TLA-OHF耐热无磁钢在矿热炉中应用展望

TLA-OHF耐热无磁钢在矿热炉中应用展望 摘要：TLA-OHF（20Mn23AlSiMoTi）属于C-Mn-Fe系奥氏体钢，其特点是具有良好的强韧性、优异的无磁性，并具有一定的耐高温，耐氧化性，不产生晶间腐蚀裂纹，成本相对低廉，整体综合性价比高于不锈钢，是矿热炉炉体用钢的首选优良材料。 关键词：20Mn23AlSiMoTi、矿热炉 Abstract: TLA-OHF (20Mn23AlSiMoTi) belongs to C-Mn-Fe austenitic steel, which is characterized by good toughness, excellent non-magnetic properties, and has certain high temperature resistance, oxidation resistance, and no intergranular corrosion cracking. The cost is relatively low, and the overall comprehensive cost performance is higher than that of stainless steel. It is the preferred material for the steel used in the furnace of the submerged arc furnace. Keywords: 20Mn23AlSiMoTi arc furnace 一、前言 国内最早的20Mn23AlV无磁钢作为一种钢铁功能材料，是一种在磁场作用下基本不产生磁感应的低磁钢铁材料，相对磁导率＜1.01，其所谓的“无磁”性是指在室温、中温（常温~800℃）下组织均为稳定的单一奥氏体，生产方和使用方都形象地称之为无磁钢。20Mn23AlV作为功能性材料，用途已涉及电力、轨道交通、建筑以及国防军工等诸多领域，尤其是电力行业20Mn23AlV已是各大变压器厂变压器内部结构件用隔磁钢板指定的专用牌号，年用量在1万吨以上。近年来随着对20Mn23AlV钢的研究深入，我公司与太钢共同新研发出矿热炉专用TLA-OHF耐热无磁钢，已开始在硅铁炉、电石炉上进行了替代性使用，效果良好，故此展望在与同工况条件下的矿热炉、硅铁炉、镍铁炉、工业硅炉中也可以完全替代高成本、易开裂的304、321不锈钢。 二、TLA-OHF（20Mn23AlSiMoTi）的钢种特性 1、成分特点： 20Mn23AlSiMoTi为C-Mn-Fe体系的奥氏体钢，各元素的添加是依据钢种的特性（稳定的奥氏体组织，具有较好的抗氧化性、抗磁性能及高温冲击韧性、塑性）来进行匹配的。主要化学元素如下： 表1 20Mn23AlSiMoTi化学成分 成分 C Si Mn P、S Al Mo Ti 范围 0.14-0.20 0.8-1.3 21.5-25.0 ≤0.030 1.50-2.50 0.3-0.5 0.03-0.08 ①碳对钢性能的影响 碳在钢中的主要作用是提高钢的强度和平衡奥氏体组织，随着钢中碳含量的增加，钢材的强度随之提高，但韧性和塑性却降低。由于该钢要求强度高，韧性也要求高，因而钢中碳含量不宜太高，碳含量为0.14~0.20%，较低C含量有利于改善焊接性能，同时大大降低无磁结构钢的线膨胀系数。 ②锰对钢性能的影响 锰是稳定化奥氏体主要元素，可细化钢的组织，从而提高材料的强度，并提高钢的耐磨性，Mn同时又是冷加工硬化元素，强化效果非常明显，含量为21.5~25.0%。另外，锰还有脱氧固定硫的作用，可阻止因生成FeS而导致热脆现象。 ③铝对钢性能的影响 铝能有效抑制 γ一ε马氏体相变，从而使奥氏体组织更加稳定。同时由于Al也是一种耐热性的元素，高温状态下会使钢的表面形成一种致密耐高温氧化膜（Al2O3或AlN），工件高温寿命大幅度延长。除以上2种作用，Al还具有细化晶粒，以及提高韧性的作用，含量为1.50-2.50%。可有利于降低钢材表面硬化现象，同时有利于机械冷加工。 ④钼在钢中的作用 钢中加入钼以后，由于含钼的氧化膜较为致密，能阻止氯离子的穿透，抗多种类酸腐蚀，提高钝化膜强度和耐点蚀性，以及缝隙腐蚀。特别在卤盐或氯离子的冷却水里，可提高钢的相对氯化物应力腐蚀的能力，还可以提高钢的高温强度，抗蠕变性。 ⑤硅在钢中的作用 硅在钢中和铬一样，可形成FeO.SiO2致密氧化层，即可形成钝化氧化膜，提高钢的抗高温氧化性，能部分的代替铬。当硅含量小于2%时，还能提高钢的抗渗碳性和硫气氛中的抗蚀能力。