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1、10申请公布号CN102041455A43申请公布日20110504CN102041455ACN102041455A21申请号200910197636922申请日20091023C22C38/50200601C22C38/28200601C21C5/52200601C21C7/068200601B22D11/18200601C21D8/10200601B21B37/74200601B21B37/5820060171申请人宝山钢铁股份有限公司地址201900上海市牡丹江路1813号南楼72发明人郑宏光吴狄峰常锷李实钱春风袁龙74专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人楼仙英章承继54发明。
2、名称换热器焊管用不锈钢及其制造方法57摘要本发明涉及一种换热器焊管用不锈钢及其制造方法。所述换热器焊管用不锈钢的成分质量百分比含量为C0015、SI005030、MN0030、CR160230、P0035、S0003、N0015、CN0025、TI10CN08、AL003012、CA012014AL、NICUO05、余量为FE和不可避免的杂质。所述不锈钢通过元素种类和含量的合理设计，具有导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性优越、抗应力腐蚀优良等特点，适用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页CN1020。
3、41458A1/1页21一种换热器焊管用不锈钢，其成分质量百分比含量为余量为FE和不可避免的杂质，其中，CN0025。2如权利要求1所述的不锈钢，其中，TI的质量百分含量为10CN05。3如权利要求1所述的不锈钢，其中，O的质量百分含量0003。4制造如权利要求1所述的不锈钢的方法，包括炼钢、连铸、修磨、热轧、热轧钢板退火酸洗、冷轧、冷轧钢板退火酸洗和分卷，其中，所述炼钢依次包括电炉冶炼、AOD冶炼和VOD冶炼，在VOD冶炼结束后，加入AL和CA，进行软搅拌，再加入TI。5如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述连铸中，拉速控制为0911M/MIN，加强电磁搅拌的电流为12001600A，频率。
4、为79HZ，所述连铸后的板坯等轴晶比例50。6如权利要求4或5任一所述的方法，其特征在于，所述修磨的开始温度500，结束温度220。7如权利要求46任一所述的方法，其特征在于，所述热轧包括粗轧和精轧，所述粗轧的温度为9001120，所述精轧的温度为8001050。8如权利要求47任一所述的方法，其特征在于，所述冷轧的压下率为6080。9如权利要求48任一所述的方法，其特征在于，所述冷轧钢板退火酸洗的温度为8501050，冷轧后钢板的晶粒度等级为68级，表面粗糙度为010050M。权利要求书CN102041455ACN102041458A1/4页3换热器焊管用不锈钢及其制造方法技术领域0001本。
5、发明属于不锈钢领域，主要涉及不锈钢的冶炼及制造，具体地说，涉及一种成形性能良好的换热器焊管用不锈钢及其制造方法。背景技术0002高压加热器、低压加热器、凝汽器是汽轮发电机组中重要的辅机设备，这些换热器的性能和运行可靠性，将直接影响发电机组整体运行的经济性和安全性。随着我国电力工业的迅速发展，高参数，大容量机组数量不断增加。参数提高，容量增大，也使换热器的尺寸越来越大，同时也增加了设计、制造的难度。频繁的启停和急剧的负荷变化，使换热器的运行工况越来越恶劣。换热器投运率低的问题就成了影响机组等效可用率的重要原因之一。换热器的故障停用，均会使机组的经济性和出力受到影响。造成换热器投运率低和损坏的原因。
6、是多方面的。有关统计数据表明，换热器管系泄漏使换热器故障停运所占比重最大，而换热管被冲蚀和各类腐蚀是造成管系泄漏的最主要原因。0003国内电站换热器使用的换热管主要有碳钢管、不锈钢管、钛管和黄铜管等。与碳钢管相比，不锈钢换热管在耐冲蚀、耐腐蚀性方面有着无法比拟的优越性，可延长换热器的运行寿命。但目前大量使用的奥氏体不锈钢管价格昂贵，抑制了用户需求，且其材质对应力腐蚀也极其敏感，制约了不锈钢换热管在高压加热器领域的应用。0004铁素体不锈钢换热管，其传热性能优于奥氏体不锈钢，硬度高，具有优良的抗砂蚀和抗进口端磨损的能力。与奥氏体不锈钢相比具有价格优势。采用铁素体不锈钢管替代碳钢或奥氏体不锈钢可以。
7、进一步提高加热器的使用寿命及可靠性，同时可以避免由于镍价引起的价格波动。0005腐蚀性能提高的同时，对成形性要求也越来越高。换热器焊管等要求材料不仅耐腐蚀性好，同时，也必须具有良好成型性能，以便于加工。0006现有的应用于热交换器中的铬不锈钢往往通过添加不同合金元素如MO、CU、B、稀土元素中的一种或几种提高耐腐蚀性能，以及采用稳定化元素TI、NB、ZR中的一种或者几种复合添加来稳定铁素体基体中的有害元素，确保不锈钢具有设计要求的性能。然而，过高的合金成分涉及会显著增加成本，并且增加生产工艺的难度。例如，专利CN2005800047810中记载的高铬不锈钢，含有合金元素MO和B，虽然提高了钢的。
8、耐疲劳性能，但同时也使成本显著增加。又如专利申请EP861916中记载的不锈钢，成分中添加了稀土元素，虽然提高了钢的耐腐蚀性能，但同时也提高了生产成本和生产难度。0007由此可见，现有技术中的不锈钢还不能完全满足目前使用和制造的要求，需要开发一种耐腐蚀性高、强度高、生产经济的换热器焊管用不锈钢。发明内容0008本发明的目的在于提供一种换热器焊管用不锈钢，能够满足热交换器使用环境，而且具有良好的加工成型性能、焊接性能以及抗高温氧化性能。说明书CN102041455ACN102041458A2/4页40009为实现上述目的，本发明所提供的不锈钢，其成分质量百分比含量为C0015、SI005030、。
9、MN0030、CR160230、P0035、S0003、N0015、CN0025、TI10CN08、AL003012、CA012014AL、NICUO05、余量为FE和不可避免的杂质。0010优选地，TI的质量百分含量为10CN05。0011优选地，O的质量百分含量0003。0012此外，本发明还提供了上述不锈钢的一种制造方法，包括炼钢、连铸、修磨、热轧、热轧钢板退火酸洗、冷轧、冷轧钢板退火酸洗和分卷，其中，所述炼钢依次包括电炉冶炼、AOD冶炼和VOD冶炼，在VOD冶炼结束后，加入AL和CA，进行软搅拌，再加入TI。0013优选地，所述连铸中，拉速控制为0911M/MIN，加强电磁搅拌的电流为。
10、12001600A，频率为79HZ，所述连铸后的板坯等轴晶比例50。0014优选地，所述修磨的开始温度500，结束温度220。0015进一步优选地，所述热轧包括粗轧和精轧，所述粗轧的温度为9001120，所述精轧的温度为8001050。0016优选地，所述冷轧的压下率为6080。0017更优选地，所述冷轧钢板退火酸洗的温度为8501050，冷轧后钢板的晶粒度等级为68级，表面粗糙度为010050M。0018下面将进一步说明本发明。0019本发明在成分设计上采用低碳氮设计，不需要添加MO等贵重金属元素。通过控制较低的C、N，添加适量AL，并采用CA处理后，再添加较高含量的TI，这样使材料既有良好。
11、的成型性，又提高抗晶间腐蚀和全面腐蚀能力，且材料成本相对较低。0020在生产过程中，加入CA主要采用加入硅钙盐的方式实现。一段时间的软搅拌能促使钢中形成12CAO7AL2O3夹杂物。热轧前首先去除板坯表面的氧化皮，再进行57道次粗轧温度区间9001120，之后经过57道次精轧温度区间8001050。冷轧之后冷轧板退火酸洗，通过控制退火温度和时间使冷轧板充分再结晶，且晶粒度等级达到68级，同时保证一定的表面粗糙度010RA050，单位M。这样既可以保证深冲加工性能，又有利于提高全面抗腐蚀性能，获得综合性能满足要求的冷轧不锈钢产品。0021以下将本发明合金成分的设计进行说明0022C和N本发明钢种。
12、属于超低碳氮的铁素体不锈钢，在这种情况下，碳和氮属于杂质元素，需要尽可能降低其含量。目前冶炼设备的生产能力能够满足将碳和氮控制在CN质量百分含量0025，同时要求钢中C质量百分含量0015、N质量百分含量0015。降低C和N总量有利于改善材料成型性能，提高抗腐蚀性能。0023CR是提高耐蚀性和强度的主要合金元素。CR提高不锈钢在氧化性酸中的耐蚀性，提高其在氯化物溶液中的耐应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀等耐局部腐蚀能力。CR提高钢的强度，但含量过高对成型和焊接性不利，过低不利于提高其腐蚀性能，选择其质量百分含量范围160230。0024SI在钢中可以提高的强度，但是，对钢的成型性和韧性不利。该元素冶炼。
13、过程中常有残留，因此，选择其质量百分含量范围005030。0025MN较弱的奥氏体元素，可抑制不锈钢中S的有害作用，改善热塑性。但是，含量说明书CN102041455ACN102041458A3/4页5过高不利于保证其耐腐蚀性。该元素冶炼过程中常有残留，选择其质量百分含量范围0030。0026TI主要与钢中C、N结合，形成碳氮化物，从而提高抗晶间腐蚀能力；TI还可以与钢中S结合形成TIC2S化合物，从而避免形成MNS从而引起点蚀。TI可以提高不锈钢的室温和高温强度，提高铁素体不锈钢的抗疲劳和冷成型性及焊接性。但是，应适当控制TIC，N的尺寸，以及TIO2夹杂物的数量，选择其质量百分含量范围为1。
14、0CN08，优选为10CN05。0027AL不仅是脱氧剂，也是合金元素。有利于改善材料的成型性能、抗氧化腐蚀性能。但是，应适当控制氧化物夹杂的数量，并采取钙处理方式对AL的氧化物夹杂进行变性处理。选择其质量百分含量范围003012。0028CA加AL后，加入适量CA处理，可以使CA脱氧形成的CAO，与钢液中的AL2O3等形成12CAO7AL2O3塑性夹杂物，该复合型夹杂物具有高温塑性，在热轧过程中会变形被轧碎，不会危害材料的成型性能。但是，加CA前应控制较低的S的含量0003，避免形成CAS夹杂物，造成水口结瘤，影响正常生产。因此，选择其质量百分含量范围CA012014AL。0029NI、CU。
15、、ONI是奥氏体形成元素，在铁素体不锈钢中属于控制元素，尽可能减少NI的含量。CU主要来于不锈钢废钢中，加入CU可以改善腐蚀性能，但加入CU既增加材料成本，同时也导致废钢管理成本增加，在满足腐蚀性能条件下，不添加CU。O是钢中的杂质元素之一，主要以氧化物夹杂形式存在，较高的总氧含量表明夹杂物较高。降低钢中总氧含量有利于提高材料的成形性能和抗腐蚀性能。选择其质量百分含量0003，可以保证材料具有良好的成型性能和抗点蚀性能。并且，应控制NICUO05。0030P和S铁素体不锈钢中P和S会严重影响不锈钢的耐蚀性和加工性能，必须严格控制，一般希望控制为P0035，S0003。0031本发明设计的铁素体。
16、不锈钢在使用状态下是铁素体组织，呈体心立方晶体结构。它具有导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性优越、抗应力腐蚀优良等特点。适用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。0032与现有换热器焊管用不锈钢相比，本发明具有以下有益效果00331、合金设计中TI不仅可以改善钢的耐蚀性能，而且有利于焊接性能。TI的稳定化作用不仅提高耐腐蚀性能，提高连铸坯的等轴晶比例，同时也改善了材料的综合力学性能。00342、生产工艺流程简单。00353、降低了生产成本。具体实施方式0036按照本发明钢种的化学成分要求，钢坯经过电炉冶炼、AOD冶炼和VOD冶炼，加入铝和钙，软搅拌一段时间，再加入钛，进行连铸、修磨。板。
17、坯在9001100下粗轧，之后在8001000下精轧，热轧钢板退火酸洗后经冷轧，保证压下率为6080。最后，冷轧钢板在8501000退火酸洗和分卷，以制造不同规格的不锈钢。对比例钢种主要用于汽车排气系统，使用过程要承受700900温度，制作过程要进行冷加工变形。具体成分如下0037表1实施例和对比例的化学成分WT说明书CN102041455ACN102041458A4/4页600380039表2为实施例钢和对比例钢的力学性能和点蚀电位比较。其中，力学性能测试检测屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度和成型性值。抗氧化腐蚀性能测试测定800的氧化增重，腐蚀性能测试测定点蚀电位。点蚀电位测量利用动电位法测量不锈钢在中性35氯化钠溶液中的点蚀电位。实验中取3个平均值计算最终结果，得到的性能结果如表2所示。0040表2实施例和对比例的力学性能00410042提高TI含量可以更好地稳定碳氮，改善耐蚀性能和焊接性能；另一方面，添加适量AL，并采用CA处理，可以对钢中AL2O3夹杂物进行变性处理，形成低熔点塑性夹杂物12CAO7AL2O，提高材料的成型性能。从表2可以看出，本发明的铁素体不锈钢具有与对比钢种相当的强度、硬度等力学性能，同时本钢种与成型性有关的参数值、与抗氧化腐蚀性能有关的参数氧化增重明显优于对比钢种，延伸率也优于对比钢种。说明书CN102041455A。