CN101906557A - 一种超低温焊接合金钢及其生产方法 - Google Patents
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- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
一种超低温钢焊接合金钢及其生产方法，依次包括以下工序：１)熔炼、2)电渣重熔、3)锻造、4)轧钢；5)拉拔，本发明，在低温冲击性能类似于奥氏体不锈钢，即使在焊接状态下，在-196℃仍具有足够高的冲击性能。其力学性能：
Description
技术领域
本发明涉及一种超低温焊接合金钢及其生产方法，具体涉及一种超低温、高强度细晶粒和更好的冷、热塑性的焊接材料的生产方法。
背景技术
随着经济的飞速发展，人们对能源的需求越来越大，石油天然气的消耗快速增长，相关的石油和天然气勘探、钻采、输送、加工等行业发展迅速。这些行业中大量使用镍5钢作承压零件，根据工况条件的要求，尤其是对天然气的贮存器需要在-196℃的条件下仍然具有良好的塑性和较高的低温冲击值指标，一般来说，使用镍5钢作为焊接材料可承受-156°的低温并仍然具有良好的力学性能，原来最高-156℃，但对天然气贮存器的温度要达到-196℃以下，用0Cr16Ni60M016W4作为贮存器能满足要求，但用引进的镍9钢板和同钢种来满足贮存器需要相应的配套焊接材料，就不能达到所研制的超低温下具有的冷、热塑性性能要求。如何降低ＯCr16Ni60Mn16W4合金的晶间腐蚀倾向，控制合金中碳含量w(C)和硅含量w(Si)，是保证天然气贮存器在低温下仍然具有良好力学性能的关键。
发明内容
针对以上不足，本发明的目的在于提供一种超低温钢焊接合金钢及生产方法，是在0Cr16Ni60M016W4成分中添加稀土元素，并适当降低碳和硅含量，减少合金的晶间腐蚀倾向，控制合金中碳含量w(C)和硅含量w(Si)，使得在-196℃的条件下仍然具有良好的塑性和较高的低温冲击值的超低温焊接合金钢。
本发明的另一个目的是提供一种制造上述合金钢的生产方法。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种超低温钢焊接合金钢，以重量百分比计：其化学成分为：
C 0.002-0.03 Si 0.02-0.08 Mn 0.3-0.5 P 0.001-0.01 S 0.001-0.003 Cr 15.5-16 Mo 16-16.5 Ni 57.5-58.5 Cu 0.01-0.05 Fe 5.4-5.8 Al 0.001-0.3 Ti 0.1-0.4 O 0.0001-0.001 N 0.001-0.003 W 3.6-4.2 V 0.15-0.2 Co 0.1-0.3 Re 0.01-0.1。
所述的Re 是Ce或La。
本发明的生产方法依次包括以下工序为：１）熔炼、2）电渣重熔、3）锻造、4）轧钢、5）拉拔，其特征在于：
1）、熔炼：
A、用上述比例的原料先投放Ni、Cr、Fe在1600－1650℃下熔炼熔化后，加纯W、Co、V熔化结束后，再加Mo、Mn；
B、待熔化结束后，用电磁充分搅拌，取样分析元素成分，并加Al、Ti、烯土进行脱氧造渣，脱氧造渣时降低钢温，钢温控制在1520－1550℃，待分析结果符合要求，精炼至渣白，提高出钢温度至1580℃，并浇注出钢至钢包，钢水浇注温度控制在1480－1500℃之间；
C、脱钢模时，待钢液全部凝固，20分钟后卸模，即为电极棒；
2）、电渣重熔：
A、电渣渣量配比；
B、电极棒熔化：先加电极棒，装好结晶器，加好引弧剂，通入电压42伏，电流为2200－2800A，引弧后加入上述电渣渣量，将渣料熔化在电炉中，待渣熔化后，稳定以上电流，进入熔化状态，将电极棒熔化，等结晶器钢液到设定区域后停电，冷却10分钟后，钢脱膜形成钢锭；
所述的电渣渣量配比为：铝粉25g、铝氧粉230g、石灰100g、镁粉100g、萤石粉1240g、钛白粉25g，
3）、锻造：
入炉时温度小于700℃，用1.5小时将炉温升至1200－1260℃，恒温1小时，20分钟降温至1200℃±20℃，锻造；
4）、轧钢：
入炉时温度小于700℃，用1小时将炉温升至1240℃±10℃，保温1小时，半小时内降温1210℃±10℃，开始轧制，成钢锭；
5）、拉拔：
A、拉拔：
B 、加热退火：将钢丝在1000℃温度下退火，1小时后升温至1200℃±20℃，保温1小时，水冷；
C、碱煮：将碱煮成分在温度480℃-550℃，时间15-30分钟的条件下，将经拉拔后的盘丝、中丝、细丝或焊丝进行碱煮；
D、酸洗：酸洗：在酸池中配制酸液，材料必须全部浸入酸液中，浸泡时间为20分钟，出料后用高压水枪冲洗干净；
所述的碱煮成分为：NaOH 80、NaNo3为20；
所述的酸液为：25%硝酸，5-8%氢氟酸，其余为水；
E、烘干：时间：1小时、温度：250℃。
本发明的有益效果：在低温冲击性能类似于奥氏体不锈钢，即使在焊接状态下，在-196℃仍具有足够高的冲击性能。其力学性能: 。耐腐蚀，在各种腐蚀介质中有良好的耐腐蚀性能。降低硅含量可减少合金中金属间的沉淀数量，提高了合金晶间腐蚀性能，此外，合金的加工成形性也有较大的改善。其特点是低C、低Si。在固溶状态下，具有良好的强度和塑性。本发明进一步改善了耐晶间腐蚀性能，降低了合金中的碳含量和铁含量，去掉了W，加入了稳定化学元素Ti和稀土元素，更适合制造需要焊接的耐腐蚀设备，同时还具备更好的冷、热塑性和耐低温冲击韧性。
具体实施方式
实施例一：
一种超低温钢焊接合金钢，以重量百分比计：其化学成分为：
C 0.02 Si 0.04 Mn 0.3 P 0.01 S 0.002 Cr 15.5 Mo 16.4 Ni 57.8619 Cu 0.04 Fe 5.5 Al 0.005 Ti 0.4 O 0.0001 N 0.001 W 3.6 V 0.17 Co 0.3 Ce 0.05。
实施例二：
一种超低温钢焊接合金钢，以重量百分比计：其化学成分为：
C 0.03 Si 0.02 Mn 0.4 P 0.005 S 0.003 Cr 15.5 Mo 16 Ni 58.47 Cu 0.01 Fe 5.4 Al 0.1 Ti 0.1 O 0.0002 N 0.002 W 3.7 V 0.1398 Co 0.1 La 0.02。
本发明的生产方法依次包括以下工序为：１）熔炼、2）电渣重熔、3）锻造、4）轧钢、5）、拉拔；
1、熔炼：
A、用上述实施例比例的原料先投放Ni、Cr、Fe在1600－1650℃下熔炼熔化后，加纯W、Co、V熔化结束后，再加Mo、Mn；
B、待熔化结束后，用电磁充分搅拌，取样分析元素成分，并加Al、Ti、烯土进行脱氧造渣，脱氧造渣时降低钢温，钢温控制在1520－1550℃，待分析结果符合要求，精炼至渣白，提高出钢温度至1580℃，并浇注出钢至钢包，钢水浇注温度控制在1480－1500℃之间；
C、脱钢模时，待钢液全部凝固，20分钟后卸模，即为电极棒；
2、电渣重熔：
A、电渣渣量配比：铝粉25g、铝氧粉230g、石灰100g、镁粉100g、萤石粉1240g、钛白粉25g，备用；
B、先加电极棒，装好结晶器，加好引弧剂，通入电压42伏，电流为2200－2800A，引弧后加入上述电渣渣量，将渣料熔化在电炉中，待渣熔化后，稳定以上电流，进入熔化状态，将电极棒熔化，等结晶器钢液到设定区域后停电，冷却10分钟后，钢脱膜形成钢锭；
3、锻造：
入炉时温度小于700℃，用1.5小时将炉温升至1200－1260℃，恒温1小时，20分钟降温至1200℃±20℃，锻造；
4、轧钢：
入炉时温度小于700℃，用1小时将炉温升至1240℃±10℃，保温1小时，半小时内降温1210℃±10℃，开始轧制，成钢锭；
5、拉拔：
A、拉拔：①配模：②拉拔操作：按要求在线材外涂上已知润滑剂；拉拔出线后必须检查表面质量，线径公差，每米电阻值符合要求才能上轴；在拉拔过程中应根据线径粗细控制速度，经常测量线经，调整排线，每卸一轴必须重新穿皮，如发现不合格应及时更换模具；
B 、加热退火：将拉拔后的线材在1000℃温度下退火，1小时后升温至1200℃±20℃，保温1小时，水冷；
C、碱煮：碱煮成分%：NaOH 80、NaNo3为20、温度480℃-550℃，时间15-30分钟，将经拉拔后的盘丝、中丝、细丝或焊丝进行碱煮；
D、酸洗：在酸池中进行，配制酸液：25%硝酸，5-8%氢氟酸，其余为水，材料必须全部浸入酸液中，浸泡时间为20分钟，出料后用高压水枪冲洗干净；
E、烘干：时间：1小时、温度：250℃；
6、碱煮：碱煮成分以重量百分比计：NaOH 80、NaNo3为20、温度480℃-550℃，时间15-30分钟，将经拉拔后的盘丝、中丝、细丝或焊丝进行碱煮。
本发明是为了降低ＯCr16Ni60Mn16W4合金的晶间腐蚀倾向，控制合金中碳含量w(C)（≤0.02%）和硅含量w(Si)(≤0.08%)而发展起来的。降低含量可减少合金中碳化合物的析出数量，降低硅含量可减少合金中金属间的沉淀数量，从而达到提高合金晶间腐蚀性能的目的，此外，合金的加工成形性也有较大的改善。其特点是低C、低Si。在固溶状态下，具有良好的强度和塑性。本发明进一步改善了耐晶间腐蚀性能，降低了合金中的碳含量和铁含量，去掉了W，加入了稳定化学元素Ti，更适合制造需要焊接的耐腐蚀设备，同时还具备更好的冷、热塑性。在低温冲击性能类似于奥氏体不锈钢，即使在焊接状态下，在-196℃仍具有足够高的冲击性能。
Claims (6)
1.一种超低温钢焊接合金钢，以重量百分比计，其特征在于：其化学成分为：C 0.002-0.03 Si 0.02-0.08 Mn 0.3-0.5 P 0.001-0.01 S 0.001-0.003 Cr 15.5-16 Mo 16-16.5 Ni 57.5-58.5 Cu 0.01-0.05 Fe 5.4-5.8 Al 0.001-0.3 Ti 0.1-0.4 O 0.0001-0.001 N 0.001-0.003 W 3.6-4.2 V 0.15-0.2 Co 0.1-0.3 Le 0.01-0.1。
2.根据权利要求1所述的一种超低温钢焊接合金钢，其特征在于：所述的Le 是Ce或La。
3.一种制造权利要求1所述的生产方法，以重量百分比计，依次包括以下工序：1）熔炼、2）电渣重熔、3）锻造、4）轧钢；5）拉拔，其特征在于：
1）、熔炼：
A、用上述比例的原料先投放Ni、Cr、Fe在1600－1650℃下熔炼熔化后，加纯W、Co、V熔化结束后，再加Mo、Mn；
B、待熔化结束后，用电磁充分搅拌，取样分析元素成分，并加Al、Ti、烯土进行脱氧造渣，脱氧造渣时降低钢温，钢温控制在1520－1550℃，待分析结果符合要求，精炼至渣白，提高出钢温度至1580℃，并浇注出钢至钢包，钢水浇注温度控制在1480－1500℃之间；
C、脱钢模时，待钢液全部凝固，20分钟后卸模，即为电极棒；
2）、电渣重熔：
A、电渣渣量配比；
B、电极棒熔化：先加电极棒，装好结晶器，加好引弧剂，通入电压42伏，电流为2200－2800A，引弧后加入上述电渣渣量，将渣料熔化在电炉中，待渣熔化后，稳定以上电流，进入熔化状态，将电极棒熔化，等结晶器钢液到设定区域后停电，冷却10分钟后，钢脱膜形成钢锭；
3）、锻造：
入炉时温度小于700℃，用1.5小时将炉温升至1200－1260℃，恒温1小时，20分钟降温至1200℃±20℃，锻造；
4）、轧钢：
入炉时温度小于700℃，用1小时将炉温升至1240℃±10℃，保温1小时，半小时内降温1210℃±10℃，开始轧制，成钢锭；
5）、拉拔：
A、拉拔：
B 、加热退火：将钢丝在1000℃温度下退火，1小时后升温至1200℃±20℃，保温1小时，水冷；
C、碱煮：将碱煮成分在温度480℃-550℃，时间15-30分钟的条件下，将经拉拔后的盘丝、中丝、细丝或焊丝进行碱煮；
D、酸洗：在酸池中配制酸液，材料必须全部浸入酸液中，浸泡时间为20分钟，出料后用高压水枪冲洗干净；
E、烘干：时间：1小时、温度：250℃。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：所述的工序2）中A电渣渣量配比为：铝粉25g、铝氧粉230g、石灰100g、镁粉100g、萤石粉1240g、钛白粉25g。
5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：所述的工序5）拉拔C碱煮中：所述的碱煮成分为：NaOH 80、NaNo3为20。
6.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：所述的工序5）拉拔D酸洗中：所述的酸液配比为：25%硝酸，5-8%氢氟酸，其余为水。
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20101208 |