CN101255534A - 高炉炉壳用钢 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及低合金化钢领域,其解决现有技术不能满足高炉使用寿命达15年及以上、因其机械强度较低,不适应在500~700℃高温下工作条件的问题。技术措施:本发明由下列组成的化学成分按重量百分数(%)为:C:0.05~0.12,Si:0.25~0.40,Mn:1.20~1.70,P:≤0.018,S:≤0.008,Ti:0.008~0.03,Nb:0.02~0.05,W:0.10~0.40,Cr:≤0.3,Als≤0.03,其余为Fe及不可避免的杂质。本发明钢具有极高的强度和冲击韧性,室温实测力学性能为:ReL≥430MPa,Rm≥575MPa,A5≥23%,0℃Akv≥175J;高温力学性能:500℃时ReL≥335MPa,Rm≥378MPa,700℃时ReL仍可达150~215MPa,能够抵御局部热冲击导致的强度损失。
Description
技术领域
本发明涉及低合金化钢领域,具体地指适于500~700℃高温下Rm≥378MPa,同时具有优异冲击韧性,0℃Akv≥175J的高强度高炉炉壳用钢。
背景技术
高炉炼铁是钢铁生产的重要环节,建造大高炉一次性投资在亿元以上,而且中修费用每次需用1000~2000万元,中修还将造成50~60天的停产,因此延长高炉的使用寿命能带来巨大的经济效益。高炉炉壳作为高炉设备的的主要组成部分,高炉大修必须更换的三大要素之一(炉壳、砖衬、冷却设备),其地位的重要性不言而喻,合理选用炉壳用钢,可提高炉壳寿命,为高炉长寿化生产提供有力的保证。
在80年代后期,由于高炉技术整体水平的提高,提出了延长炉龄的设想,力争使用寿命达到8-10年的目标,传统的碳素钢远远不能满足大型化和现代化高炉生产新工艺的要求,因此各钢铁厂家纷纷开发和使用较高强度级别的490MPa级低合金系列钢种。国外较为典型的钢种有日本的SM50B、SM50C钢,国内490MPa级炉壳钢,使用较为普遍的是武钢研制的WSM50C钢,宝钢研制的BB502钢和BB503钢。其钢种的化学成份和机械性能见表1、表2所示:
表1目前商用炉壳钢的化学成份(Wt%)
表2目前商用炉壳钢的机械性能
牌号 | Rel(MPa) | Rm(MPa) | A(%) | 冷弯(180°) | Akv(J) |
WSM50C | ≥295 | 490~610 | ≥17 | D=3a | 0℃,≥47 |
SM50B | ≥295 | 490~610 | ≥17 | D=3a | 0℃,≥27 |
SM50C | ≥295 | 490~610 | ≥17 | D=3a | 0℃,≥47 |
这些钢种均实现了上述要求,高炉使用寿命达8~10年,炉龄不中修。由于形势的发展及社会的要求,其具有阶段性的先进性,对于目前应最大发挥生产能力、降低生产成本则有其不适应性,即不能满足要更加延长高炉使用寿命达15年及以上的要求,因其机械强度较低,不适应在500~700℃高温下工作条件。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足,提供一种能延长高炉使用寿命达15年及以上的具有极优异常温和500~700℃高温下Rm≥378Mpa,同时具有优异冲击韧性即0℃Akv≥175J的高强度力学性能,高强韧性匹配的高炉炉壳用钢。
实现上述目的的技术方案:
技术方案一:
高炉炉壳用钢,由下列组成的化学成分按重量百分数(%)为:C:0.05~0.12,Si:0.25~0.40,Mn:1.20~1.70,P:≤0.018,S:≤0.008,Ti:0.008~0.03,Nb:0.02~0.05,W:0.10~0.40,Cr:≤0.3,Als≤0.03,其余为Fe及不可避免的杂质。
其在于:W的重量百分数为0.15~0.25。
技术方案二:
高炉炉壳用钢,由下列组成的化学成分按重量百分数(%)为:C:0.05~0.12,Si:0.25~0.40,Mn:1.20~1.70,P:≤0.018,S:≤0.008,Ti:0.008~0.03,Nb:0.02~0.05,Mo:0.10~0.25,Cr:≤0.3,Als≤0.03,其余为Fe及不可避免的杂质。
技术方案三:
高炉炉壳用钢,由下列组成的化学成分按重量百分数(%)为:C:0.05~0.12,Si:0.25~0.40,Mn:1.20~1.70,P:≤0.018,S:≤0.008,Ti:0.008~0.03,Nb:0.02~0.05,W:0.10~0.30,Mo:0.10~0.20,Cr:≤0.3,Als≤0.03,其余为Fe及不可避免的杂质。
其在于:W的重量百分数为0.15~0.25。
其在于:Mo的重量百分数为0.10~0.15。
本发明中C、Si、Mn、P、S、Ti、Nb、W、Mo的作用及限定量的理由如下:
碳(C):碳是钢中最重要的固溶强化元素之一,碳与钢中W、Mo等元素可形成碳化物,有利于提高钢的强度,尤其是钢的高温强度。碳含量过高则导致韧性和焊接性的急剧下降,因此在保证强度的基础上,将碳限定在0.05~0.12。
硅(Si):硅主要是以固溶强化形式提高钢的强度,同时也是钢中的脱氧元素,但含量如高于0.40,则会降低钢的韧性和焊接性能。
锰(Mn):锰是钢中重要的固溶强化元素,能够提高淬透性,可降低奥氏体转变成铁素体的相变温度,扩大铁碳相图中的奥氏体区域,促进钢的中温组织转变,有利于细化晶粒尺寸,提高钢的屈服强度和冲击韧性。
磷(P)、硫(S):较高的磷含量可以大幅度提高钢的耐候性,但是磷在钢中具有容易造成偏析、恶化焊接性能、显著降低钢的低温冲击韧性、提高脆性转变温度,所以,考虑到本发明钢强度较高,控制P≤0.018;硫易与锰结合生成MnS夹杂,硫还影响钢的低温冲击韧性。因此,本发明应尽量减少磷、硫元素对钢性能的不利影响,通过对铁水进行深脱硫预处理、真空处理等手段,控制磷、硫含量,从而减轻其不利影响。
钨(W):钨能促进钢的中温组织转变,在回火时能形成碳化物析出,从而增加钢的高温回火抗力,另外钼还能避免钢在400℃~500℃左右回火时出现的脆化现象(第二类回火脆性),但钼含量过低,起不到效果,高反而会导致钢的脆化,因此控制W在0.10~0.40范围内。
钼(Mo):钼的作用与钨类似,其效果大致相当于钼,两者同时加入其效果较单独加一种好。
本发明具有如下优点:
1.本发明钢具有极高的强度和冲击韧性,室温实测力学性能为:ReL≥430MPa,Rm≥575MPa,A5≥23%,0℃Akv≥175J,强韧性匹配十分优异,比目前商用炉壳钢的力学性能有大幅度的提高,
2.本发明钢高温力学性能优异,500℃时ReL≥335MPa,Rm≥378MPa,700℃时ReL仍可达150~215MPa,应用于高炉炉壳时,能够抵御局部热冲击导致的强度损失。
具体实施方式
本发明采用50公斤真空感应炉冶炼钢锭,或采用转炉冶炼纯净钢的工艺,即:预脱硫铁水、转炉顶底复合吹炼,经真空处理、浇注成板坯,再采用热轧生产工艺,轧后冲水冷却,具体轧制过程包括:
板坯加热至1200~1250℃,加热时间≥150min;先粗轧,每道次压下率≥10%,粗轧结束温度为≥1000℃;再精轧,在低于950℃内,累积压下率∑εi≥60%,终轧温度:790℃~840
℃;钢板轧后冲水冷却,控制返红温度700±20℃。
如为了进一步提高冲击韧性,对此热轧态钢板可进行回火处理。当采用的回火制度为:640℃+3min/mm时,钢板的0℃冲击功值可进一步提高至250J,同时回火后钢板的强度几乎不发生明显的变化。
表3实施例钢板化学成份(wt%)
钢种编号 | C | Si | Mn | P | S | Als | Nb | Ti | W | Mo | Cr |
1 | 0.051 | 0.33 | 1.21 | 0.009 | 0.006 | 0.006 | 0.020 | 0.009 | 0.245 | 0.13 | 0 |
2 | 0.12 | 0.29 | 1.42 | 0.010 | 0.006 | 0.01 | 0.027 | 0.011 | 0.10 | 0.198 | 0.064 |
3 | 0.08 | 0.30 | 1.38 | 0.009 | 0.006 | 0 | 0.026 | 0.012 | 0.299 | 0.10 | 0.016 |
4 | 0.12 | 0.35 | 1.39 | 0.009 | 0.0075 | 0 | 0.024 | 0.012 | 0.146 | 0.152 | 0.190 |
5 | 0.09 | 0.28 | 1.55 | 0.011 | 0.006 | 0.008 | 0.040 | 0.009 | 0.102 | 0 | 0.025 |
6 | 0.09 | 0.28 | 1.58 | 0.009 | 0.006 | 0.013 | 0.039 | 0.008 | 0.236 | 0 | 0.018 |
7 | 0.11 | 0.25 | 1.695 | 0.011 | 0.006 | 0 | 0.035 | 0.009 | 0.16 | 0 | 0.018 |
8 | 0.09 | 0.29 | 1.61 | 0.009 | 0.006 | 0.0045 | 0.043 | 0.013 | 0.398 | 0 | 0.190 |
9 | 0.10 | 0.27 | 1.58 | 0.011 | 0.006 | 0.019 | 0.040 | 0.014 | 0 | 0.105 | 0.190 |
10 | 0.09 | 0.29 | 1.55 | 0.010 | 0.006 | 0 | 0.05 | 0.009 | 0 | 0.162 | 0.12 |
11 | 0.078 | 0.40 | 1.573 | 0.016 | 0.003 | 0.029 | 0.040 | 0.030 | 0 | 0.21 | 0 |
12 | 0.089 | 0.371 | 1.595 | 0.018 | 0.003 | 0.014 | 0.031 | 0.029 | 0 | 0.2476 | 0.295 |
表4钢板力学性能(未进行回火处理)
表5钢板轧制后再经过回火处理后的力学性能
Claims (6)
1、高炉炉壳用钢,由下列组成的化学成分按重量百分数(%)为:C:0.05~0.12,Si:0.25~0.40,Mn:1.20~1.70,P:≤0.018,S:≤0.008,Ti:0.008~0.03,Nb:0.02~0.05,W:0.10~0.40,Cr:≤0.3,Als≤0.03,其余为Fe及不可避免的杂质。
2、如权利要求4所述的高炉炉壳用钢,其特征在于:W的重量百分数为0.15~0.30。
3、高炉炉壳用钢,由下列组成的化学成分按重量百分数(%)为:C:0.05~0.12,Si:0.25~0.40,Mn:1.20~1.70,P:≤0.018,S:≤0.008,Ti:0.008~0.03, Nb:0.02~0.05,Mo:0.10~0.25,Cr:≤0.3,Als≤0.03,其余为Fe及不可避免的杂质。
4、高炉炉壳用钢,由下列组成的化学成分按重量百分数(%)为:C:0.05~0.12,Si:0.25~0.40,Mn:1.20~1.70,P:≤0.018,S:≤0.008,Ti:0.008~0.03,Nb:0.02~0.05,W:0.10~0.30,Mo:0.10~0.20,C r:≤0.3,Als≤0.03,其余为Fe及不可避免的杂质。
5、如权利要求1所述的高炉炉壳用钢,其特征在于:W的重量百分数为0.15~0.25。
6、如权利要求1所述的高炉炉壳用钢,其特征在于:Mo的重量百分数为0.10~0.15。
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