CN1111613C - 耐浓、稀硝酸腐蚀的高硅奥氏体不锈钢 - Google Patents
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Abstract
一种耐浓稀硝酸腐蚀用高硅奥氏体不锈钢，它由以下组分按重量百分比组成：C 0.01-0.03 Mn 0.5-2 Si 4-6 Cr 8-20 Ni 12-24 Re或Mg0.001-0.06余量为Fe加至100。本发明不锈钢能耐浓稀硝酸腐蚀，其热加工性能特别是热穿孔性能显著改善，本发明不锈钢适于制作间接法生产浓硝酸所用的装置及管件，也可用于制作用其它方法生产浓硝酸所用的装置及管件。
Description
本发明涉及一种奥氏体不锈钢，尤其是一种耐浓、稀硝酸腐蚀的高硅奥氏体不锈钢。
现有技术情况是：
一、国内外浓硝酸生产用奥氏体不锈钢，即以该不锈钢制作与浓硝酸接触的生产装置、管件等，这类不锈钢大体可分为两种基本类型：第一类为不加任何稳定化元素的，以前苏联为代表，如
Π794钢(参见《MHToM》，N0.5，30-32，1976)。这种钢的缺点是其敏化态晶间腐蚀严重，焊接区韧性差；
第二类为添加稳定化元素的，稳定元素中包括Ti、Ta、Zr、Nb，至少一种。这类钢以日本不锈钢公司生产的NAR-SN系列为代表(参见《日本ステンレス技报》，NO.12，1-53，1976；NO.17，1-22，1982)。因对高硅不锈钢而言，Nb、Ti等稳定化元素的添加会产生脆性G相，其热加工和焊接性能变坏。如C2钢和日本生产的NAR-SN-1钢只供板材，不供无缝钢管，由于管材加工时，穿管难度很大，废品率过高，故不生产管材。此外，NAR-SN-3钢焊缝耐冲击值极低。
二、工业上生产浓硝酸的方法有直接(合成)法和间接(脱水)法等。间接法国外一般采用硫酸作脱水剂，而我国自60年代中期开始独自采用硝酸镁(脱水剂)法，优点很多，发展迅速。但因介质条件比直硝法复杂，腐蚀严重。尤其开停车均有一稀硝过程，原有的工艺装置所用材料主要是高硅铸铁(质脆)等。尚无一种既耐浓硝酸腐蚀又具有较好抗稀硝酸腐蚀性能和综合性能良好的不锈钢材料。
本发明的目的是提供一种耐浓和稀硝酸腐蚀的高硅奥氏体不锈钢，这种钢适于间接脱水法生产浓硝酸用，用来耐浓及稀硝酸，例如在生产浓硝酸时，以这种钢做为装置用材或铸锻件特别是无缝钢管，既能耐浓硝酸腐蚀，又能在开停车时的稀释硝酸过程中，耐稀硝酸的腐蚀。还具有机械性能，锻造成材率等良好的综合性能。以保证该浓硝酸的顺利生产。
本发明是按如下技术方案实现的。这种耐浓稀硝酸腐蚀的高硅奥氏体不锈钢由以下组分按重量百分比组成：
C 0.01-0.03 Mn 0.5-2 Si 4-6 Cr 8-20
Ni 12-24 (Re或Mg 0.001-0.06)
余量为Fe加至100。
在各组分中适当增添或减少一些组分或含量，以提高其耐蚀、热加工性能。说明如下：
1、适当提高Cr含量，以改善在某些环境下耐稀硝酸腐蚀性能。因耐浓硝酸腐蚀主要依靠Si元素形成钝化保护膜，而耐稀硝酸腐蚀主要依靠的钝化元素是Cr不是Si。在本发明中，Cr含量一般比C4钢提高2-6％，而Si含量相对降低。
2、不添加稳定化元素，避免脆性G相的形成，以改善其热加工性能。
3、添加Re或Mg等有益微合金化元素，进一步改善热加工性能特别是热穿孔性能并可提高锻造成材率，如KY706钢可提高锻造成材率20～40％。
4、降低含C量。在一般含C量为0.03％基础上，下降至0.02％以下，以改善抗敏化态晶间腐蚀性能。
综上所述本发明在耐浓硝酸腐蚀的高硅不锈钢基础上，适当提高铬的含量以改善其耐稀硝酸腐蚀性能，使其既耐浓硝酸又耐稀硝酸腐蚀，以这种钢应用于硝酸镁(脱水剂)法，降低了稀硝酸的腐蚀，保证装置正常运转。此外，通过不使用稳定化元素而添加Re、Mg等有益的微量合金元素，进一步改善热加工性能，特别是制管的热穿孔性能，以利于浓硝酸生产时用量很大的钢管、容器和连接件的加工，以保证用硝酸镁法生产浓硝酸所用装置的耐用性。由于热加工性能的改善使钢管的制作在技术上和经济上均可行，彻底改变了间接法30多年来只有高硅铸铁、高纯铝和1Cr18Ni9Ti三种用材的被动局面，丰富了各种浓硝生产用材的选择范围。此外，减少C的含量还会改善抗晶间腐蚀性能。本发明不锈钢除适于硝酸镁法生产浓硝酸外，还可用于制作其它耐浓稀硝酸腐蚀的容器、管道、连接件、铸锻产品等。
下面以实施例做具体介绍，
本发明在实施当中，以商品名为KY系列耐硝酸腐蚀用高硅奥氏体不锈钢进行实施，效果显著。
实施例1 KY704不锈钢
(1)成份(重量百分数)
C 0.012 Mn 0.8 Si 4 Cr 16 Ni 14 Re 0.022
余量为Fe(加至100)
(2)工艺过程(以生产无缝管为例)按常规不锈钢管的制管工艺，即按上述配比的原材料→冶炼→锻造→轧制→热穿孔→润滑→冷轧+冷拔→退火矫直→酸洗→切头尾→检验→入库。
按以上工艺可正常生产过去不易生产的无缝钢管，成材率高，成本大为降低。
实施例2 KY706不锈钢
(1)成份(重量百分数)
C 0.02 Mn 0.8 Si 5 Cr 19 Ni 21 Mg 0.022
余量为Fe(加至100)
(2)工艺流程以常规工艺生产普通锻、轧材为例
配料→冶炼(感应炉或炉外精炼法)→铸成电渣棒→电渣重熔锭→研磨清理表面→锻造开坯→成型或热轧→固溶热处理→检验→入库。
上述按本发明技术制成的二种KY系列耐浓稀硝酸腐蚀用高硅奥氏体不锈钢，其性能指标与应用最广的1Cr18Ni9Ti不锈钢对比如表1。
各不锈钢性能对比 表1
| 性能指标(供货态) | 1Cr18Ni9Ti | KY704 | KY706 | 附注 | |
| σb(MPa) | ≥539 | ≥540 | ≥600 | ||
| δ5(％) | ≥40 | ≥40 | ≥35 | ||
| 耐腐蚀98％HNO3(毫米/年) | 50℃ | ＞5 | ＜0.1 | ＜0.1 | |
| 沸腾温度 | ＞10 | ≤0.5 | ＜0.5 | ||
| 耐腐蚀65％HNO3(毫米/年) | 50℃ | ＜0.1 | ＜0.1 | ＜0.1 | |
| 沸腾温度 | ＜1.0 | ＜1.0 | ＜1.0 | ||
| 锻造成材率(％) | ～80 | 75～80 | 60～80 | ||
如表1所列为本发明不锈钢KY704、KY706与1Cr18Ni9Ti不锈钢的各种主要性能指标。可以看到，KY704、KY706的σb值均大于1Cr18Ni9Ti钢。在δ5值上，KY706略比1Cr18Ni9Ti为低而KY704与其相同。在耐浓硝酸腐蚀指标上，则本发明KY704、KY706不锈钢远优于1Cr18Ni9Ti。在耐稀硝酸腐蚀上，本发明不锈钢KY704、KY706与1Cr18Ni9Ti相同。而在成材率指标上，则本发明钢因高的硅含量略低于1Cr18Ni9Ti。
Claims (1)
1、耐浓稀硝酸腐蚀用高硅奥氏体不锈钢，其特征是它由以下组分按重量百分比组成：
C 0.01-0.03 Mn 0.5-2 Si 4-6 Cr 8-20
Ni 12-24 Re或Mg 0.001-0.06
余量为Fe加至100。
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