專利名稱：鑄造1300—1350℃鐵基耐熱鋼及熔鑄工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種鑄造鐵基鉻鋁高溫耐熱鋼，特別是關(guān)于一種不含鎳的鑄造鐵基鉻鋁高溫耐熱鋼。
可控性氣氛熱處理爐爐用輻射管，工作溫度一般在1000-1300℃范圍內(nèi)，通常承受著高溫氧化、硫氣氛腐蝕等。目前國內(nèi)外常用Cr20Ni80、Cr18Ni75Si2、Cr15Ni35、Cr25Ni20Si2、Cr23Ni18、Cr18Ni12MoTi等奧氏體鋼制作副射管。這些鋼高溫抗?jié)B碳、抗硫蝕性差，其最高使用溫度均不超過1200℃，使用中常有變形，影響了輻射管的使用性能與壽命，限制了爐子的使用范圍。合金因含Ni量高，成本也太高。
目前，高溫高壓運(yùn)行的發(fā)電鍋爐，高溫區(qū)段在運(yùn)行時(shí)火嘴溫度往往高達(dá)1300℃，現(xiàn)國外常采用的Cr20Ni14Si2、Cr25Ni20等材質(zhì)的火嘴使用壽命僅2個(gè)月以內(nèi)，即采用國內(nèi)最新成果“稀土高鉻鎳氮1200℃耐熱鋼”也難適應(yīng)，一遇停風(fēng)往往引起變形?，F(xiàn)在已有的鐵素體鐵鉻鋁電熱鋼，雖可以在1400℃下抗氧化，但合金純度要求高，需采用真空熔煉或電渣熔煉，而且尚不能用于鑄造，目前只是用于電熱絲。
本發(fā)明的目的在于研制一種新型的、可以用于鑄造生產(chǎn)的不含鎳的鐵鉻鋁高溫耐熱鋼。通過調(diào)整該鋼的Cr、Al、C等含量、進(jìn)行合金化，強(qiáng)化精煉，使其獲得良好的鑄造性能和鑄態(tài)下的機(jī)械加工性能，并具有可焊性，能在1300-1350℃下抗氧化、抗?jié)B碳、抗硫蝕，且具有較高的高溫強(qiáng)度。本發(fā)明的鑄造鐵基耐熱鋼為化學(xué)成分(wt-%)Cr 20.00-28.00、C 0.01-0.15、Al 3.00-8.00、Ti 0.20-1.50、Mo 0.30-1.50、V 0.20-1.20、Si 0.20-1.50、Mn 0.20-0.80、Y 0.00-0.50、P≤0.03、S≤0.03、余為鐵及雜質(zhì)。
本發(fā)明鋼種可用普通中頻、工頻感應(yīng)電爐熔煉，利用常規(guī)工業(yè)生產(chǎn)用爐料，采用通用的鑄造方法進(jìn)行生產(chǎn)。熔煉過程中采取合理的加料順序及恰當(dāng)?shù)木珶捵冑|(zhì)劑進(jìn)行精煉與變質(zhì)，獲得鑄態(tài)1250℃以上抗氧化和抗硫蝕的最重要的元素。C量的控制是在與適量的Cr、Al含量配合保證高溫抗氧化性的前提下，提高鋼的抗?jié)B碳性，改善鑄造性能。Mo、Ti、V、Y等的加入是為細(xì)化鑄態(tài)組織、提高高溫強(qiáng)度、減緩高溫晶粒長大，提高氧化膜與基體的附著性，適當(dāng)改善合金的鑄造性能。精煉變質(zhì)劑及其精煉操作工藝，是細(xì)化鑄態(tài)組織、改善鑄造工藝性、提高合金高溫強(qiáng)度的關(guān)鍵。
關(guān)鍵熔煉工藝擴(kuò)散脫氧與精煉變質(zhì)同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)金屬料化清后用烘干混勻的造渣精煉變質(zhì)劑粉料[其化學(xué)組成為(wt-%)CaO 55.00-65.00，NaCl 30.00-45.00，KCl 5.00-25.00]在金屬液面上均勻復(fù)蓋5-8毫米厚，再在其上均勻撒入金屬液重0.50%-0.80%的稀土硅鈣合金擴(kuò)散脫氧劑(顆粒度為3-6毫米)，然后再在其上均勻復(fù)蓋5-8毫米厚的造渣精煉變質(zhì)劑，擴(kuò)散脫氧完畢扒渣后加入鈦鐵、稀土釔，出爐時(shí)加入包頭1＃稀土硅鐵合金(0.30-0.80Wt-%)。
本發(fā)明的最佳配比為(Wt-%)Cr 20.00-26.00、C 0.05-0.08、Al 4.00-6.00、Ti 0.20-0.90、Mo 0.30-0.70、V 0.30-0.90、Y 0.03-0.10、Si 0.40-1.00、Mn 0.40-0.70、P≤0.03、S≤0.03，余為鐵及雜質(zhì)。
本發(fā)明適用于工作在1300-1350℃及其低于該溫度的耐熱構(gòu)件，并有高溫下抗氧化、抗硫蝕、抗?jié)B碳的特點(diǎn)，可用于可控性氣氛爐輻射管、高溫加熱爐爐底板、火力發(fā)電廠鍋爐高溫火嘴等。
實(shí)施例1.實(shí)施成分性能見附表1，其中按表1中序號(hào)3制作高溫茂福爐爐底板，已在1300℃下連續(xù)使用3500小時(shí)，表面氧化膜完整未剝落，其中曾三次各50小時(shí)在1370℃下運(yùn)行。
2.用表1中成分2試制φ150×800電熱輻射管裝爐試用，已運(yùn)行6個(gè)月，同爐安裝的Cr25Ni20Si2鋼板螺旋卷焊管已拆換2次，試用件仍完好無損。
權(quán)利要求
1.鑄造鐵鉻鋁耐熱鋼及其熔鑄工藝，其特征在于它的化學(xué)組成及其精煉變質(zhì)工藝和精煉變質(zhì)劑。其化學(xué)組成為(wt-%)Cr20.00-28.00、C0.01-0.15、Al3.00-8.00、Ti0.20-1.50、Mo0.30-1.50、V0.20-1.20、Y0.00-0.50、Si0.20-1.50、Mn0.20-0.80、P≤0.03、S≤0.03余為鐵及雜質(zhì)。其精煉工藝為在擴(kuò)散脫氧期精煉與變質(zhì)同時(shí)進(jìn)行。金屬爐料化清后將烘干烘透的粉狀精煉變質(zhì)劑均勻履蓋于液面5-8毫米厚，再在其上均勻撒入顆粒度為3-6毫米的稀土硅鈣合金脫氧劑0.5-0.8(wt-%)，再均勻復(fù)蓋5-8毫米厚的精煉變質(zhì)劑。精煉完了扒渣后加入鈦鐵、稀土釔、出爐時(shí)加入包頭1#稀土硅鐵合金0.30-0.80(wt-%)。精煉變質(zhì)劑為烘干烘透的石灰粉、去掉結(jié)晶水的工業(yè)用NaCl、KCl等均勻混合的粉料。
2.按照權(quán)利要求1所說的鑄造鐵鉻鋁高溫耐熱鋼，其特征在于它的最佳化學(xué)組成為(wt-%)Cr20.00-26.00、C0.05-0.08、Al4.00-6.00、Ti0.20-0.90、Mo0.30-0.70、V0.30-0.95、Y0.01-0.15、Si0.40-1.00、Mn0.40-0.70、P≤0.03、S≤0.03，余為鐵及雜質(zhì)。
3.按照權(quán)利要求1所說的鑄造鐵鉻鋁高溫耐熱鋼，其特征在于其精煉變質(zhì)劑的化學(xué)組成為(wt-%)CaO 55.00-65.00 NaCl 30.00-45.00 KCl 5.00-25.00
全文摘要
本發(fā)明的鑄造1300—1350℃鐵基耐熱鋼及熔鑄工藝，涉及一種不含鎳的鑄造鐵基高溫耐熱鋼，通過調(diào)整該鋼的Cr、Al、C等含量，進(jìn)行合金化，并強(qiáng)化精煉，使其獲得良好的鑄造性能和鑄態(tài)下的機(jī)械性能，并具有可焊性。該鋼的化學(xué)成分(wt％)Cr20.00—28.00、C0.01—0.15、Al3.00—8.00、Ti0.20—1.50、Mo0.30—1.50、V0.20—1.20、Y0.00—0.50、Si0.20—1.50、Mn0.20—0.80、P≤0.03、S≤0.03、余為鐵及雜質(zhì)。該鋼種能在1300—1350℃下抗氧化、抗?jié)B碳、抗硫蝕，且具有較高的高溫強(qiáng)度。
文檔編號(hào)C22C33/04GK1093758SQ93110389
公開日1994年10月19日 申請(qǐng)日期1993年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月16日
發(fā)明者王執(zhí)福, 潘正偉, 和德昌, 張繼承, 公之光, 王安東 申請(qǐng)人:山東工業(yè)大學(xué)