[發明專利]高硅超低碳不銹鋼焊絲及其水平連鑄連軋連拔制造方法

有效

• 申請號: 201010150441.1
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN101954547A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 李永勝;陳光
• 申請（專利權）人: 無錫南理工科技發展有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

技術領域

本發明屬于化工行業領域具有強的耐酸性腐蝕能力的高硅超低碳奧氏體不銹鋼焊絲及其制造技術，特別是一種高硅超低碳不銹鋼焊絲及其水平連鑄連軋連拔制造方法。

背景技術

奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，耐腐蝕能力強，良好的焊接性以及具有很好的耐久性。但在役的奧氏體不銹鋼焊接結構中，焊接接頭出現裂紋和腐蝕破壞等問題，影響了結構的正常使用和安全性，還造成了經濟損失。在奧氏體不銹鋼焊接過程中，存在的主要問題是焊接接頭晶間腐蝕、應力腐蝕裂紋、焊接接頭熱裂紋和焊接接頭的力學性能匹配。晶間腐蝕是奧氏體不銹鋼焊接接頭很危險的破壞形式，主要出現在焊縫的3個部位，分別是焊縫晶間腐蝕、母材上敏化區晶間腐蝕和刀蝕。晶間腐蝕的發生與焊縫金屬的碳含量有密切關系，碳含量越大，容易沉淀出鉻碳化物Cr₂₃C₆，晶間腐蝕傾向越大，因此降低焊接材料的碳含量是有效防止焊縫晶間腐蝕的方法。

高硅奧氏體不銹鋼對于高溫濃硫酸、濃硝酸等強酸具有良好的耐腐蝕性。硅合金化可大大提高鋼的腐蝕電位，表面生成穩定的SiO₂保護膜，顯著提高不銹鋼的耐腐蝕性能。硅可降低碳在不銹鋼中的溶解度，大量的硅可使碳從固溶體中析出。這些游離碳將與不銹鋼中的鉻結合，降低鋼的耐蝕性能，促進晶間腐蝕的產生。所以，本發明的焊絲材料是超低碳高硅奧氏體不銹鋼。本發明為強化焊接材料的抗腐蝕能力，同時獲得焊縫金屬良好的力學性能，在成分設計時添加了微量元素鈮和稀土元素，在降低碳含量的條件下使焊縫耐晶間腐蝕能力進一步提高，微量元素和稀土元素對焊絲材料的強度和塑性均起到提高作用。

在充分考慮焊縫金屬耐腐蝕前提下，為了得到焊縫金屬強度和母材強度相近的焊絲材料，需要對焊縫金屬添加必要的合金元素進行成分補償，目的在于得到焊縫處金屬與母材成分和性能更接近的效果。在對如00Cr14Ni14Si4奧氏體不銹鋼焊接時，普通不銹鋼難以實現熔敷金屬具有良好韌性、強度、耐腐蝕和冷裂紋敏感性低等綜合性能。

目前，國內的超低碳奧氏體不銹鋼焊接材料，如，H00Cr21Ni10、H0Cr19Ni12Mo2等焊絲含碳量實物水平為0.03％左右，而國外名牌產品實物水平為0.01～0.02％。中國專利200710025258.7公開的一種奧氏體不銹鋼焊絲，其碳含量在0.03％左右，硅含量在0.5～0.9，其焊絲合金成分不含稀土元素和微量元素。中國專利92102650.1公開的一種超低碳奧氏體不銹鋼焊條，其碳含量在0.03％左右，硅含量在0.5～0.9，焊絲合金不含稀土元素和微量元素。現有不銹鋼焊絲在碳含量上仍不能滿足焊縫熔敷金屬超低碳的需求，在保證低碳的同時提高力學性能是需要耐腐蝕焊絲的又一突出問題。現有焊絲成分設計對于超低碳和具有良好合金化的焊接金屬仍不能滿足要求。

對于超低碳高合金含量的合金，一般采用配料冶煉、鑄造、軋制和拉拔等幾個步驟進行。本發明提出對本發明設計的焊絲材料運用水平連鑄連軋連拔工藝進行制造，由于本發明設計的焊絲材料合金種類多且含量高，采用水平連鑄制造合金鑄坯對技術和工藝由嚴格要求，現有技術水平難以實現。應用本發明合金配料進行真空電爐冶煉獲得鋼水，設計一種真空吹氧爐外精煉和中間包精煉、氮氣流加熱凈化鋼水技術。鋼水經水平連鑄獲得鑄坯，鑄坯經多道次連軋和連拔，利用保護氣氛退火得到本發明所述的焊絲成品。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高硅超低碳不銹鋼焊絲及其水平連鑄連軋連拔制造方法，運用這種焊絲材料和制造工藝可以獲得具有優異的抗酸性腐蝕、焊縫熔敷金屬冷裂紋敏感小、焊縫金屬與母材性能接近的超低碳含微量元素與稀土的焊絲材料。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種高硅超低碳不銹鋼焊絲，采用Fe-Ni-Cr合金系統，將以下化學成分的原料進行熔煉、水平連鑄、連軋、連拔而成：C：0.005-0.02，Si：4.5-6.5，Mn：0.50-1.00，P≤0.02，S≤0.020，Cr：16.50-18.50，Ni：14.50-16.50，Mo≤0.5，N＜0.045，Cu＜0.40，Nb：0.15-0.25，RE：0.02-0.05，余量為Fe及其他不可避免的雜質元素，上述化學成分的單位為重量百分比。

一種制備高硅超低碳不銹鋼焊絲的水平連鑄連軋連拔方法，步驟如下：

(1)按照設計的焊絲成分配料，利用真空電爐熔煉，對鋼水進行脫硫、脫磷和去除有害雜質處理，使C＜0.3％，出鋼溫度T≥1680℃，設計的焊絲成分為(wt％)：