一種連續(xù)式網(wǎng)帶爐用奧氏體耐熱合金網(wǎng)帶絲配方及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及奧氏體耐熱合金網(wǎng)帶絲制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種連續(xù)式網(wǎng)帶爐 用奧氏體耐熱合金網(wǎng)帶絲配方及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)領(lǐng)域中對(duì)自動(dòng)化熱處理設(shè)備的連續(xù)生產(chǎn)線需求越 來(lái)越重要。續(xù)式網(wǎng)帶熱處理爐是一種在可控氛中靠網(wǎng)帶輸送工件進(jìn)行連續(xù)熱處理的電爐， 主要適用于標(biāo)準(zhǔn)件、小型工件、汽車工業(yè)部件等光亮退火、薄層滲碳和氮碳共滲，也可以進(jìn) 行固溶處理、退火、回火和正火等工藝，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。連續(xù)式網(wǎng)帶滲碳爐特 別適用于多品種、數(shù)量大和工藝變化較大的場(chǎng)合，富有靈活性，節(jié)能環(huán)保，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿ψ?大。連續(xù)式網(wǎng)帶爐主要是由爐體部分、溫控系統(tǒng)、網(wǎng)帶、機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)等部分組 成。其中作為傳動(dòng)構(gòu)件的網(wǎng)帶是其最關(guān)鍵部件之一，網(wǎng)帶質(zhì)量好壞、網(wǎng)帶運(yùn)行是否平穩(wěn)、工 件通過熱處理爐的時(shí)間是恒定，對(duì)工件熱處理質(zhì)量好壞及網(wǎng)帶的使用壽命有直接影響。 連續(xù)式網(wǎng)帶熱處理爐用的網(wǎng)帶工作時(shí)應(yīng)滿足的具體要求：連續(xù)式熱處理網(wǎng)帶爐用網(wǎng)帶 在不同溫度下連續(xù)工作，網(wǎng)帶在推動(dòng)桿推動(dòng)下前進(jìn)，從而將需要熱處理的工件、零部件以恒 定的平均速度和根據(jù)工件熱處理溫度預(yù)先設(shè)定的爐內(nèi)溫度將工件帶入熱處理爐中加熱，并 保證所有工件在爐中的保溫時(shí)間相同；推動(dòng)桿做反復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)并拉緊網(wǎng)帶使 其進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)。由此可見網(wǎng)帶在工作過程中應(yīng)做間歇性步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鼓輪作間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 并與推桿帶動(dòng)網(wǎng)帶前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)交替進(jìn)行，以保證網(wǎng)帶運(yùn)行平穩(wěn)，從而使工件通過熱處理爐 體的時(shí)間恒定，提高工件的質(zhì)量，減少網(wǎng)帶的磨損，延長(zhǎng)其工作使用壽命。在影響網(wǎng)帶使用 壽命的因素有：網(wǎng)帶由于長(zhǎng)時(shí)間處在高溫滲碳?xì)夥罩泄ぷ?，同時(shí)受到高溫腐蝕和爐內(nèi)氣氛 的侵蝕。隨著溫度和氣氛的影響，時(shí)間長(zhǎng)了網(wǎng)絲脆斷，在網(wǎng)帶中呈現(xiàn)出區(qū)域性洞孔，這種狀 況修補(bǔ)很困難專利申請(qǐng)?zhí)枮?00680020362. 0發(fā)明專利公開的"奧氏體不銹鋼"，專利申請(qǐng) 號(hào)為平2-175842發(fā)明專利公開的"原子爐爐心機(jī)器用不銹鋼制造方法"。這兩種奧氏體不 銹鋼材料其綜合力學(xué)性能都不能滿足本發(fā)明一種連續(xù)式網(wǎng)帶爐用奧氏體耐熱合金網(wǎng)帶用 鋼絲。目前我國(guó)所用的網(wǎng)帶絲普遍壽命較短，而且都只用在低端連續(xù)式熱處理爐，高端的熱 處理網(wǎng)帶爐所用網(wǎng)帶絲大部分依賴進(jìn)口材料通過拉拔后進(jìn)行編織網(wǎng)帶。因此研宄開發(fā)出替 代進(jìn)口高端用網(wǎng)帶絲和解決和提高網(wǎng)帶絲的質(zhì)量和使用壽命成為連續(xù)式網(wǎng)帶熱處理爐關(guān) 鍵問題。如何提高網(wǎng)帶絲的使用壽命和高溫強(qiáng)度及其材料性能和制備方法，成為本領(lǐng)域的 技術(shù)的技術(shù)難題。熱處理網(wǎng)帶爐正向智能化熱處理、高質(zhì)量熱處理、低成本熱處理、清潔熱 處理方向發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種連續(xù)式網(wǎng)帶爐用奧氏體耐熱 合金網(wǎng)帶絲配方及其制備方法，其目的在于服現(xiàn)有連續(xù)式熱處理爐用網(wǎng)帶絲使用壽命短， 容易變形和脆斷。進(jìn)一步提高奧氏體耐熱合金鋼的高溫強(qiáng)度，提高使用壽命，顯著降低脆化 效應(yīng)。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種連續(xù)式網(wǎng)帶爐用奧氏體耐熱合金網(wǎng)帶絲配方， 按重量比計(jì)算，包含成分如下： C :0. 01 ~0. 20% ; Si :0. 005 ~3. 5% ; Mn :0. 01 ~2. 5% ; P :彡 0.035%; S ： ^ 0. 030% ； Cr:22 ~27%; Ni:18 ~26. 0%; Co :0. 05 ~2. 5% ; Nb :0. 05 ~1. 0%; Mo :0. 05 ~0. 2. 5% ; N :0. 02 ~0. 50% ; W :0. 05 ~1. 0%。
[0005] 優(yōu)選地，所述金屬稀土合金Re的重量百分比控制在0. 003~0. 50% ;余量為Fe及 不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。用于高溫網(wǎng)帶爐的連續(xù)退火的工 作環(huán)境，工作溫度在1050-1250°之間，有著良好的性能，使用時(shí)間長(zhǎng)。*SUS314屬于奧氏體 型不銹鋼，化學(xué)成分是：C Max :0· 25% ;Mn Max :2· 00% ;P Max :0· 045% ; S Max :0· 030% ; Si :Max :1. 50 - 3. 00% ;Cr :23. 00 - 26. 00% ;Ni :19. 00 - 22. 00%。
[0006] 上述的連續(xù)式網(wǎng)帶爐用奧氏體耐熱合金網(wǎng)帶絲制備方法，包括如下步驟： A.按奧氏體耐熱不銹鋼所含成分的重量百分比計(jì)算進(jìn)行原料配制，其中配方如下： C :0. 01 ~0. 20% ; Si :0. 005 ~3. 5% ; Mn :0. 01 ~2. 5% ; P :彡 0.035%; S ： ^ 0. 030% ； Cr:22 ~27%; Ni:18 ~26. 0%; Co :0. 05 ~2. 5% ; Nb :0. 05 ~1. 0%; Mo :0. 05 ~0. 2. 5% ; N :0. 02 ~0. 50% ; W :0. 05 ~1. 0% 加入混合金屬稀土合金，稀土控制0. 003~0. 50% ;余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0007] B.將按A步驟配制的原料裝入感應(yīng)爐中冶煉，精煉期溫度控制在15400C-15900C， 精煉時(shí)間25-45分鐘； C. 電渣精煉：精煉期溫度控制在15400° C-15800。C，熔煉電壓45-50V，熔煉電流 2600-3000A ； D. 鍛造：鍛造溫度11800° C-9500。C，開鍛溫度11800° C; E. 熱軋：熱軋溫度11500° C -9000° C，開軋溫度11500° C ; F :退火：退火溫度9500C -10400° C，水冷時(shí)間I. 5h ; G :多道次進(jìn)行拉拔一退火一拉拔，得到奧氏體耐熱不銹鋼成品。
[0008] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟G中的拉拔采用單車進(jìn)行。
[0009] 優(yōu)選地，所述步驟G中退火溫度為9500° C-10400° C，且其退火保溫時(shí)間為 50_70min〇
[0010] 優(yōu)選地，所述步驟B中的配制原料裝入感應(yīng)爐中冶煉，其裝料順序?yàn)椋禾糃-純鐵 Fe-金屬絡(luò)Cr-鎳板Ni-娃Si-猛Mn-鈷Co-鉬Mo,所述稀土 Re在出爐前5-8min內(nèi)一次 加入鋼液中充分?jǐn)嚢杈鶆颉?br>[0011] 本發(fā)明一種連續(xù)式網(wǎng)帶爐用奧氏體耐熱合金網(wǎng)帶用鋼絲設(shè)計(jì)成分的原理如下： C :非常有效的硬化和固溶強(qiáng)化組元，保證高溫強(qiáng)度。但常常作為裂紋源出現(xiàn)，如含量過 高容易形成脆硬組織而引發(fā)延遲裂紋，在加熱和冷卻循環(huán)過程中熱疲勞強(qiáng)度劣化。其成分 重量百分比優(yōu)選限制在0. 01~0. 20% ; Mn :脫氧和脫硫作用，確?？寡趸缘闹匾兀涑煞种亓浚ハ拗圃?. 01~2. 5%% ; Si :脫氧、提高屈服強(qiáng)度、耐高溫腐蝕性，其成分重量％限制在0. 005~3. 5% ; Ni :鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力， 在高溫下有防銹和耐熱能力。提高材料韌性，對(duì)強(qiáng)度的提高也有貢獻(xiàn)，其成分重量％限制在 18 ~26. 0% ; Cr :確保抗氧化性、耐高溫腐蝕性、提高高溫強(qiáng)度不可缺少的元素，含量過低，不能顯現(xiàn) 效果，含量過高，強(qiáng)度和韌性顯著降低，其成分重量％限制在Cr :22~27% ; N :在材料中起固溶、發(fā)揮其微細(xì)分散強(qiáng)化作用，可擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體，N與其他合金元 素形成強(qiáng)化相，增加沉淀強(qiáng)化相的數(shù)量，有利于加強(qiáng)沉淀強(qiáng)化效應(yīng)，該發(fā)明中，N元素的加入 主要起到抑制σ相的作用，其成分重量％限制在N :0. 02~0. 50% ; S、P :是材料中不可避免的有害雜質(zhì)元素，其含量越低越好，其成分重量P :<0. 035%， S ： ^ 0. 030% ； Co :本發(fā)明中Co的加入可提高原子間的結(jié)合力，減緩擴(kuò)散，起到固溶強(qiáng)化作用，與Mo結(jié) 合其固溶強(qiáng)化效果更好，有效提高高溫強(qiáng)度。其成分重量％限制在Co :0. 05~2. 5% ; Mo :鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，顯著提高晶界的結(jié)合力，強(qiáng)化晶界，提高淬透性和熱強(qiáng)性能， 在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力。本發(fā)明中與硅、鉻結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧 化的作用，其成分重量％限制在0. 05~0. 2. 5% ; Re :材料中加入稀土，與Cr、Si的復(fù)合作用下具有良好的抗氧化性，稀土是強(qiáng)還原性元 素，稀土與硫有很大的親和力，在溶池中不僅具有脫氧作用，還具有明顯脫硫改善硫化物夾 雜的尺寸、形態(tài)和分布作用，減少材料中的夾雜物含量，可以改變夾雜物的組成、形態(tài)、分布 和性質(zhì)，抑制這些夾雜物在晶界中的偏析，從而改善了耐熱鋼的各種性能，本發(fā)明中成分重 量％限制在〇· 003~0· 50%。
[0012] 采用本發(fā)明所設(shè)計(jì)制造的一種連續(xù)式網(wǎng)帶爐用奧氏體耐熱合金網(wǎng)帶用鋼絲及其 配方，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1.成分設(shè)計(jì)合理、制造工藝簡(jiǎn)單，在11000° C下具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度及與之相適應(yīng)的 塑性，較高的抗高溫氧化性能，耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性能和抗沖擊韌性。
[0013] 2.因在本耐熱鋼絲中合理設(shè)計(jì)添加了 Co、Mo、及N元素，脆化現(xiàn)象降低，有效改善 耐熱鋼的力學(xué)性能，顯著提高高溫強(qiáng)度。
[0014] 3.本發(fā)明其抗拉強(qiáng)度可達(dá)580,屈服強(qiáng)度不小于230,該鋼在11000° C下循環(huán)氧 化100小時(shí)的氧化增重速度小于，該鋼在11000° C下時(shí)效2000小時(shí)硬度Hv。
[0015] 4.在11000° C高溫下長(zhǎng)期工作具有較高強(qiáng)度與耐腐蝕能力，其高溫應(yīng)力強(qiáng)度穩(wěn) 定。
[0016] 5.又因加入了微量的稀土元素和采用了特殊的制備工藝，確保耐熱鋼具有優(yōu)良的 耐腐蝕性、抗疲勞、抗蠕變性及可加工性能。
[0017] 6.本耐熱鋼所制作的在高溫和強(qiáng)氧化、強(qiáng)腐蝕的環(huán)境下工作的結(jié)構(gòu)件使用壽命 長(zhǎng)，部件消耗小，有效降低生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，替代進(jìn)口同類材料，顯著提高經(jīng)濟(jì)效 益。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，該實(shí)施例僅用 于解釋本發(fā)明，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。
[0019] 一種連續(xù)式網(wǎng)帶爐用奧氏體耐熱合金網(wǎng)帶絲配方，按重量比計(jì)算，包含成分如 下： C :0. 01 ~0. 20% ; Si :0. 005 ~3. 5%