專利名稱：一種新型耐熱鋼的冶煉及熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵材料領(lǐng)域，特別是一種具有優(yōu)異高溫力學(xué)性能的新型耐熱鋼的冶煉及熱處理方法。
背景技術(shù)：
由于電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)行部分，其為工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)其它部門提供基本動(dòng)力，是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康發(fā)展的關(guān)鍵所在。當(dāng)今雖然提倡環(huán)保，大力發(fā)展水電、風(fēng)電等清潔能源，但鑒于我國(guó)的實(shí)際情況，國(guó)家的電力供應(yīng)在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)仍將很大程度上依賴于火力發(fā)電。因此，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，提高火電機(jī)組的熱效率是一項(xiàng)重要和緊迫的任務(wù)。而火電機(jī)組效率的提高主要在于提高蒸汽的壓力和溫度。這就對(duì)火電機(jī)組的相關(guān)設(shè)備用鋼特別是鍋爐用鋼的力學(xué)性能、尤其是高溫力學(xué)性能提出了更高的要求，例如要求鋼材在高溫下具有足夠的持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度、抗氧化行、耐腐蝕性、組織穩(wěn)定性，以及還應(yīng)具有良好的焊接性和冷熱加工性能。9Cr-lMo系列耐熱鋼具有良好的強(qiáng)韌性、抗蠕變性、優(yōu)異的高溫抗氧化性和耐腐蝕性能，是一種廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠動(dòng)力等設(shè)備的耐熱鋼材，并且在世界范圍內(nèi)，對(duì)于 9Cr-lMo耐熱鋼的研究及改良一直是熱門課題。時(shí)至今日，關(guān)于9Cr-lMo耐熱鋼的開發(fā)及改良的研究熱情非但沒有衰減，反而隨著能源短缺的日益嚴(yán)重而變更更為迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于通過調(diào)整9Cr-lMo系列耐熱鋼的成分以及冶煉、熱處理方法，獲得一種高溫力學(xué)性能優(yōu)異的新型耐熱鋼。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種新型耐熱鋼的冶煉及熱處理方法，其包括以下步驟第一，設(shè)計(jì)所述耐熱鋼的成分及配料，以重量百分含量計(jì)(％)，包含C 0. 09-0. 11，SiO. 06-0. 3，Mn 0. 5-0. 7，Cr 8-9, Mo 0. 95-1. 05，P 彡 0. 008，S 彡 0. 006，Ni 0. 25-0. 35，Cu 0. 03-0. 05，V 0. 15-0. 20，Nb 0. 09-0. 11，Al 0. 01-0. 02，Ti 0. 005-0. 01，N 0. 02-0. 04，余量為！^和不可避免的雜質(zhì)。第二，冶煉，包括電弧爐初煉、鋼包(LF)精煉、真空脫氣(VD)處理，其中電弧爐采用偏心底出鋼電弧爐(EBT)，出鋼溫度為1650-1670°C ；出鋼前依序加入鉻鐵、鉬鐵、錳鐵以及硅鐵和Al粒；出鋼后在鋼包內(nèi)依序加入釩鐵、鈮鐵、鈦鐵、純鎳以及純銅，鋼包精煉全程底吹氮?dú)?，氮?dú)饬髁繛?50-300Nm7min，吊包溫度也控制在1650_1670°C ；真空脫氣處理真空度在671 以下，保持真空10-15分鐘后，再次底吹氮?dú)猓髁勘３衷?50-300Nm7min。第三，澆注成型，經(jīng)水平連鑄及適當(dāng)?shù)能堉乒に噷⒛蜔徜摷庸こ伤栊螤睢５谒?，熱處理，將澆注成型的耐熱鋼?150_1200°C條件下加熱1. 5_2h，隨后空冷到220-250°C，保溫1. 5-2h后，再以25_30°C /min的升溫速率加熱到700-750°C高溫回火 1.5-2h，之后空冷至室溫。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在QCr-IMo的基礎(chǔ)上，合理優(yōu)化了鋼的組分，通過各種微量元素的合理添加及協(xié)調(diào)作用，能夠有效細(xì)化MX以及M23C6等碳化物；并通過冶煉工藝準(zhǔn)確控制了鋼的純凈與成分，以達(dá)成上述各元素協(xié)同作用的目的；同時(shí)，獨(dú)特的熱處理工藝和參數(shù)選擇，有效提高了硬度、抗蠕變斷裂等力學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式下面，通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。一種新型耐熱鋼的冶煉及熱處理方法，其包括以下步驟第一，設(shè)計(jì)所述耐熱鋼的成分及配料，以重量百分含量計(jì)(％)，包含C 0.1，Si 0. 15,Mn 0. 6, Cr 8. 5,Mo Ι,Ρ 0. 006, S 0. 006, Ni 0. 3, Cu 0. 04, V 0. 17, Nb 0. LAl 0. 01， Ti 0.008，N 0.03，余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。第二，冶煉，包括電弧爐初煉、鋼包(LF)精煉、真空脫氣(VD)處理，其中電弧爐采用偏心底出鋼電弧爐(EBT)，出鋼溫度為1660°C;出鋼前依序加入鉻鐵、鉬鐵、錳鐵以及硅鐵和Al粒；出鋼后在鋼包內(nèi)依序加入釩鐵、鈮鐵、鈦鐵、純鎳以及純銅，鋼包精煉全程底吹氮?dú)?，氮?dú)饬髁繛閊ONm3Aiin,吊包溫度也控制在1660°C ；真空脫氣處理真空度為65 ，保持真空10分鐘后，再次底吹氮?dú)?，流量保持?00Nm7min。第三，澆注成型，經(jīng)水平連鑄及適當(dāng)?shù)能堉乒に噷⒛蜔徜摷庸こ伤栊螤?。第四，熱處理，將澆注成型的耐熱鋼?180 °C條件下加熱1.8h，隨后空冷到 240°C，保溫1.他后，再以27°C /min的升溫速率加熱到730°C高溫回火2h，之后空冷至室 本發(fā)明的耐熱鋼的硬度約為HV300，略高于普通9Cr-lMo耐熱鋼HV250的水平； 而在650°C、IlOMPa條件下的蠕變斷裂時(shí)間超過3000小時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通9Cr_lMo耐熱鋼 1000小時(shí)的水平。
權(quán)利要求
1.一種新型耐熱鋼的冶煉及熱處理方法，其包括以下步驟第一，設(shè)計(jì)所述耐熱鋼的成分及配料，以重量百分含量計(jì)(％)，包含C 0.1，Si 0.15， Mn 0. 6，Cr 8. 5，Mo 1，P 0. 006，S 0. 006，Ni 0. 3，Cu 0. 04，V 0. 17，Nb 0. 1，Al 0. 01，Ti 0. 008，N 0. 03，余量為!^e和不可避免的雜質(zhì)。第二，冶煉，包括電弧爐初煉、鋼包(LF)精煉、真空脫氣(VD)處理，其中電弧爐采用偏心底出鋼電弧爐(EBT)，出鋼溫度為1660°C ；出鋼前依序加入鉻鐵、鉬鐵、錳鐵以及硅鐵和 Al粒；出鋼后在鋼包內(nèi)依序加入釩鐵、鈮鐵、鈦鐵、純鎳以及純銅，鋼包精煉全程底吹氮?dú)猓?氮?dú)饬髁繛閊ONm3Aiin,吊包溫度也控制在1660°C ；真空脫氣處理真空度為65 ，保持真空 10分鐘后，再次底吹氮?dú)?，流量保持?00Nm7min。第三，澆注成型，經(jīng)水平連鑄及適當(dāng)?shù)能堉乒に噷⒛蜔徜摷庸こ伤栊螤睢?第四，熱處理，將澆注成型的耐熱鋼在1180°C條件下加熱1.81!，隨后空冷到對(duì)01，保溫1. 8h后，再以27°C /min的升溫速率加熱到730°C高溫回火濁，之后空冷至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型耐熱鋼的冶煉及熱處理方法，其特征在于所述耐熱鋼的硬度約為HV300 ；650°CUlOMPa條件下的蠕變斷裂時(shí)間超過3000小時(shí)。
全文摘要
一種新型耐熱鋼的冶煉及熱處理方法，其是合理優(yōu)化了9Cr-1Mo鋼的組分，通過各種微量元素的合理添加及協(xié)調(diào)作用，能夠有效細(xì)化MX以及M23C6等碳化物；并通過冶煉工藝準(zhǔn)確控制了鋼的純凈與成分，以達(dá)成上述各元素協(xié)同作用的目的；同時(shí)，獨(dú)特的熱處理工藝和參數(shù)選擇，有效提高了硬度、抗蠕變斷裂等力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C21D8/00GK102337477SQ20111032673
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者楊學(xué)焦 申請(qǐng)人:楊學(xué)焦