[发明专利]一种镍基耐蚀合金及其板坯生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍基耐蚀合金及其板坯生产方法，属于冶金技术领域。

背景技术

镍基耐蚀合金的生产已有多年的历史，其中，国外知名冶金生产企业有：美国的Special Metals、Haynes和Carpenter，德国的Thyssen Krupp VDM，法国的INDUSTEEL公司以及日本冶金等。美国的Special Metals是一家在高温合金和耐蚀合金领域非常有影响力的公司，该公司开发了多个系列的耐蚀合金；美国的Haynes公司在超高合金(高Mo、钴基等)耐蚀合金品种的开发上走在了世界的前列；Special Metals及Haynes公司在高合金的钢锭制备上均采用真空或电弧炉→电渣重熔工艺制坯，其产品拥有优良的内在质量及使用性能。德国的蒂森克虏伯(VDM)开发镍基耐蚀合金板带产品已有几十年的历史，现已挤身世界高性能金属材料的主要生产商之列。日本冶金公司以低成本的技术理念在镍基合金板材领域拥有极强的市场竞争力，由于其采用连铸工艺进行耐蚀合金板坯连铸，具有成材率高及工序短等优势，相对欧美国家主要企业具有较高的竞争优势，但在高合金化产品上产品质量上不及欧美企业。

镍基耐蚀合金具有全奥氏体显微组织。镍基耐蚀合金都是固溶强化状态。部分合金添加有效硬化元素，如Mo和Cu来提高合金的强度。也采用添加Al、Ti等几种微合金元素来强化合金基体，以确保镍基耐蚀合金具有设计要求的性能。然而，部分品种添加Mo和Cu等合金成分会显著增加成本，并且还会增加生产工艺的难度。表1给出了相关典型钢种的化学成分。

表1相关典型钢种的化学成分(wt％)

随着世界钢铁冶金生产逐步将连铸技术应用到特钢的生产中，国外先进企业已采用板坯连铸机生产特殊合金产品，并取得显著的成功。然而，镍基耐蚀合金熔点多在1400℃以下，比碳钢熔点低100℃左右，其中，在熔点以下100℃左右有个低塑性区，这一区域连铸冷却过程中极易产生裂纹。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种镍基耐蚀合金，其具有较高的塑性与耐蚀性能、生产成本较低等优势。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种镍基耐蚀合金的钢材，按重量百分数计，由如下元素组成：

C：0.01～0.2％

Si≤1.5％

Mn≤2.0％

Cr：17～26％

N≤0.3％

Ti：0.35～0.9％

Al：0.25～0.5％

B≤0.03％

Zr≤0.5％

Mo+W:3～6％

W≤3.0％

Co≤4.0％

Nb：≤0.05％

Fe：0～22％

余量为Ni和不可避免的杂质。

作为优选方案，在所述钢种成分中，

C：0.01～0.1％

Si≤1.5％

Mn≤2.0％

Cr：18～24％

N≤0.25％

Ti：0.35～0.9％

Al：0.25～0.45％

B≤0.02％

Zr≤0.5％

Mo+W:3～6％

W≤3.0％

Co≤4.0％

Nb：≤0.05％

Fe：0～22％

余量为Ni和不可避免的杂质。

上述优选实施方式的优点是能有助于在恶劣服役环境下，提高产品的耐腐蚀性能。

本发明提供的上述镍基耐蚀合金钢，是以Ni-Cr或Ni-Cr-Fe为基体，加上一些强化元素，在高温和耐腐蚀环境中具有优异的性能。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种可以提高前述镍基耐蚀合金连铸坯质量的板坯生产方法，其特点为：采用连铸工艺，所述连铸工艺包括以下具体工艺条件：

a、中间包内钢液的过热度控制在15～60℃。连铸过程钢水的过热度低于15℃时，钢液流动性差，容易导致结晶器水口冻钢、迫使浇注中断，且保护渣熔化效果不好；钢水过热度高于60℃时，连铸结晶器内初生坯壳较薄、裂纹倾向性大，并造成凝固时间长、选分结晶充分，加剧铸坯偏析与疏松。