[發明專利]高鉻耐熱鋼

在審

• 申請號: 202110565231.7
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN113278890A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 南雄介;小野達雄;G·庫米諾;P·馬里亞尼
• 申請（專利權）人: 特納瑞斯連接有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/54;C22C38/06;C21D1/28;C21D1/18;C21D6/00;F22B37/04
• 代理公司: 北京市路盛律師事務所 11326
• 代理人: 劉世杰;王桂玲

本發明提供一種高鉻耐熱鋼。該鋼含有以質量％計，C：0.08％?0.13％、Si：0.15％?0.45％、Mn：0.1％?1.0％、Ni：0.01％?0.5％、Cr：10.0％?11.5％、Mo：0.3％?0.6％、V：0.15％?0.25％、Nb：0.01％?0.06％、N：0.015％?0.07％、B：0?0.005％和Al：0?0.04％。余量由Fe和不可避免的雜質元素組成。該鋼示出馬氏體微結構。

本申請是向中國知識產權局提交的申請日為2014年6月24日的標題為“高鉻耐熱鋼”的第201480035461.0號申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及高鉻耐熱鋼。

發明背景

迄今為止，己提出含有δ鐵素體的幾種9％Cr耐熱鋼作為高鉻鋼以改善可焊接性，且其一些己被用于熱電廠中的蒸汽接觸組件。然而，由于9％Cr耐熱鋼的長期蠕變強度和沖擊性能極大受損，因而現在主要使用具有不含有δ鐵素體的馬氏體微結構的9％Cr-1％Mo鋼。近年來，己大大增加蒸汽條件的溫度和壓力以改善熱電廠中的熱效率。因此，電廠的運行條件從超臨界壓力變至超超臨界壓力。另外，設計了在更苛刻蒸汽條件下可運行的工廠。隨著蒸汽條件中這種逐漸增加的苛刻性，目前使用的9％Cr-1％Mo鋼(91級鋼)由于其有限的抗氧化性和高溫強度不能適應未來工廠中的鍋爐管。同時，奧氏體耐熱不銹鋼可以是待用于未來工廠的候選材料，但其應用受到經濟效率的限制。因此，希望研發用在具有甚至更高溫度的蒸汽條件中的耐熱鋼。

在這種情況下，如JP-A-1993-311342、JP-A-1993-311345和JP-A-1997-291308中所公開的，己研發了主要改善了蠕變強度的新型高鉻鋼。這些鋼己通過加入W作為固溶硬化元素以及進一步地通過加入合金元素諸如Co、Ni和Cu改善了蠕變斷裂強度和韌性。另外，JP-A-1988-89644公開了具有最優化的W和Nb含量以及改善的蠕變強度的鋼。US-4564392描述了其中優化了C/N比的含Cr鋼。后一個US專利文獻中舉例的鋼含有相對大量的Mo和N。含有12％Cr的鋼被認為特別適用于在高溫下和在高應力下使用。所有這些已知鋼據稱具有己通過向常規耐熱鋼中加入合金元素諸如W和Co經固溶硬化改善了蠕變強度。然而，由于W和Co是昂貴的元素，導致材料價格增加，從經濟效應的角度，這些元素的使用受到限制。

而且，抗蒸汽氧化性的改善是對抗高溫蒸汽不可缺少的。另外，增加常規9％Cr鋼的Cr含量有效地改善了現有條件中的抗蒸汽氧化性。然而，由于增加Cr含量導致δ鐵素體的形成，需要增加奧氏體形成元素諸如C和Ni以獲得回火馬氏體結構。然而，這些元素的含量受限制，因為C和Ni含量的增加分別降低了可焊接性和長期蠕變強度。雖然存在加入Co等來抑制δ鐵素體的形成的情況，但這種元素昂貴，因此導致經濟效率降低。

發明內容

鑒于上述情況，本發明的一個目的是提供改良的高鉻耐熱鋼，其以質量％計由以下組成：C：0.08％-0.13％、Si：0.15％-0.45％、Mn：0.1％-1.0％、Ni：0.01％-0.5％、Cr：10.0％-11.5％、Mo：0.3％-0.6％、V：0.10％-0.25％、Nb：0.01％-0.06％、N：0.015％-0.07％、B：≤0.005％和Al：≤0.04％，其中余量為Fe和不可避免的雜質元素。另一個目的是提供能用于超超臨界壓力鍋爐的鋼。另一個目的是在不加入昂貴元素如W和Co的情況下，基于經濟的鋼提供用于高溫蒸汽的蠕變斷裂強度和蒸汽氧化性質改善的鋼。

本發明的鋼成分包含低碳(C)、錳(Mn)、硅(Si)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、釩(V)、鈮(Nb)和氮(N)。

在一個實施方案中，可以加入一種或多種以下元素：鋁(Al)和硼(B)。

該成分的剩余部分包含鐵(Fe)和不可避免的雜質。

本發明涉及高鉻耐熱鋼。下表1中示出其實施方案(成分以質量％表示)，其中余量為Fe和不可避免的雜質元素：

表1