專利名稱：一種改進(jìn)的鑄造不銹鋼管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鑄造不銹鋼材料，特別是一種具有高耐熱性的鑄造不銹鋼管。
背景技術(shù)：
304不銹鋼作為一種用途廣泛的鋼材，屬于奧氏體不銹鋼的一種。奧氏體不銹鋼是常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。當(dāng)鋼中含Cr約18%、Ni 8%-10%、C約0. 1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。由于奧氏體不銹鋼含有較高的鉻，可形成致密的氧化膜，所以具有良好的耐蝕性。鎳是穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，為了獲得單一的奧氏體組織，當(dāng)鋼中含有0. 1%碳和18%鉻時(shí)所需的最低鎳含量約為8%，這便是最著名18-8鉻鎳奧氏體不銹鋼的基本成分，奧氏體不銹鋼中，隨著鎳含量的增加，殘余的鐵素體可完全消除，并顯著降低。相形成的傾向；同時(shí)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，甚至可不出現(xiàn)X-M相變，但是鎳含量的增加會(huì)降低碳在奧氏體不銹鋼中的溶解度，從而使碳化物析出傾向增強(qiáng)。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括18Cr-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、S1、Nb、Ti等元素發(fā)展起來(lái)的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無(wú)磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過(guò)相變使之強(qiáng)化，僅能通過(guò)冷加工進(jìn)行強(qiáng)化。如果加入S，Ca，Se, Te等元素，則具有良好的易切削性。此類鋼耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0. 03%或含T1、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼對(duì)濃硝酸具有良好的耐蝕性。奧氏體型不銹鋼密度略高于碳鋼，具有較大的伸長(zhǎng)率和斷面收縮率，硬度較低。奧氏體不銹鋼板通常通過(guò)加工硬化來(lái)提高硬度，奧氏體型不銹鋼無(wú)磁性，但其冷加工硬化生成馬氏體相變時(shí)將會(huì)產(chǎn)生磁性，可用熱處理方法來(lái)消除這種馬氏體組織而恢復(fù)其無(wú)磁性。奧氏體型不銹鋼同絕大多數(shù)的其它金屬材料相似，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度，隨著溫度的降低而提高；塑性則隨著溫度降低而減小。其抗拉強(qiáng)度在溫度15 800C范圍內(nèi)增長(zhǎng)是較為均勻的，更重要的是隨著溫度的降低，其沖擊韌度減少緩慢，并不存在脆性轉(zhuǎn)變溫度，所以不銹鋼在低溫時(shí)能保持足夠的塑性和韌性。奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比，具有下列特點(diǎn)
(1)高的電阻率，約為碳鋼的5倍； (2)大的線膨脹系數(shù)，比碳鋼大40%，并隨著溫度的升高，線膨脹系數(shù)的數(shù)值也相應(yīng)地提聞;
(3)低的熱導(dǎo)率，約為碳鋼的I/ 3。基于上述特點(diǎn)，奧氏體不銹鋼在制管焊接過(guò)程中存在一系列問(wèn)題，如下
(1)粗晶奧氏體不銹鋼熱導(dǎo)率低，采用傳統(tǒng)電弧焊容易造成焊縫和近縫區(qū)晶粒粗大，影響焊接接頭性能；
(2)熱應(yīng)力奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱率大約只有碳鋼的一半，而線膨脹系數(shù)卻大得多，所以焊后在接頭中會(huì)廣生很大的內(nèi)應(yīng)力；(3)氣孔液體金屬的粘度及表面張力較大，易產(chǎn)生氣孔；焊縫金屬潤(rùn)濕性差，焊縫兩側(cè)易產(chǎn)生咬邊；
(4)熱裂紋奧氏體鋼的結(jié)晶凝固區(qū)間大，結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)，且?jiàn)W氏體結(jié)晶方向性強(qiáng)，
所以雜質(zhì)偏析較嚴(yán)重，易產(chǎn)生熱裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的鑄造不銹鋼管，能夠在保證剛性和強(qiáng)度的前提下，顯著改善不銹鋼耐高溫性能的效果。本發(fā)明的改進(jìn)的鑄造不銹鋼管，具體化學(xué)組分的重量百分比為，
C :0. 11 0. 19%,
S1:0. 20 0. 90%,
Mn :1. 3 1. 8%,
Cr :17.1 18. 9%,
N1:8. 5 10. 8%,
W:1. 6 2. 4%,
Nb: 1.0 1.9%,
Mo: 2.1 2. 9%,
S :彡 0. 03%,
P :彡 0. 035%,
余量為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)元素。本發(fā)明所述的改進(jìn)的鑄造不銹鋼管的制備方法如下
1)原料準(zhǔn)備按照如下成分要求以及冶煉總重量，配備合適重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳劑；使產(chǎn)品的化學(xué)成分含量為，
C :0. 11 0. 19%,
S1:0. 20 0. 90%,
Mn :1. 3 1. 8%,
Cr :17.1 18. 9%,
N1:8. 5 10. 8%,
W:1. 6 2. 4%,
Nb: 1.0 1.9%,
Mo: 2.1 2. 9%,
S :彡 0. 03%,
P :彡 0. 035%,
余量為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)元素；
2)裝料前進(jìn)行分析校對(duì)，并進(jìn)行除污銹處理；采用中頻感應(yīng)電爐，將高熔點(diǎn)的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，再依次加入工業(yè)純鐵、鉻鐵、電解鎳板、金屬錳、結(jié)晶硅，并覆蓋上除渣齊U，接通電源，逐步增加功率進(jìn)行冶煉；
3)化學(xué)成分合格后，并且鋼液溫度達(dá)到1650°C時(shí)，扒清爐渣，加入硅鈣合金進(jìn)行最后脫氧，鋼液溫度達(dá)到1660-1680°C時(shí)，添加少量增碳劑準(zhǔn)備出爐；4)采用臥式離心機(jī)鑄造，澆注溫度1620°C— 1650°C，澆注速度15_140kg/秒，轉(zhuǎn)速450-1550轉(zhuǎn)/分，形成鑄管；
5)對(duì)鑄管內(nèi)外表面進(jìn)行砂輪修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保溫30分鐘后進(jìn)行水冷，再在溫度為60°C的酸洗液中浸放4-8小吋，最后沖干洗浄后進(jìn)行烘干。本發(fā)明采用中頻電爐進(jìn)行熔煉，并且嚴(yán)格控制化學(xué)成分，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，改進(jìn)奧氏體不銹鋼成分設(shè)計(jì)，在C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo的基礎(chǔ)上,添加W、Nb、Mo等耐高溫合金元素，并適當(dāng)提高C含量，這些耐高溫合金元素與C形成細(xì)小彌散的合金碳化物，這些碳化物具有硬度高、凝固后呈彌散分布的特點(diǎn)。由于改進(jìn)了配方和制造エ藝，最終獲得產(chǎn)品中有如下特點(diǎn)不銹鋼中的合金碳化物在高溫下對(duì)晶界起到顯著的釘扎作用，同時(shí)可降低晶界處的溶質(zhì)擴(kuò)散速度，從而明顯提高奧氏體不銹鋼晶界強(qiáng)度，達(dá)到顯著改善高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性的效果。此外，由于添加的耐高溫合金元素為強(qiáng)碳化物形成元素，比Cr優(yōu)先形成碳化物，從而阻止或避免Cr與C形成碳化物，確保晶界處不因貧Cr而導(dǎo)致晶間腐蝕。因此，能夠在保證剛性和強(qiáng)度的前提下，顯著改善不銹鋼耐高溫性能的效果。本發(fā)明的改進(jìn)的不銹鋼管，其耐熱性能良好，對(duì)上述得到的產(chǎn)品力學(xué)性能和氧化增重檢測(cè)，力學(xué)性能檢測(cè)方法為按照GB/T4338-2006進(jìn)行900°C高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，獲得屈服強(qiáng)度指標(biāo)；氧化增重檢測(cè)方法為合金在900°C高溫氧化200h后，連同氧化皮一起，采用天平稱重測(cè)試試樣總重量，與原始樣的差值除以試樣表面積即為(単位面積)氧化增重；最后檢測(cè)得到900°C高溫性能為屈服強(qiáng)度大于50MPa ；200h氧化增重小于12mg/cm2。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō) 明了本發(fā)明。本發(fā)明所使用的各種原料及各項(xiàng)設(shè)備均為常規(guī)市售產(chǎn)品，均能夠通過(guò)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)直接獲得。實(shí)施例1 :
1)原料準(zhǔn)備按照如下成分要求以及冶煉總重量，配備合適重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳劑；使產(chǎn)品不銹鋼的化學(xué)成分含量為，
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%，余量為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)元素；
2)裝料前進(jìn)行分析校對(duì)，并進(jìn)行除污銹處理；采用中頻感應(yīng)電爐，將高熔點(diǎn)的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，再依次加入エ業(yè)純鐵、鉻鐵、電解鎳板、金屬錳、結(jié)晶硅，井覆蓋上除渣齊U，接通電源，逐步增加功率進(jìn)行冶煉；
3)化學(xué)成分合格后，并且鋼液溫度達(dá)到1650°C吋，扒清爐渣，加入硅鈣合金進(jìn)行最后脫氧，鋼液溫度達(dá)到1660-1680°C時(shí)，添加少量增碳劑準(zhǔn)備出爐；
4)采用臥式離心機(jī)鑄造，澆注溫度1620°C— 1650°C，澆注速度15kg/秒，轉(zhuǎn)速450轉(zhuǎn)/分，形成鑄管；
5)對(duì)鑄管內(nèi)外表面進(jìn)行砂輪修磨，消除表面缺陷；在1050°C保溫30分鐘后進(jìn)行水冷，再在溫度為60°C的酸洗液中浸放4小吋，最后沖干洗浄后進(jìn)行烘干。該實(shí)施例產(chǎn)品檢測(cè)得到900°C高溫性能為屈服強(qiáng)度大于50MPa ；200h氧化增重小于12mg/cm2 ；實(shí)施例2
1)原料準(zhǔn)備按照如下成分要求以及冶煉總重量，配備合適重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳劑；使產(chǎn)品不銹鋼的化學(xué)成分含量為，
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0. 03%, P :彡0. 035%，余量為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)元素；
2)裝料前進(jìn)行分析校對(duì)，并進(jìn)行除污銹處理；采用中頻感應(yīng)電爐，將高熔點(diǎn)的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，再依次加入工業(yè)純鐵、鉻鐵、電解鎳板、金屬錳、結(jié)晶硅，并覆蓋上除渣齊U，接通電源，逐步增加功率進(jìn)行冶煉；
3 )化學(xué)成分合格后，并且鋼液溫度達(dá)到1650°C時(shí)，扒清爐渣，加入硅鈣合金進(jìn)行最后脫氧，鋼液溫度達(dá)到1660-1680°C時(shí)，添加少量增碳劑準(zhǔn)備出爐；
4)采用臥式離心機(jī)鑄造，澆注溫度1620°C—16500C，澆注速度95kg/秒，轉(zhuǎn)速850轉(zhuǎn)/分，形成鑄管；
5)對(duì)鑄管內(nèi)外表面進(jìn)行砂輪修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保溫30分鐘后進(jìn)行水冷，再在溫度為60°C的酸洗液中浸放6小時(shí)，最后沖干洗凈后進(jìn)行烘干。該實(shí)施例產(chǎn)品檢測(cè)得到900°C高溫性能為屈服強(qiáng)度大于53MPa ；200h氧化增重小于 10. 3mg/cm2。

實(shí)施例3:
1)原料準(zhǔn)備按照如下成分要求以及冶煉總重量，配備合適重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳劑；使產(chǎn)品不銹鋼的化學(xué)成分含量為，
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0. 03%, P :彡0. 035%，余量為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)元素；
2)裝料前進(jìn)行分析校對(duì)，并進(jìn)行除污銹處理；采用中頻感應(yīng)電爐，將高熔點(diǎn)的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，再依次加入工業(yè)純鐵、鉻鐵、電解鎳板、金屬錳、結(jié)晶硅，并覆蓋上除渣齊U，接通電源，逐步增加功率進(jìn)行冶煉；
3)化學(xué)成分合格后，并且鋼液溫度達(dá)到1650°C時(shí)，扒清爐渣，加入硅鈣合金進(jìn)行最后脫氧，鋼液溫度達(dá)到1660-1680°C時(shí)，添加少量增碳劑準(zhǔn)備出爐；
4)采用臥式離心機(jī)鑄造，澆注溫度1620°C— 1650°C，澆注速度140kg/秒，轉(zhuǎn)速1550轉(zhuǎn)/分，形成鑄管；
5)對(duì)鑄管內(nèi)外表面進(jìn)行砂輪修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保溫30分鐘后進(jìn)行水冷，再在溫度為60°C的酸洗液中浸放8小時(shí)，最后沖干洗凈后進(jìn)行烘干。該實(shí)施例產(chǎn)品檢測(cè)得到900°C高溫性能為屈服強(qiáng)度大于58MPa ；200h氧化增重小于 9. 7mg/cm2。上述描述僅作為本發(fā)明可實(shí)施的技術(shù)方案提出，不作為對(duì)其技術(shù)方案本身的單一限制條件。
權(quán)利要求
1.一種的改進(jìn)的鑄造不銹鋼管，具體化學(xué)組分的重量百分比為，C :0. 11 0. 19%,S1:0. 20 0. 90%, Mn :1. 3 1. 8%,Cr :17.1 18. 9%,N1:8. 5 10. 8%,W:1. 6 2. 4%,Nb: 1.0 1.9%,Mo: 2.1 2. 9%,S :≤ 0. 03%,P :≤ 0. 035%, 余量為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)元素； 并且通過(guò)如下步驟制得 1)原料準(zhǔn)備按照上述成分要求以及冶煉總重量，配備合適重量的C、S1、Mn、Cr、N1、W、Nb、Mo料和增碳劑； 2)裝料前進(jìn)行分析校對(duì)，并進(jìn)行除污銹處理；采用中頻感應(yīng)電爐，將高熔點(diǎn)的W、Nb、Mo料先放入坩堝底部，再依次加入エ業(yè)純鉄、鉻鐵、電解鎳板、金屬錳、結(jié)晶硅，并覆蓋上除渣齊U，接通電源，逐步增加功率進(jìn)行冶煉； 3)化學(xué)成分合格后，并且鋼液溫度達(dá)到1650°C吋，扒清爐渣，加入硅鈣合金進(jìn)行最后脫氧，鋼液溫度達(dá)到1660-1680°C時(shí)，添加少量增碳劑準(zhǔn)備出爐； 4)采用臥式離心機(jī)鑄造，澆注溫度1620°C— 1650°C，澆注速度15_140kg/秒，轉(zhuǎn)速450-1550轉(zhuǎn)/分，形成鑄管； 5)對(duì)鑄管內(nèi)外表面進(jìn)行砂輪修磨，消除表面缺陷；在1050-1080°C保溫30分鐘后進(jìn)行水冷，再在溫度為60°C的酸洗液中浸放4-8小吋，最后沖干洗浄后進(jìn)行烘干。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的鑄造不銹鋼管，其采用中頻電爐進(jìn)行熔煉，并且嚴(yán)格控制化學(xué)成分，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，改進(jìn)奧氏體不銹鋼成分設(shè)計(jì)，在C、Si、Mn、Cr、Ni、W、Nb、Mo的基礎(chǔ)上，添加W、Nb、Mo等耐高溫合金元素，并適當(dāng)提高C含量。本發(fā)明的不銹鋼管能夠在保證剛性和強(qiáng)度的前提下，顯著改善不銹鋼耐高溫性能的效果。
文檔編號(hào)C22C38/48GK103060720SQ20131004061
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月3日
發(fā)明者劉芝英 申請(qǐng)人:劉芝英