[發明專利]高鉻鐵素體耐熱鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201811452915.0
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109355572B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 張威;南海;王琦;曾莉;李陽
• 申請（專利權）人: 山西太鋼不銹鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/18;C22C38/06;C21D8/02;C21C7/10;C21C7/072
• 代理公司: 北京奧文知識產權代理事務所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文;苗麗娟

本發明公開了一種高鉻鐵素體耐熱鋼及其制備方法。該高鉻鐵素體耐熱鋼包括按重量百分比計的如下化學成分：C：0.06～0.08％，Si：0.7～0.8％，Mn：0.7～0.9％，Cr：6～8％，Al：0.7～0.9％，其余為Fe及不可避免雜質。本發明的高鉻鐵素體耐熱鋼及其制備方法通過加入Al，并相應地提高Cr的含量，能夠提高耐熱鋼的高溫抗氧化性能，同時對C、Si、Mn、P和S的含量進行調整控制，能夠生產出在室溫條件下屈服強度大于250MPa、抗拉強度大于550MPa、以及伸長率為18～25％，并具有優異的抗高溫氧化性能和焊接性能的高鉻鐵素體耐熱鋼，且制備成本低，能廣泛運用于制造火電站塔式鍋爐連接件。

技術領域

本發明涉及鐵素體耐熱鋼技術領域，尤其涉及一種高鉻鐵素體耐熱鋼及其制備方法。

背景技術

火力發電設備通常由電站鍋爐、汽輪機、發電機和相應的輔機配套構成，由于各個部件的結構及性能不同，各個部件的運行條件存在較大差異，火力發電設備用鋼種類較多，耗鋼量大。火力發電設備在實際使用過程中，有些部件需要長期在高溫高壓條件下運行，有些部件需要在高速旋轉條件下承受扭矩和沖擊載荷的作用，有些部件則需要在煙汽水等腐蝕介質條件下工作，因此，火力發電設備中不同部件具有不同的性能要求。

由于超超臨界參數機組能更大程度地節約能源和提高熱效率，且機組的單機容量和蒸汽參數較高，隨著火力發電技術的不斷發展，超超臨界參數機組的使用日益增多。但由于超超臨界參數機組對火力發電設備用鋼的性能要求較高，例如，火電站塔式鍋爐受熱面過熱器、再熱器、省煤器和水冷壁等管材之間需要大量的金屬固定件進行連接，在超超臨界參數機組中，由于鍋爐溫度和壓力等參數提高，要求用于連接的金屬固定件應具有較好的耐高溫氧化性能、熱強性能、耐蝕性和焊接性能，此時，傳統的火力發電設備用鋼如鐵素體耐熱鋼1Cr5Mo無法滿足使用要求，存在氧化嚴重和焊縫開裂等問題，若采用高合金含量的耐熱不銹鋼進行替換，則會導致材料成本過高。

公開號為CN101613832A、名稱為《鐵素體類耐熱鋼材》的中國專利文獻公開了一種鐵素體類耐熱鋼材，該鐵素體類耐熱鋼材在傳統鐵素體耐熱鋼的基礎上，通過提高Cr含量至9％以上，同時添加Co、V、Nb、Mo、W等元素提高強度和抗高溫腐蝕性能，但由于該材料包含Co、Mo和W，成本過高，經濟性較差，且焊接性能較差。

公開號為CN102994888A、名稱為《新型高鉻鐵素體耐熱鋼及形變熱處理工藝》的中國專利文獻公開了一種新型高鉻鐵素體耐熱鋼，該新型高鉻鐵素體耐熱鋼以9Cr鋼為基礎，添加大量Cu、V、Nb、Ti析出強化元素，同時采用特殊的形變熱處理工藝促進具有良好熱穩定性的MX相的析出，從而提高鋼的高溫性能，然而該材料的氧化膜結構不穩定，高溫抗氧化性能較差。

申請號為JP58135723、名稱為《高鉻耐熱鋼》的日本專利文獻公開了一種高鉻耐熱鋼，該高鉻耐熱鋼將Cr含量提高到12％，通過復合添加W、Co、Mo、Nb、B、N等合金元素形成多相結構，通過沉淀強化和固溶強化的復合強化方式提高材料蠕變強度，然而該材料析出相種類繁多，在長期使用過程中會導致組織穩定性變差。

因此，有必要提供一種抗氧化性能優異且生產制造成本低的經濟型鐵素體耐熱鋼及其制備方法，以解決現有材料耐高溫氧化性能差和焊接性能差等問題，并解決材料在冶煉、熱加工、以及熱處理等加工制備方面的難題，以滿足火電站塔式鍋爐連接件的使用要求。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種高鉻鐵素體耐熱鋼及其制備方法。

為此本發明公開了一種高鉻鐵素體耐熱鋼。該高鉻鐵素體耐熱鋼包括按重量百分比計的如下化學成分：

C：0.06～0.08％，Si：0.7～0.8％，Mn：0.7～0.9％，Cr：6～8％，Al：0.7～0.9％，其余為Fe及不可避免雜質。

此外，本發明還公開了一種用于制造上述高鉻鐵素體耐熱鋼的高鉻鐵素體耐熱鋼制備方法。該制備方法包括如下步驟：