一種耐高溫鋼及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐高溫鋼，其特征在于：所述的耐高溫鋼配方如下：各成分的質(zhì)量百分比為：Cr：24.0-28.0%、Mo：2.3-3.0%、Si：2.0-3.3%、C：0.2-0.4%、Mn：1.0-2.0.%、Ni：18.0-23.0%、Nb:1.0-3.0%、Cu:0.1-3.0.%、W:2.0-3.5%、P：0.01-0.035%、S：0.2-0.4%、N:0.1-0.3%、余量為Fe，上述各成分的百分比之和為100%。所述的耐高溫鋼鑄態(tài)硬度能達到230-360HV10，同時耐熱、易切削、耐酸和耐腐蝕性能大大提高，適用在高溫工作環(huán)境下，工作溫度可達800-1000℃，可用作增壓渦輪和其他高溫零部件的制作，同時制作工藝簡便，制作成本較低，易于推廣和應用。
【專利說明】一種耐高溫鋼及其制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄鐵冶金的【技術(shù)領域】，具體地說是一種耐高溫鋼及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本申請所述的耐高溫鋼是指在高溫氧化氣氛和燃氣條件下能長時間工作，尤其可以用作工作溫度在500°C _800°C的增壓渦輪和其他高溫零部件的制作。
[0003]目前市場上的球墨鑄鐵在制造時加入大量的廢鋼料和回爐鐵，比如申請?zhí)枮椤癈N201110313761.9”，名稱為“一種球墨鑄鐵及其生產(chǎn)方法”的發(fā)明專利，描述了一種球墨鑄鐵及其生產(chǎn)方法，所采用的原料以重量份計:生鐵45 - 50 ;廢鋼25 - 30 ;回爐鐵20 —25 ;焦炭顆粒I 一 1.5。生產(chǎn)過程是:將廢鋼全部投入到爐中，待廢鋼開始熔化時，加入焦炭顆粒并迅速加入生鐵進行覆蓋，待生鐵開始熔化時，逐步加入回爐料，全部爐料熔化完全后打渣、出爐，進行孕育處理，得到球墨鑄鐵。上述工藝在生產(chǎn)鑄態(tài)球墨鑄鐵配方傳統(tǒng)的基本上，增加廢鋼的投入量，減少生鐵的用量，不另在原鐵水中加錳鐵和硅鐵，通過增碳和熔煉工藝的優(yōu)化，得到鑄態(tài)球墨鑄鐵，雖然制造成本大幅度降低，但硬度居中，只適用于于機械加工，但耐熱、耐磨性差，無法適合高溫工作環(huán)境。
[0004]又比如申請?zhí)枮椤癈N201110329105.8 ”，名稱為“ 一種大斷面球墨鑄鐵”的發(fā)明專利，公開了一種大斷面球墨鑄鐵，屬于鑄鐵冶金【技術(shù)領域】，該大斷面球墨鑄鐵的質(zhì)量百分比為:C:3.5% -3.7%, Si:1 .8% -1.9%, Mn:0.1 % -0.2%, P:0.045% -0.05%, S:
0.01% -0.015%, Re:0.018% -0.02%,Mg:0.05% -0.055%, Cu:0.5%，余量為 Fe 以及不
可避免的微量元素。該大斷面球墨鑄鐵雖然高韌性、鐵素體量和球化率均很高，但只適合各類高強度、高沖擊功機器模具的鑄件，但耐熱、耐磨性差，無法適合高溫工作環(huán)境，無法制成渦輪增壓器的配件，使用局限性較大。同時現(xiàn)有的鑄鐵加工工藝復雜，制作成本很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種改進的耐高溫鋼及其制作方法，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中耐熱、耐磨性差，無法適合高溫工作環(huán)境的一些不足。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種耐高溫鋼，其特征在于:所述的耐高溫鋼配方如下:各成分的質(zhì)量百分比為:Cr:24.0-28.0%、Mo:2.3-3.0%、S1:2.0-3.3%、C:
0.2-0.4%、Mn:1.0-2.0.%、N1:18.0-23.0%、Nb: 1.0-3.0%、Cu:0.1-3.0.%、ff:2.0-3.5%、P:
0.01-0.035%、S:0.2-0.4%、N:0.1-0.3%、余量為Fe，上述各成分的百分比之和為100%。
[0007]一種耐高溫鋼的制備方法，其特征在于:所述制備方法包括如下步驟:a、將耐高溫鋼的原料依次加入爐中進行融化，所述的耐高溫鋼的原料為鑄鋼HK40、硫化亞鐵、純鎳、含氮鉻鐵、鑰鐵、低碳鉻鐵、鈮鐵、鎢鐵、低碳錳鐵、電解銅和硅鐵；b、待原料全部熔清后，進行第一次脫氧處理，根據(jù)爐前分析結(jié)果，調(diào)整爐內(nèi)化學成分直至達到標值；C、進行第二次脫氧處理和第一次鎮(zhèn)靜除渣；d、升溫后進行第二次鎮(zhèn)靜除渣，最后測溫出鋼。
[0008]使用時本發(fā)明的耐高溫鋼配方如下:Cr:24.0-28.0%、Mo:2.3-3.0%、Si:2.0-3.3%、C:0.2-0.4%、Mn:1.0-2.0.%、N1:18.0-23.0%、Nb: 1.0-3.0%、Cu:0.1-3.0.%、ff:2.0-3.5%、P:0.01-0.035%、S:0.2-0.4%、N:0.1-0.3%、余量為 Fe，上述各成分的百分比之和為100%。所述的耐高溫鋼鑄態(tài)硬度能達到230-360HV10，同時耐熱、易切削、耐酸和耐腐蝕性能大大提高，適用在高溫工作環(huán)境下，工作溫度可達800-100(TC，可用作增壓渦輪和其他高溫零部件的制作，同時制作工藝簡便，制作成本較低，易于推廣和應用。
【具體實施方式】:
[0009]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0010]本發(fā)明主要包括一種耐高溫鋼，其特征在于:所述的耐高溫鋼配方如下:各成分的質(zhì)量百分比為:Cr:24.0-28.0%、Mo:2.3-3.0%、S1:2.0-3.3%、C:0.2-0.4%、Mn:1.0-2.0.%、Ni:18.0-23.0%、Nb: 1.0-3.0%、Cu:0.1-3.0.%、ff:2.0-3.5%、P:0.01-0.035%、S:0.2-0.4%、N:0.1-0.3%、余量為Fe，上述各成分的百分比之和為100%。本申請所述的耐高溫鋼是指在高溫氧化氣氛和燃氣條件下能長時間工作，尤其可以用作工作溫度在5500C —8000C以下的增壓渦輪和其他高溫零部件的制作。
[0011]所述的耐高溫鋼的原料為鑄鋼HK40、硫化亞鐵、純鎳、含氮鉻鐵、鑰鐵、低碳鉻鐵、鈮鐵、鎢鐵、低碳錳鐵、電解銅和硅鐵。所述的耐高溫鋼的原料為質(zhì)量百分比為:60-70%的鑄鋼HK40、0.2-0.5%的硫化亞鐵、4.9-5.3%的純鎳、1.2-1.8%的含氮鉻鐵、3-5%的鑰鐵、10-12%的低碳鉻鐵、1-3%的鈮鐵、2-3%的鎢鐵、1.2-1.8%的低碳錳鐵、0.3-1%的電解銅和
2-3.2%的硅鐵，上述各成分的之和為100%。
[0012]一種耐高溫鋼的制備方法，其與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于:所述制備方法包括如下步驟:a、將耐高溫鋼的原料依次加入爐中進行融化，所述的耐高溫鋼的原料為鑄鋼HK40、硫化亞鐵、純鎮(zhèn)、含氣絡鐵、鑰鐵、低碳絡鐵、銀鐵、鶴鐵、低碳猛鐵、電解銅和娃鐵；b、待原料全部熔清后，進行第一次脫氧處理，根據(jù)爐前分析結(jié)果，調(diào)整爐內(nèi)化學成分直至達到標值；c、進行第二次脫氧處理和第一次鎮(zhèn)靜除渣；d、升溫后進行第二次鎮(zhèn)靜除渣，最后測溫出鋼。a步驟中，耐高溫鋼的原料是質(zhì)量百分比為60-70%的鑄鋼HK40、0.2-0.5%的硫化亞鐵、4.9-5.3%的純鎳、1.2-1.8%的含氮鉻鐵、3-5%的鑰鐵、10-12%的低碳鉻鐵、1-3%的鈮鐵、
2-3%的鎢鐵、1.2-1.8%的低碳錳鐵、0.3-1%的電解銅和2-3.2%的硅鐵，上述各成分的之和為100% ;原料的加入時，先加入鑄鋼HK40，然后加入鑰鐵、純鎳和鎢鐵，等上述原料熔化90%以上后依次加入硫化亞鐵、低碳鉻鐵、電解銅、鈮鐵、硅鐵和低碳錳鐵，原料加入時的爐內(nèi)溫度為 1350-1400 度。
[0013]在鑄鋼HK40、鑰鐵、純鎳和鎢鐵熔化1/3后，加入造渣材料，造渣材料覆蓋鋼液，所述的造渣材料加入量占鋼水總量的1%_1.5%，造渣材料由生石灰與瑩石2:1混合而成，待上述鑄鋼HK40、鑰鐵、純鎳和鎢鐵基本熔化后，加入硫化亞鐵、低碳鉻鐵、電解銅、鈮鐵、硅鐵和低碳錳鐵。
[0014] b步驟中，待原料全部熔清后，鋼液表面加入除渣劑覆蓋，當爐內(nèi)溫度達到1550-1620度時加入脫氧劑錳鐵，錳鐵加入量占鋼水總量的0.2%-0.8%，1-2分鐘后，加入脫氧劑硅鐵，硅鐵的加入量占鋼水總量的0.5%-1.0%，然后進行第一次脫氧，時間為1-2分鐘，脫氧過程中需要用除渣劑覆蓋鋼液表面，脫氧后取樣進行爐前分析。
[0015]c步驟中，在鋼液中加入占鋼水總量0.1-0.15%的脫氧劑鈣硅進行第二次脫氧，脫氧過程中需要用除渣劑覆蓋鋼液表面，鋼水升溫至1640-1680度時，使鋼水靜止1-2分鐘，除去鋼液表面的浮渣；b步驟和c步驟中所述的除渣劑為高溫除渣劑，除渣劑的用量占鋼水總量的3.5%-5%。
[0016]d步驟中，鋼液溫度降至1550-1620時進行升溫，將鋼水升溫至1640-1680度時，使鋼水靜止1-2分鐘，然后隨時除去鋼液表面的浮渣，直至達到1550-1610度的出爐溫度，為了防止燒損，最后加入含氮鉻鐵，增加鋼液中氮元素的含量，然后除去鋼液表面的浮渣和除渣劑，保持爐內(nèi)鋼液的溫度，并準備出鋼。其中，氮在鋼中將以Fe4N的形式析出，使鋼的強度、硬度上升，塑性、韌性下降，即產(chǎn)生時效，從而提高鋼的材質(zhì)性能。敬
[0017]實施例1
[0018]根據(jù)產(chǎn)品工藝出品率和鋼料的化學成分，計算回爐料和鋼料的配比比例(按表1進行)。(一般回爐料在50-60%，鋼料在40-50%。)合金加入量視具體成分要求進行調(diào)整。注意爐料和合金料必須干燥、干凈，無雜質(zhì)和模殼材料等。
[0019]表1成分配比料表
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫鋼，其特征在于:所述的耐高溫鋼配方如下:各成分的質(zhì)量百分比為:Cr:24.0-28.0%、Mo:2.3-3.0%、S1:2.0-3.3%、C:0.2-0.4%、Mn:1.0-2.0.%、N1:18.0-23.0%、Nb: 1.0-3.0%、Cu: 0.1-3.0.%,ff: 2.0—3.5%、P:0.01—0.035%、S:0.2—0.4%、N: 0.1—0.3%、余量為Fe，上述各成分的百分比之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫鋼，其特征在于:所述的耐高溫鋼的原料為鑄鋼HK40、硫化亞鐵、純鎮(zhèn)、含氣絡鐵、鑰鐵、低碳絡鐵、銀鐵、鶴鐵、低碳猛鐵、電解銅和娃鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫鋼，其特征在于:所述的耐高溫鋼的原料為質(zhì)量百分比為:60-70%的鑄鋼HK40、0.2-0.5%的硫化亞鐵、4.9-5.3%的純鎳、1.2-1.8%的含氮鉻鐵、3-5%的鑰鐵、10-12%的低碳鉻鐵、1-3%的鈮鐵、2-3%的鎢鐵、1.2-1.8%的低碳錳鐵、0.3-1%的電解銅和2-3.2%的硅鐵，上述各成分的之和為100%。
4.一種耐高溫鋼的制備方法，其特征在于:所述制備方法包括如下步驟:a、將耐高溫鋼的原料依次加入爐中進行融化，所述的耐高溫鋼的原料為鑄鋼冊40、硫化亞鐵、純鎳、含氮鉻鐵、鑰鐵、低碳鉻鐵、鈮鐵、鎢鐵、低碳錳鐵、電解銅和硅鐵；b、待原料全部熔清后，進行第一次脫氧處理，根據(jù)爐前分析結(jié)果，調(diào)整爐內(nèi)化學成分直至達到標值；C、進行第二次脫氧處理和第一次鎮(zhèn)靜除渣；d、升溫后進行第二次鎮(zhèn)靜除渣，最后測溫出鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐高溫鋼的制備方法，其特征在于:a步驟中，耐高溫鋼的原料是質(zhì)量百分比為60-70%的鑄鋼HK40、0.2-0.5%的硫化亞鐵、4.9-5.3%的純鎳、1.2-1.8%的含氮鉻鐵、3-5%的鑰鐵、10-12%的低碳鉻鐵、1-3%的鈮鐵、2-3%的鎢鐵、1.2-1.8%的低碳錳鐵、0.3-1%的電解銅和2-3.2%的硅鐵，上述各成分的之和為100% ;原料的加入時，先加入鑄鋼HK40 ，然后加入鑰鐵、純鎳和鎢鐵，等上述原料熔化90%以上后依次加入硫化亞鐵、低碳鉻鐵、電解銅、鈮鐵、硅鐵和低碳錳鐵，原料加入時的爐內(nèi)溫度為1350-1400 度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐高溫鋼的制備方法，其特征在于:在鑄鋼HK40、鑰鐵、純鎳和鎢鐵熔化1/3后，加入造渣材料，造渣材料覆蓋鋼液，所述的造渣材料加入量占鋼水總量的1%_1.5%，造渣材料由生石灰與瑩石2:1混合而成，待上述鑄鋼HK40、鑰鐵、純鎳和鎢鐵等上述原料熔化90%以上后，依次加入硫化亞鐵、低碳鉻鐵、電解銅、鈮鐵、硅鐵和低碳錳鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐高溫鋼的制備方法，其特征在于:b步驟中，待原料全部熔清后，鋼液表面加入除渣劑覆蓋，當爐內(nèi)溫度達到1550-1620度時加入脫氧劑錳鐵，錳鐵加入量占鋼水總量的0.2%-0.8%，1-2分鐘后，加入脫氧劑硅鐵，硅鐵的加入量占鋼水總量的0.5%-1.0%，然后進行第一次脫氧，時間為1-2分鐘，脫氧過程中需要用除渣劑覆蓋鋼液表面，脫氧后取樣進行爐前分析。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐高溫鋼的制備方法，其特征在于:c步驟中，在鋼液中加入占鋼水總量0.1-0.15%的脫氧劑鈣硅進行第二次脫氧，脫氧過程中需要用除渣劑覆蓋鋼液表面，鋼水升溫至1640-1680度時，使鋼水靜止1-2分鐘，除去鋼液表面的浮渣；b步驟和c步驟中所述的除渣劑為高溫除渣劑，除渣劑的用量占鋼水總量的3.5%-5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種耐高溫鋼的制備方法，其特征在于:d步驟中，鋼液溫度降至1550-1620時進行升溫，將鋼水升溫至1640-1680度時，使鋼水靜止1_2分鐘，然后隨時除去鋼液表面的浮渣，直至達到1550-1610度的出爐溫度，為了防止燒損，最后加入含氮鉻鐵， 然后除去鋼液表面的浮渣和除渣劑，保持爐內(nèi)鋼液的溫度，并準備出鋼。
【文檔編號】C22C33/06GK103572178SQ201210279185
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月7日
【發(fā)明者】潘建培 申請人:上海世傳金屬材料研發(fā)中心