既保证钢板具有足够的抗拉强度，又不损害钢的额焊接性能。
一般s（硫）和p（磷）为钢中的有害元素，s降低不锈钢的延展性、韧性、焊接性能以及耐腐蚀性能，p增加不锈钢的冷脆性，使得焊接性能变坏，塑性降低，因此本发明的耐热钢板将原料钢中的s含量控制在0.02%以下，将p含量控制在0.045%以下。
mn（锰）是良好的脱氧剂和脱硫剂，有助于提高钢的韧性、强度和硬度，但是mn含量过度增加会导致钢的耐腐蚀性能及焊接性能，因此本发明的耐热钢板将原料钢中的mn含量控制在2.0%以下。
cr（铬）是不锈钢耐热钢的主要合金元素，它能增加钢的淬透性使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，还能在渗碳钢中形成含cr的碳化物，从而提高钢的硬度和耐磨性；当钢中cr含量超过12%时，会使得钢具有良好的高温抗氧化性能和耐氧化性腐蚀的作用，同时能增加钢的热强性，本发明的耐热钢板的原料钢中cr含量控制在24.0-26.0%，有效提高了钢板的硬度、耐磨性能和耐高温性能。
ni（镍）在提高钢的强度的同时对钢的韧性、塑性及其他工艺性能的损害较小，提高钢在高温下的抗氧化和耐热能力，本发明的耐热钢板的原料钢中ni含量控制在19.0-21.0%，使得钢板具有较高的强度和耐热性能。
本发明实施例1的一种高强度耐热钢板，其原料钢由c、si、s、p、mn、cr、ni以及fe为基础组成，各组分的重量百分比分别为：c：0.05%，si：1.0%，s：0.001%，p：0.04%，mn：1.5%，cr：24.0%，ni:19.0%，余量为fe和不可避免的杂质，具备有优异的强度和耐高温性能，应用于高温条件下的设备中，可显著延长设备的使用寿命，降低维护成本。
本发明还提供一种制备高强度上述耐热钢板的方法，包括以下步骤：
步骤s1：备料融化，按要求准备合金边角料，投入电炉中融化；
步骤s2：除渣精炼，将融化后的钢水倒入精炼炉中，精炼温度为1700-1750℃，采用aod精炼法进行精炼，即向钢水中吹入氧气以及惰性气体，用以降低钢水中的c含量和s含量，并除去钢水中的渣滓；aod精炼法是氩氧脱碳法（argonoxygendecarburization）的简称，在精炼时，它是在标准大气压下向钢水中吹氧的同时，吹入惰性气体，如氩气（ar）、氮气（n2），优选地，本发明采用同时向钢水中吹氧和氩气的方法，通过降低co分压，达到假真空的效果，从而使钢水中的碳含量降低到很低的水平，并且抑制钢中cr的氧化；还易于将钢水中的s含量控制在0.005%以下，以降低s对钢的性能的不利影响。
步骤s3：取样检测、成分调整，在钢水中取样进行成分检测，并根据成分检测结果以及成分控制标准对精炼炉中的钢水进行成分调整；
步骤s4：浇注、打磨，浇注前控制精炼炉温度为1600-1620℃，然后将钢水浇注到模具中，大于12小时后将钢板取出，之后对钢板的表面进行清理打磨，确保钢板表面无杂质；
步骤s5：锻造、回火，钢板进锻造炉时控制锻造炉温度低于700℃，钢板进炉后将锻造炉加热至1150-1180℃，保温2.5小时；开始锻造时需轻拉钢板，待钢板有一定变形量时再对钢板进行锻造，开锻温度≥1150℃，终锻温度≥980℃；锻造后利用煤炭炉对钢板进行回火，回火时间大于60分钟；
步骤s6：切割、检验，切除钢板的不平整部分，检验确保钢板表面无缺陷。
采用本发明的方法制备的钢板具有优异的强度和耐高温性能，应用于高温环境的设备中，可有效延长设备的使用寿命，降低更换成本。
综上所述，本发明提供一种高强度耐热钢板及其制备方法，钢板原材料钢的组分合理配比，所制得的钢板具有优异的强度和耐高温性能，满足高温条件下设备的要求，可延长设备的使用寿命，降低更换或维修成本。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。