一种耐高温炉胆用奥氏体不锈钢及其板坯的制作工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种耐高温炉胆用奥氏体不锈钢及其板坯的制作工艺。
【背景技术】
[0002] Consteel电炉炼钢工艺是20世纪90年代推行的一种新的电炉炼钢技术，该电炉 具有连续加料、连续预热、连续熔化、连续冶炼的特点，它具有冶炼周期短、冶炼能耗低、噪 音小、投资成本低等优点，在炼钢领域是一种具有较强生命力和竞争力的电炉冶炼先进技 术，但是采用Consteel电炉冶炼耐高温炉胆用奥氏体不锈钢这种高镍、高铬及含钨不锈钢 母液还没有先例，本发明通过调整工艺参数不仅能采用Consteel电炉冶炼耐高温炉胆用 奥氏体不锈钢母液，而且可以降低电耗、缩短冶炼周期，同时[P]含量可以降到〇. 01%以下， 极大的提高了经济效益。
[0003] 奥氏体系列不锈钢为Fe-Cr-Ni系列或Fe-Cr-Mn系列。从低温到高温都具有稳定 的优良的力学性能。在920~1150°C温度进行固溶化热处理无变态点，依靠快速冷却成为 非磁性的具有优良的耐腐蚀性能的奥氏体组织。奥氏体系列不锈钢与马氏体、铁素体系列 不锈钢相比较，因富有延伸性和屈服比（屈服强度/抗拉强度）小等，所以其加工性十分优 越。但其加工硬化性大。近来，巧妙地利用加工温度，将以前不可能进行的超深拉深在一定 温度的情况下拉深成功。
[0004] 奥氏体耐热不锈钢在锅炉和炉胆中广泛的应用，如火力发电用的蒸汽锅炉、蒸汽 涡轮工业炉及喷气式发动机等。它们都在高温下工作，并承受各种载荷，此外它们还与高温 蒸汽、高温气相接触，表面容易发生高温氧化。310/310S为铬镍型奥氏体不锈钢，由于添加 了比304更高含量的铬镍，在高温下能够有效的控制氧化物的生成，使其具有更好的高温 抗氧化性及更高温蠕变强度。310S的最高工作温度可达1200°C，能在1100°C下持续工作， 通常在1KKTC以下的高温环境中使用，但在高温环境中使用时间短，新发明的一种耐高温 炉胆用奥氏体不锈钢具有更高的高温持久性能和耐高温氧化性能。
[0005] 高温特性：在500°C以上，其他钢种的强度会急剧下降，而奥氏体系列不锈钢却仍 具有较高的强度。特别是因为它有良好的耐氧化性，所以适用于各种高温工况。因为奥氏 体系列不锈钢是面心立方晶格，比体心立方晶格的铁素体系列不锈钢在600°C以上的高温 强度显著优越。
[0006] 低温特性：普通钢(铁素体钢）是一种高强度材料，但在低温中，因其强度和韧性都 减弱，而在使用上受到限制。马氏体系列、铁素体系列和奥氏体系列不锈钢，分别在常温以 及高温环境中具备各自优越的特性，但在低温环境中，马氏体系列不锈钢和铁素体系列不 锈钢，与普通钢一样，低温性能不佳，而奥氏体系列不锈钢，因具备优良的低温特性而被大 量使用。
[0007] 300系列奥氏体不锈钢(如304、316、317等）由于在高温和极低温度下都具有良好 的塑韧性、冷热加工性能和耐局部腐蚀性能而被广泛用于石油、化工、宇航和能源等领域。 随着现化化不断发展，许多工况要求在高温下有较高强度和良好的化学性的特殊钢，典型 的耐高温不锈钢如06Cr25Ni20 (310S)是通过同时提高Cr、Ni含量来提高不锈钢的抗高温 氧化性而发展起来的。
[0008] 目前，在国内以太钢和宝钢为首的不锈钢企业都已生产开发了 310S耐热不锈钢， 以用到退火炉设备中，但是310S主要存在的缺陷是使用寿命短，针对这种情况，通过合理 科学的设计及实验研究，可开出了专门使用在高温炉胆中的专用奥氏体不锈钢铸坯。本发 明通过提高铬、镍的含量，合理的添加钨合金金属元素，及严格控制其他合金元素含量，可 使其材料可长期使用在高温炉胆中，为下游客户节省材料费用及提高经济效益。通过查新 报告，针对耐高温炉胆专用奥氏体不锈钢技术方面的论文和专利还未见报道，并且制作工 艺和本专利要求也有根本的不同。
[0009] 如专利CN102373379A-种耐化学腐蚀马氏体不锈钢的制备方法，其按重量百分 比计算，所含成分如下：C:0.002-0.01%;Si:0.15-0.45%;Mn:0.3-1.5%;P:彡 0.02% ；S0.005%；Cr:16-17.8%；Ni：2. 5-5. 0%；V：0. 03%-〇. 15%；Mo：1. 5-0. 30% ；0 ^ 0. 005%。该不锈钢具有耐高温和耐磨的优点，但达不到高温炉胆的使用要求。
[0010] 专利CN102260826A-种耐高温马氏体不锈钢及其制造方法，其按重量百分比 计算，所含成分如下：C:0.11-0.15%;Si:彡 0.1%;Mn:0.5-0.8%;P:彡 0.01%;S:彡 0. 005%；Cr：9. 8-11. 5%；Ni：0. 6-0. 8%；V：0. 13%-〇. 23% ；A1 ^ 0. 01% ；Nb:0. 09-0. 15% ； W:0.25-0. 4%;N:0.05-0. 08%;Mo:L00-L30% ;0 彡 0.005%。该不锈钢具有耐高温和低温 强度高等优点，但达不到高温炉胆的耐高温蠕变及耐氧化使用要求。
[0011] 专利CN101845600A-种耐高温耐腐蚀的不锈钢及其制备方法，其按重量百分比 计算，所含成分如下：C:0.01-0.04%;Si:2.0-9.0%;Mn:0.5-1.0%;P:0.001-0.03%;S ：0. 001-0. 03%；Cr:18-35%；Ni:25-45% ；ff：0. 25-0. 4% ；Mo：2. 0-5. 0% ；Cu: 1. 0-4. 0% ； 微量元素〇. 2-0. 5%。该不锈钢具有耐高温和耐氧化等优点，但配方仍然有待改进。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种耐高温炉胆用奥 氏体不锈钢及其板坯的制作工艺，可以提高比310S耐热不锈钢更好的耐高温蠕变性能及 抗氧化性能，同时制作工艺节约成本、降低能耗，提高经济效益的同时，绿色环保。
[0013] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种耐高温炉胆用奥氏体不锈钢， 其特征在于：含有以下重量百分比的组分：Cr:24-26%，Ni:19-21%，Si:0.3-0. 8%，C: 0· 02-0. 06%，Μη: 1. 0-1. 5%，W: 1. 5-2. 5%，N彡 0· 2%，P彡 0· 04%，S彡 0· 03%，余量为Fe;铬 镍当量比控制在〇. 9-1. 1之间。
[0014] 本发明所述的Cr含量为：24%彡Cr彡25%。
[0015] 本发明所述的Ni含量为：20%彡Ni彡21%。
[0016] 本发明所述的C含量为：0.02彡C彡0.03%。
[0017] 本发明所述的Si含量为：0.3%彡Si彡0.60%。
[0018] 本发明所述的Μη含量为：1. 0%彡Μη彡1. 3%。
[0019] 本发明所述的W含量为：1. 5%彡W彡2. 0%。
[0020] 本发明所述的N含量为：N< 0· 1%。
[0021] 本发明所述的P彡0· 02%，S彡0· 001%。
[0022] -种耐高温炉胆用奥氏体不锈钢板坯的制作工艺，其特征在于：步骤如下： (1) 、采用Consteel电炉冶炼高温炉胆用奥氏体不锈钢母液，母液出钢成分为：C> 1. 0%;Si< 1. 0%;Cr彡 2%;Ni:25 ~35%;W:3-5%;P< 0· 01%，出钢温度控制在 1580 ~ 1630°C； (2) 、Consteel电炉和中频炉钢液勾兑后兑入A0D冶炼，A0D冶炼后出钢温度控制在 1550~1630°C之间，然后将钢液兑入LF炉进行精炼及添加微合金元素，成分、温度合格后 吊包至连铸台，LF吊包温度控制在1500~1520°C之间，然后通过连铸机把该耐高温炉胆用 奥氏体不锈钢恪液连铸成厚度160~220mm的板还；成型后，板还的材料为权利要求1-9任 一权利要求所述的耐高温炉胆用奥氏体不锈钢。
[0023]Cr铁素体形成元素，改善材料的耐腐蚀性，提高合金的强度和耐高温氧化性能，适 当控制Cr元素的含量有利于控制铬镍当量比，进而有利于控制该双相不锈钢的热加工塑 性，本发明中铬的含量控制在24% <Cr< 26%，优先选24% <Cr< 25%。
[0024]Ni是奥氏体形成元素，镍可以将奥氏体降低范围扩大到低温区，镍可以提高韧性 和延展性，使之便于加工、制造和焊接，增强抗酸的腐蚀，保持钝化膜的能力及在腐蚀介质 中的抗腐蚀能力，作为优先选20% <镍< 21%。
[0025] C是奥氏体形成元素，一定程度上代替镍，促进奥氏体并稳定奥氏体，当碳含量过 高时，以和铬生成碳化铬，不锈钢的耐腐蚀性和韧性恶化，为了确保不锈钢的耐腐蚀性，一 般控制在0. 06%以下，优选选< 0. 03%。
[0026]Si是铁素体形成元素并起到稳定铁素体的作用，也起到脱氧添加剂，改善焊接流 动性，硅含量过高时有增加中间相析出的趋势和降低N浓度，优先选0. 3% <Si< 0. 60%。
[0027]Μη是奥氏体形成元素和稳定奥氏