[發明專利]一種耐中高溫抗石墨化經濟型電解槽用鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 202010623648.X
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111893376A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 楊新龍;姜軍;景偉德;劉國良;郭營利;李金澤;董建軍;陳開鋒;楊小強;李曉燕
• 申請（專利權）人: 甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/20;C22C38/24;C22C38/28;C25C3/08
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 沈穎

本發明涉及工程材料領域領域，更具體地公開了一種中高溫抗石墨化經濟型電解槽用鋼及其制備方法，所述電解槽用鋼的重量百分比例為：C≤0.14％，Si+Al≤0.35％，Mn≤1.20％，S≤0.015％，P≤0.020％，Cr+Cu≤0.50％，V+Ti≤0.50％,其余為Fe和雜質。本發明解決鋁電解槽高溫應力狀態下槽殼二次維修時焊縫石墨化問題、抗氧化問題、低壽命問題，在鋁電解槽現服材料的基礎上，通過Si、Al、Cr、V等合金元素石墨化性能互斥作用以及對鋼板高溫性能的影響關系，重新設計電解槽鋼的化學成分，通過控軋控冷工藝，在控制成本的基礎上，實現電解槽用鋼具有耐中高溫抗石墨化特性，為電解鋁行業提供了一種低成本高性能的電解槽專用鋼板，可替代傳統鋁電解槽現服材料，為電解鋁行業節省成本。

構技術領域

本發明屬于取液設備領域，具體涉及一種耐中高溫抗石墨化經濟型電解槽用鋼及其制備方法。

背景技術

國內電解鋁行業現役不同電流強度的電解槽鋼殼和鋼架均為焊接結構件，使用材料為Q235B和Q345B鋼，電解槽使用一個周期5-6年后，需要二次大修電解槽，對電解槽鋼殼矯正后，重新罐砌耐材焙燒后二次使用，但在實際工況下，小型的鋁電解槽可以二次使用，大型電解槽發生大量變形、焊縫撕裂、焊縫碳化，鋼殼矯正后根本無法二次補焊，給電解槽鋼殼維修帶來大量困難，甚至無法維修。

尤其伴隨電解鋁行業電解槽綠色節能發展，電解槽體積和電流容積的大型化，電流強度160KA升級到600KA，電解槽的電流熱效應不斷升級，最高工作溫度達到400℃，承載熱膨脹負荷不斷增加，最高達到200噸/延米，造成電解槽鋼殼高溫氧化和高溫變形，電解槽的壽命極具降低，我國鋁電解槽的壽命普遍500kA只有設計要求的一半，400kA設計要求的四分之三。單臺電解槽成本400萬元/臺，全國5000萬噸電解鋁產能，使用大型電解槽高達10000臺，總投資高達400億元，在不增加或微增加電解槽鋼殼材料基礎上，如果通過鋼材質量的提高來提升電解槽壽命20％，意味為鋁業節省100億元。

中高溫抗石墨化經濟型電解槽用鋼LD460AG是在依據鋁電解槽傳統材料普通碳鋼的基礎上，通過調整化學成分，增加高溫石墨化促進元素Cr、V等元素、減少高溫石墨化促進元素Si、Al等含量、增加耐高溫抗氧化Cr、Cu、V等元素、通過將錳降碳提鉻提釩鈦方法+控冷工藝等手段，在保證鋼板的力學性能前提條件下，不增加或微增加鋼材成本的基礎上，實現了電解槽鋼的焊接性能提升和耐中高溫抗變形和抗石墨化特性的提高，為電解鋁行業節省成本。

發明內容

鑒于以上所述，本發明的目的在于提供一種耐中高溫抗石墨化經濟型電解槽用鋼及其制備方法，來解決現有技術的不足。

本發明采用的技術方案如下：

一種耐中高溫抗石墨化經濟型電解槽用鋼及其制備方法，其特征在于，所述電解槽用鋼的重量百分比例為：C≤0.14％，Si+Al≤0.35％，Mn≤1.20％，S≤0.015％，P≤0.020％，Cr+Cu≤0.50％，V+Ti≤0.10％,其余為Fe和不可避免的雜質。

本發明提供的一種耐中高溫抗石墨化經濟型電解槽用鋼及其制備方法可進一步設置為所述電解槽用鋼的制備方法包括以下步驟：

S1：成分設計：通過減少高溫石墨化促進元素Si、Al等含量，增加高溫石墨化促進元素Cr、V等元素，實現鋼板抗石墨化設計；通過增加耐高溫抗氧化Cr、Cu、V等元素，實現鋼板的高溫力學性能和抗氧化設計；通過降錳降碳提鉻提釩鈦方法，實現易焊接設計；

S2：冶煉澆鑄：選擇優質鐵水，經轉爐冶煉后到精煉爐，控制有害元素S+P≤0.020％，采用連鑄工藝的鋼水進行保護澆鑄，澆鑄過熱度控制在15-30℃，拉坯速率為0.80-1.0m/min；