專利名稱：鉻鎳氮鈮高溫耐熱耐磨鑄鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐熱耐磨鑄鋼，特別是鉻鎳氮鈮高溫耐熱耐磨鑄鋼。
在電力、冶金、建材等工業(yè)企業(yè)有許多高溫磨損工況。目前火力發(fā)電廠鍋爐多在高溫高壓下運(yùn)行，其噴燃器火嘴要在1000～1300℃的高溫下工作，同時(shí)要承受嚴(yán)重的煤粉沖刷磨損，因此，該噴燃器火嘴要求很高的耐熱耐磨性能。目前國(guó)內(nèi)多采用1Cr18Ni9Ti、Cr25Ni20、Cr18Ni25Si2、Cr33Ni9N等鋼種制作這種噴燃器火嘴。這些鋼的耐高溫抗磨損性能較差，在使用中噴嘴變形開裂，使用壽命短，不能滿足火力發(fā)電廠生產(chǎn)的要求。HG220/9.8-LYM鍋爐旋風(fēng)分離器中心筒固定銷，原采用美國(guó)進(jìn)口材料Haynes556合金。它是一種含高Co的Ni-Cr-Co高溫合金。它在高溫下具有高的強(qiáng)度，高的抗腐蝕性能，高的抗氧化性能，但是價(jià)格昂貴，急需一種價(jià)格低的鋼種代替。
本發(fā)明的目的是提供一種高溫耐熱耐磨的鑄鋼。它能在1000-1300℃高溫下抗氧化、抗開裂、抗磨損。用來制造火力發(fā)電廠噴燃器火嘴、HG220/9.8-LYM鍋爐旋風(fēng)分離器中心筒固定銷及其它在該溫度范圍工作的構(gòu)件。
本發(fā)明鉻鎳鈮氮高溫耐熱耐磨鑄鋼的化學(xué)成分(重量％)為C 0.5～1.4％,Si≤2.5％,Mn≤2.5％,Cr 27.0～36.0％,Ni 10.0～20.0％, N 0.2～0.5％, Nb 0.1～1.0％,Re 0.2-0.5％,Fe余量。
本發(fā)明鉻鎳氮鈮高溫耐熱耐磨鑄鋼選擇上述化學(xué)成分是基于下面的考慮。
碳(C)提高高溫耐熱耐磨鑄鋼的強(qiáng)度、硬度，并是穩(wěn)定奧氏體的主要元素。碳含量高，鋼的強(qiáng)度和硬度高，奧氏體組織穩(wěn)定，但是鋼的韌性差，故碳含量選定在0.5～1.4％的范圍內(nèi)。
鉻(Cr)是影響高溫耐熱耐磨鑄鋼的抗氧化性能和耐磨性能的主要元素。鉻含量低，影響Cr203鈍化膜的形成，降低鋼的抗氧化性能，又不利于固溶強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化，進(jìn)而降低高溫耐熱耐磨鑄鋼的高溫強(qiáng)度、硬度和耐磨性能。鉻含量過高，增加成本，故鉻含量選定在27.0～36.0％的范圍內(nèi)。
鎳(Ni)是穩(wěn)定奧氏體基體和提高高溫強(qiáng)度的主要元素。適宜的鎳含量可防止鑄件變形和開裂。鎳含量過低，不利于獲得穩(wěn)定的奧氏體基體，而且鑄鋼的強(qiáng)度和硬度也降低。鎳含量過高，增加成本。故鎳含量選定在10.0～20.0％的范圍內(nèi)。
氮(N)強(qiáng)烈地穩(wěn)定奧氏體基體，與碳一起形成碳氮化物強(qiáng)化相，提高鑄鋼的高溫強(qiáng)度。氮含量選定在0.20～0.50％的范圍內(nèi)。
鈮(Nb)是強(qiáng)烈形成碳化物的元素。主要強(qiáng)化晶界，可顯著提高鑄鋼的高溫強(qiáng)度、硬度和耐磨性能，并可細(xì)化晶粒。本發(fā)明鑄鋼的鈮含量選定在0.1～1.0％的范圍內(nèi)。
稀土(Re)加入微量稀土元素可凈化鋼水，使氧化膜更加穩(wěn)定，顯著提高鑄鋼的抗氧化性能。但是加入過量稀土元素會(huì)產(chǎn)生非金屬夾雜物，損害鑄鋼的機(jī)械性能，故稀土含量選定在0.2～0.5％的范圍內(nèi)。
硅(Si)與鉻元素一起可形成致密的氧化膜，有利于鑄鋼的抗氧化性能。但是硅易形成顯著降低鑄鋼強(qiáng)度的化合物，故將硅含量控制在≤2.5％的范圍內(nèi)。
錳(Mn)是穩(wěn)定奧氏體基體的元素，并且具有固溶強(qiáng)化作用。但是它損害鑄鋼的抗氧化性能，故將錳含量控制在≤2.5％的范圍內(nèi)。
磷(P)和硫(S)磷和硫?yàn)楸景l(fā)明鑄鋼的有害元素，應(yīng)盡可能地降低其含量，其控制范圍分別為P≤0.06％,S≤0.04％。
本發(fā)明鑄鋼與目前使用的高溫耐熱鋼，特別是用于制造火力發(fā)電廠鍋爐噴燃器火嘴和HG220/9.8-LYM鍋爐旋風(fēng)分離器中心筒固定銷的高溫耐熱耐磨鋼相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1．本發(fā)明鑄鋼中Cr含量高，Mn含量低，同時(shí)還加入多種抗氧化元素，故本發(fā)明鑄鋼具有很高的抗氧化性能。在本發(fā)明鑄鋼中可形成碳氮化物強(qiáng)化相，因此本發(fā)明鑄鋼不僅具有良好的高溫耐磨性能，而且在使用中不開裂。
2．本發(fā)明鑄鋼中加入了Nb元素，顯著提高了鑄鋼的高溫強(qiáng)度、硬度和耐磨性能。
3．本發(fā)明鑄鋼中加入了稀土元素，細(xì)化了晶粒，并提高鑄鋼的高溫強(qiáng)度和抗氧化性能。
4．本發(fā)明鑄鋼綜合性能好，不僅具有高的高溫強(qiáng)度、硬度和抗氧化性能，而且具有高的高溫耐磨性能。本發(fā)明鑄鋼的高強(qiáng)度和抗氧化性能均顯著高于Haynes 556合金。
5．本發(fā)明鑄鋼不僅可用于制造火力發(fā)電廠鍋爐噴燃器火嘴、HG220/9.8-LYM鍋爐旋風(fēng)分離器中心筒固定銷，而且可用于制造冶金燒結(jié)爐蓖條等高溫耐熱耐磨構(gòu)件，使用壽命可提高3～7倍。
下面用實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明高溫耐熱耐磨鑄鋼。
實(shí)施例按照本發(fā)明鑄鋼的化學(xué)成分范圍進(jìn)行配料，在感應(yīng)爐中進(jìn)行冶煉，共煉了5爐鋼。各爐鋼具體化學(xué)成分見表1。該耐熱耐磨鑄鋼采用爐前脫氧，高溫出爐，稀土處理，適溫澆注。對(duì)于1#合金測(cè)量其各項(xiàng)性能，結(jié)果列于表2。
表1本發(fā)明耐熱耐磨鑄鋼的化學(xué)成分(重量％)
表2本發(fā)明耐熱耐磨鑄鋼的高溫力學(xué)性能
<p>1#合金在1200℃,400小時(shí)的氧化增重為1.9825克。含高鈷的Haynes 556合金在1100℃的σb為50MPa，其在1200℃,400小時(shí)的氧化增重為3.8945克。由此可見，本發(fā)明耐熱耐磨鑄鋼的高溫強(qiáng)度和抗氧化性能均高于Haynes 556合金。用1#合金鑄造火力發(fā)電廠鍋爐噴燃器火嘴，在電廠的實(shí)際使用證明壽命大大延長(zhǎng)，并且不開裂。
權(quán)利要求
1．一種鉻鎳氮鈮高溫耐熱耐磨鑄鋼，其特征在于其化學(xué)成分(重量％)為C 0.5～1.4％,Si≤2.5％,Mn≤2.5％,Cr 27.0～36.0％,Ni 10.0～20.0％, N 0.2～0.5％, Nb 0.1～1.0％,Re 0.2～0.5％,Fe余量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉻鎳氮鈮高溫耐熱耐磨鑄鋼,其化學(xué)成分(重量%)為:C0.5～1.4%,Si≤2.5%,Mn≤2.5%,Cr27.0～36.0%,Ni10.0～20.0%,N0.2～0.5%,Nb0.1～1.0%,Re0.2～0.5%,Fe余量。用該耐熱耐磨鑄鋼制造的發(fā)電鍋爐噴燃器火嘴使用壽命長(zhǎng),并且不開裂。
文檔編號(hào)C22C38/48GK1235203SQ9910569
公開日1999年11月17日 申請(qǐng)日期1999年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月22日
發(fā)明者李東閣 申請(qǐng)人:李東閣