[發明專利]一種含氮的尿素級奧氏體不銹鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 202310299325.3
• 申請日: 2023-03-24
• 公開（公告）號: CN116377322A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 胡昕明;歐陽鑫;邢夢楠;王儲;劉晨希;賈春堂;王勇;顏秉宇
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/58;C22C38/44;C22C38/50;C22C33/04;B22D11/00;C21D1/00;C21D6/00;C21D8/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 張闖;李洪福

本發明提供一種含氮的尿素級奧氏體不銹鋼及其制備方法，所述不銹鋼的化學成分及其重量百分比為C:0.01?0.03％、Si≤0.50％、Mn:1.00?2.00％、P≤0.020％、S≤0.010％、Ni:6.00?8.00％、Cr:25.00?30.00％、Mo:4.00?5.00％、N:0.10?0.30％、Zr:0.25?0.45％、Ti:0.15?0.20％，其余為Fe及不可避免的雜質。其制備方法包括冶煉、連鑄、軋制、熱處理，熱處理采用固溶熱處理和穩定化處理。

技術領域

本發明涉及鋼鐵制備技術領域，具體而言是一種含氮的尿素級奧氏體不銹鋼及其制備方法。

背景技術

尿素作為一種重要的化學肥料和工業原料，在世界范圍內廣泛使用。尿素的生產是在高壓和高溫條件下進行，溫度越高尿素達到最大產率的時間越短，壓力越大則越有利于提高轉化率。伴隨著化工行業的快速發展，其對尿素的需求也會越來越高，尿素生產設備的大型化和高壓化將是未來的重要發展趨勢。但是尿素生產的溫度升高，合成系統所需的平衡壓力也需要逐漸提高，這就造成其腐蝕速率也會相應增加，同時過高的壓力對設備強度也提出了更高要求。

而目前常用的尿素級不銹鋼主要為300系奧氏體不銹鋼，例如316LMOD雖然具有良好的耐蝕性能，但由于強度相對較低則無法用于大型、高壓的尿素設備制造。同時由于這類鋼板中Ni含量較高，使得鋼板生產成本居高不下。

發明專利“一種尿素級不銹鋼管及其生產工藝”(授權號CN103243279B)公開了一種尿素級奧氏體不銹鋼管的生產工藝，其Ni含量19.6-19.8％，常溫下屈服強度約175MPa，抗拉強度約490MPa。其在常溫下及300℃和400℃下的屈服強度和抗拉強度過低，已經不滿足現有的市場需求。

為了實現尿素級奧氏體不銹鋼具有優異的常溫及高溫性能和良好的耐蝕性能，亟待開發出一種新的含氮的高強度尿素級奧氏體不銹鋼及其制造方法。

發明內容

根據上述技術問題，而提供一種含氮的尿素級奧氏體不銹鋼及其制備方法。

本發明采用的技術手段如下：

一種含氮的尿素級奧氏體不銹鋼，所述不銹鋼的化學成分(按重量％)為：

C:0.01-0.03％、Si≤0.50％、Mn:1.00-2.00％、P≤0.020％、S≤0.010％、Ni:6.00-8.00％、Cr:25.00-30.00％、Mo:4.00-5.00％、N:0.10-0.30％、Zr:0.25-0.45％、Ti:0.15-0.20％，其余為Fe及不可避免的雜質。

上述化學元素的作用分析如下：

C是奧氏體不銹鋼的重要元素，其在擴大奧氏體區的同時還能抑制鋼中鐵素體的形成。另外，C元素在鋼中以固溶或者碳化物析出形式存在還能有效的提高鋼板常溫及高溫強度。但是過高的C含量不僅增加焊接熱影響區硬度以及焊后再加熱開裂，同時也不利于鋼板的抗晶間腐蝕性能。因此，C含量限定在0.01-0.03％。

Si是奧氏體不銹鋼的主要脫氧元素，能夠有效降低鋼中的氧含量，提高鋼質純凈度。但過高的Si含量會促進脆性的σ相形成或富硅的G相在晶界析出，同時不利于奧氏體的穩定性。因此，Si含量≤0.50％。

Mn是奧氏體不銹鋼的重要元素，Mn元素在擴大奧氏體區的同時還能提高鋼的強度性能，但過高的Mn含量會影響鋼板的焊接性能。因此，Mn含量限定在1.00-2.00％。

Ni是奧氏體不銹鋼的重要元素，Ni元素在擴大奧氏體區的同時還能抑制鋼中鐵素體的形成。同時其與Cr元素配合使用保證鋼板具有良好的抗氧化腐蝕性能。由于其價格昂貴，因此，Ni含量限定在6.00-8.00％。