CN101255534B - 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：0.236～0.40，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：0.236～0.40，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0.236～0.30。
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：0.2476～0.25，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：0.245～0.30，Mo：0.13～0.20，Cr：≤0.3，Als≤0.03，其余为Fe及不可避免的杂质。
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％)
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 (4)
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：0.236～0.40，Cr：≤0.3，Als≤0.03，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的高炉炉壳用钢，其特征在于：W的重量百分数为0.236～0.30。
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：0.2476～0.25，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：0.245～0.30，Mo：0.13～0.20，Cr：≤0.3，Als≤0.03，其余为Fe及不可避免杂质。
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| 戴连生,黄国祥.高炉炉壳用钢板的研制.武钢技术 3.1990,(3),2-6. |
| 戴连生,黄国祥.高炉炉壳用钢板的研制.武钢技术 3.1990,(3),2-6. * |
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