[发明专利]高性能稀土双相不锈钢合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于双相不锈钢技术领域，特别是涉及一种高性能稀土双相不锈钢合金材料及其制备方法。

背景技术

中国的双相不锈钢目前只是处于国外第二代双相不锈钢的发展水平，钢中的含氮量在0.2％以下。至于目前国外已步入市场的含氮在0.25～0.35％的超级双相不锈钢，中国仍处于实验室开发阶段。而国内双相不锈钢的使用也是有一定局限性的，像国外大量使用双相不锈钢的诸如纸浆和造纸工业、油气工业、运输业、甚至建筑业等几个大的领域我们涉及得不多，有的还只是刚刚开始。这些领域用钢除了要求钢材有良好的耐腐蚀性能外，还同时要求有较高的强度和韧性，对于综合性能的提高稀土能起到关键作用。

近来世界不锈钢产量的增长已经导致镍价的大幅上涨。镍、铬资源的稀缺将严重限制我国不锈钢产业的发展。而我国的稀土资源比较丰富，从长远看，研究开发稀土双相不锈钢能够节约宝贵的镍资源，因此发展稀土双相不锈钢也是符合中国国情的选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能稀土双相不锈钢合金材料及其制备方法，实现了工艺简单、稀土回收率高、精炼效果好。

为达到上述目的，本发明的机理如下：根据氮可以代替镍在钢中的作用原理，大量的试验研究发现，用适量的廉价氮可以稳定双相不锈钢中的奥氏体，从而降低贵重镍的用量；同时向该双相不锈钢合金中加入适量稀土，合金中的硫含量大大降低，形成高熔点的球形稀土硫化物弥散在基体中，避免了低熔点的硫化物存在于相界上，净化了晶界，从而提高了晶界的抗腐蚀能力，改善了钢的高温热塑性。

根据上述机理，本发明采用如下技术方案：

一种高性能稀土双相不锈钢合金材料，该合金材料的组成及质量百分比为：C≤0.045％，S≤0.020％，Si≤2.00％，P≤0.030％，Mn 1.00～2.00％，，Cr 18.00～24.00％，Ni3.0～6.0％，Mo 1.0～3.5％，N 0.10～0.40％，B 0.001～0.01％，以铈为主的混合稀土：0.01～0.25％，Fe余量。

本发明所述的混合稀土以Ce为主是指Ce≥45％，含有镧、镨、钕、钷、钐稀土元素的一种或几种，稀土含量＞99.5％。

本发明的合金材料以质量百分比计，还含有W、Cu中的至少一种，其含量为0.1～1.0％的W，0.1～1.0％的Cu。

本发明高性能含稀土的双相不锈钢合金材料的制备方法，包括如下工艺步骤：冶炼、铸造、铸锭或铸坯开坯、热轧和固溶处理。

(1)冶炼：在真空感应炉、非真空感应炉、电炉+炉外精炼、转炉+炉外精炼中任一种工艺进行冶炼。

要求在出钢浇铸前加入稀土金属。浇铸温度控制在1500-1650℃。

非真空冶炼时需调整合适的保护渣层，以防止二次氧化，配氮采用添加氮化铬铁合金和/或吹氮气；真空炉冶炼浇铸时必须在浇铸室内充入一定压力的高纯氮气(0.01-0.13MPa)，配合添加氮化铬铁合金。

本发明适应于大生产电炉+炉外精炼+连铸、转炉+炉外精炼+连铸，若采用连铸时可采用现有的2205双相不锈钢的连铸工艺。

(2)铸锭或铸锭开坯：铸锭或铸坯可采用锻造开坯或连铸连轧，加热温为度1150-1260℃，开坯时始锻温度控制在1100-1250℃，终锻温度950-1000℃。

(3)热轧：铸锭或铸锭开坯后根据用户要求的钢材规格进行热轧。热轧时坯料加热温度1150-1250℃，开轧温度控制在1150-1200℃，终轧温度950-1000℃。

(4)固溶处理：钢热轧后在热处理炉中进行固溶处理，温度为1020-1150℃，保温30-60分钟。冷却方式采用水冷或空冷。通过固溶处理后即可获得本发明高性能含稀土双相不锈钢。