專利名稱：一種耐高溫濃硫酸的鐵素體不銹鋼的制作方法

　　技術領域：

　　本發明涉及一種不銹鋼，尤其是一種鐵素體不銹鋼。

　　背景技術：

　　濃硫酸對金屬材料的腐蝕，溫度是影響其腐蝕速率的重要因素。隨著溫度的提高， 硫酸的活性增加，對設備的腐蝕速率增加。另外，隨著溫度的提高，硫酸中的氧含量降低，金屬的鈍化越加困難，甚至能使原來鈍化的金屬又處于活化態。酸溫越高，耐腐蝕材料越難解決。為了解決高溫濃硫酸的腐蝕問題，世界各國相繼研發多種材料。目前使用的高溫濃硫酸用鋼主要分為兩種，一種是高硅不銹鋼，如加拿大Chemetics公司生產的SARAMET奧氏體不銹鋼、瑞典Sandvik公司生產的SX含硅不銹鋼、美國孟莫克公司開發的抗強腐蝕的專用ZeCor合金材料等等。其在150°C以下濃硫酸中具有優良的耐腐蝕性能，但由于其鑄造、鍛軋等性能較差，導致價格昂貴，一般廠家無法接受。一種是高鎳合金，如美國孟莫克公司開發WkCor 310M, ZeCor 310MT等材料，其在200°C的濃硫酸中具有良好的耐腐蝕性能，但由于其含有大量戰略金屬鎳，因此其價格昂貴。迫切需要研發一種鎳含量低，加工性能好，在200°C以下的濃硫酸中具有良好的耐腐蝕性能的材料。鑒于高溫濃硫酸腐蝕的特殊性和實際生產的需要，理想的不銹鋼材料應具有良好的耐腐蝕性能，其年腐蝕率要< 0. lmm/a，適用硫酸的濃度范圍寬，減少硫酸生產中工況波動帶來的事故風險；力學性能好，便于進行機械加工和焊接；原材料成本低，鑄造、鍛造和軋制性能好，具備良好的價格優勢，提高其在市場上的占有率。

　　發明內容

　　本發明要解決的問題是改善背景技術中耐高溫濃硫酸的不銹鋼成本高的問題。為了解決以上問題，本發明提供一種耐高溫濃硫酸鐵素體不銹鋼，包括下列組分且各組分含量(按質量百分比計)為C彡0·03%、0·5 L5%&Si、Mn<0.6%、25 30% 的 CrU. 0 2. 5% 的 Μο、0· 5 1. 5% 的 Cu、0. 25 1. 0% 的 Nb、0. 1 0. 5% 的 Re，余

　　量為Fe。—種冶煉加工本發明中不銹鋼的方法，熱加工采用鍛造開坯加軋制的方式，其中開鍛溫度1020°C 1120°C，終鍛溫度大于750°C，開軋溫度為1100°C 1200°C，終軋溫度大于800°C，退火處理溫度為950°C 1060°C，熱處理后的冷卻方式為水冷。所述加工方法是使用電弧爐及AOD爐進行冶煉。所述加工方法是使用真空感應爐及AOD爐進行冶煉。所述加工方法是使用非真空感應爐及電渣爐進行熔煉。 金屬鉻是鐵素體不銹鋼中形成氧化膜最重要的耐蝕元素，同時又是穩定鐵素體相的主要元素。在高溫濃硫酸中，當鉻含量超過25 %時，高鉻鐵素體不銹鋼和具有相同鉻含量的鎳-鉻合金具有相近的耐蝕性。考慮到鉻含量過高會引起脆性增加，設計鉻含量為25 30%。金屬鉬可以提高鈍化摸的穩定性，使不銹鋼表面生成很致密而牢固的鈍化膜。 同時，鉬元素的加入可以提高不銹鋼耐點蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕性能，設計鉬含量為 1. 0 2. 5%。金屬銅可以增加本發明不銹鋼在還原酸中的耐腐蝕能力，并提高工藝延展性，考慮到銅是穩定奧氏體元素，含量過高會影響本發明不銹鋼的鐵素體金相組織的形成，故設計銅含量為0. 5 1.5%。碳元素是高鉻鐵素體中的有害元素，碳含量增加可引起不銹鋼晶間腐蝕和脆性轉變溫度升高，所以碳含量應該盡量低，考慮大規模生產的成本因素，設計碳含量為 ^ 0. 03,同時用鈮元素來穩定碳化物。硅元素具有良好的抗高溫氧化性能，和鉻元素一起作用可形成復合型氧化膜，增強不銹鋼耐高溫濃硫酸腐蝕性能。同時，硅又是穩定鐵素體元素，含量不能太高，故設計含量為0. 5 1. 5%。錳元素主要是在煉鋼中作為脫氧劑和脫硫劑使用，錳含量過高，會導致鐵素體不銹鋼焊接性能變差，故設計含量為0. 6%。鈮元素主要用來降低不銹鋼中碳、氮、硫等間隙元素的含量，以減少晶間腐蝕的概率和降低脆性轉變溫度，同時可以在一定程度上細化晶粒，提高不銹鋼的韌性。參照碳含量范圍，設計鈮元素含量為0. 25 1.0%。稀土元素可改善本發明不銹鋼的金相組織和加工性能，增強耐腐蝕性。稀土元素可抑制形變鐵素體不銹鋼再結晶和晶粒長大，起到細化晶粒的作用；同時其可以與氧、硫等有害元素結合，減少鋼中的夾雜物，起到提高鋼的耐點蝕等局部腐蝕性能。稀土元素過量會引起鋼液污染，故設計含量為0. 1 0. 5%。本發明的耐高溫濃硫酸的鐵素體不銹鋼，具有如下優點不含貴重金屬鎳，較之高硅不銹鋼等成本大大降低，在80 200°C溫度范圍內，98% wt濃硫酸中，腐蝕速率均小于0. lmm/a，屬耐蝕級別，具有優良的力學性能和冷熱加工性能，可加工成板材、管材和絲材等。焊接性能優異，焊縫彎曲角達到180度未見裂紋，具有優良的抗點蝕、縫隙腐蝕能力，特別是具有優良的抗應力腐蝕能力，在目前硫酸原料含有較多氯、氟離子的情況下，能有效地擴大設備的使用范圍。

　　具體實施例方式本發明提供一種新型耐高溫濃硫酸的鐵素體不銹鋼，其化學成分(重量百分比) 為C :^0. 03%,Si :0. 5 1. 5%,Mn 6%,Cr :25 30%、Mo :1. 0 2. 5%、Cu :0. 5 1. 5%, Nb 0. 25 1. 0%,Re :0. 1 0. 5%，余量為鐵。本發明不銹鋼熱加工可采用鍛造和軋制的方式，開鍛溫度1020°C 1120°C，終鍛溫度大于750°C，開軋溫度1100°C 1200°C，終軋溫度大于800°C，本發明不銹鋼的退火溫度為950°C 1060°C，本發明不銹鋼熱處理后的冷卻方式為水冷。本發明不銹鋼可采用真空感應爐或是電弧爐+AOD爐進行冶煉，也可使用非真空感應爐+電渣爐進行熔煉。根據本發明所設計的成分范圍，在真空感應爐中冶煉了 3爐鋼，具體化學成份見表1，并與市場上購買的SUS316L、SUS310S、ZeCor板材成份進行對比。將3爐鋼分別澆鑄成25公斤鋼錠，然后鍛軋成5mm厚鋼板，開鍛溫度為1100°C，終鍛溫度為800°C，開軋溫度為1180°C，終軋溫度為850°C，退火處理溫度為1050°C，熱處理后冷卻方式為水冷。對退火處理后的本發明板材和市場上購買的SUS316L、SUS310S、ZeCor板材進行耐腐蝕性能測試，實驗根據中華人民共和國機械行業標準《金屬材料實驗室均勻腐蝕全侵試驗方法》JB/T7901-1999進行。結果如表2。對退火處理后的本發明板材進行力學性能測試，實驗根據中華人民共和國標準 《金屬材料室溫拉伸實驗方法》GB/T228-2000進行。結果如表3。對退火處理后的本發明板材進行焊接，焊條采用本發明不銹鋼熔化焊絲，焊接方法為熔化極氬弧焊，焊接過程中用水冷銅塊冷卻。焊接后力學性能實驗按照中華人民共和國標準《焊接接頭彎曲試驗方法》GB/T2653-2008和中華人民共和國標準《焊接接頭拉伸試驗方法》GB/T2651-2008進行。結果如表4。表1本發明不銹鋼及對比不銹鋼的化學成分

　　權利要求

　　1.一種耐高溫濃硫酸鐵素體不銹鋼，其特征在于包括下列組分且各組分含量(按質量百分比計)為C 彡 0. 03%,0. 5 1. 5% 的 Si、Mn 彡 0. 6%,25 30%的 Cr、l. 0 2. 5% 的 Mo、0. 5 1. 5%的 Cu、0. 25 1. 0%的 Nb、0. 1 0. 5%的 Re，余量為 Fe。

　　2.一種冶煉加工權利要求1所述不銹鋼的方法，其特征在于熱加工采用鍛造開坯加軋制的方式，其中開鍛溫度1020°C 1120°C，終鍛溫度大于750°C，開軋溫度為1100°C 1200°C，終軋溫度大于800°C，退火處理溫度為950°C 1060°C，熱處理后的冷卻方式為水冷。

　　3.根據權利要求2所述的一種方法，其特征在于所述加工方法是使用電弧爐及AOD 爐進行冶煉。

　　4.根據權利要求2所述的一種方法，其特征在于所述加工方法是使用真空感應爐及 AOD爐進行冶煉。

　　5.根據權利要求2所述的一種方法，其特征在于所述加工方法是使用非真空感應爐及電渣爐進行冶煉。

　　全文摘要

　　一種耐高溫濃硫酸鐵素體不銹鋼，包括下列組分且各組分含量(按質量百分比計)為C≤0.03%、0.5～1.5%的Si、Mn≤0.6％、25～30％的Cr、1.0～2.5%的Mo、0.5～1.5％的Cu、0.25～1.0％的Nb、0.1～0.5％的Re，余量為Fe。本發明的耐高溫濃硫酸的鐵素體不銹鋼，具有如下優點不含貴重金屬鎳，較之高硅不銹鋼等成本大大降低，耐蝕性較好，具有優良的力學性能和冷熱加工性能，焊接性能優異，抗點蝕、縫隙腐蝕能力好。

　　文檔編號C21D8/00GK102337465SQ20111030045

　　公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日

　　發明者劉煥安, 張智丹, 歐陽明輝 申請人:宣達實業集團有限公司