一種用于高溫工況下耐氯腐蝕的耐熱鋼及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于高溫工況下的耐氯腐蝕的耐熱鋼及其使用方法，其化學(xué)成分為(質(zhì)量％)：C：0.1～0.5％，Si：0.5～2.5％，Mn：0.1～2.0％，Cr：20.0～30.0％，Ni：14.0～25.0％，W：1.0～4.0％，Mo：0.5～2.5％，Al：2.0～5.0％，V：0.1～1.0％，Nb：0.05～0.5％，Ti：0.05～0.3％，S+P≤0.03％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。在制作工件的過程中，在毛坯件時進行退火熱處理：退火溫度820～850℃，每10mm厚保溫1小時，油冷；工件在粗加工之后，精加工之前，進行固溶+低溫回火熱處理：固溶溫度1030～1100℃，每15mm厚保溫1小時，水冷，回火溫度200～220℃，每10mm厚保溫1.5～2小時，空冷。特別適用于水泥生產(chǎn)用預(yù)熱器設(shè)備的旋風(fēng)筒內(nèi)筒的掛片。
【專利說明】一種用于高溫工況下耐氯腐蝕的耐熱鋼及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐熱鋼，特別涉及一種在高溫工況下(850~950°C )耐氯腐蝕的耐熱鋼及其使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著水泥工業(yè)的發(fā)展以及國家對環(huán)境保護的要求，水泥廠生產(chǎn)使用的原材料越來越多樣化，其中電石渣成為主要原材料之一。由于電石渣中含氯元素成分較高，導(dǎo)致預(yù)熱器設(shè)備旋風(fēng)筒的內(nèi)部氯元素含量在3%左右，遠(yuǎn)高于使用常規(guī)原料旋風(fēng)筒內(nèi)部的氯含量(通常在0.2%左右)，導(dǎo)致預(yù)熱器設(shè)備中旋風(fēng)筒的內(nèi)筒掛片零件腐蝕較為嚴(yán)重，不能夠滿足正常生產(chǎn)需求。目前，使用在高溫工況(850~950°C )的掛片材料為ZG40Cr25Ni20Si2，在氯腐蝕環(huán)境中使用壽命不足6個月，和I年的使用壽命要求相比，相差較大。因此，研發(fā)一款在高溫工況下耐氯腐蝕的耐熱鋼勢在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠在850~900°C高溫工況下耐氯腐蝕的耐熱鋼及其使用方法。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于高溫工況下耐氯腐蝕的耐熱鋼，按質(zhì)量百分比，包括以下成分:c:0.1~0.5%, S1:0.5~2.5%, Mn:0.1~
2.0%,Cr:20.0 ~30.0%，N1:14.0 ~25.0%，W:1.0 ~4.0%，Mo:0.5 ~2.5%，A1:2.0 ~
5.0%, V:0.1 ~1.0%,Nb:0.05 ~0.5%, Ti:0.05 ~0.3%, S+P ( 0.03%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0005]優(yōu)選，按質(zhì)量百分比，包括以下成分:C:0.2~0.4%，Si:1.0~2.0%,Mn:0.3~
1.5%,Cr:22.0 ~28.0%，N1:16.0 ~22.0%，W:1.8 ~3.5%，Mo:0.8 ~2.0%，A1:3.0 ~
4.5%, V:0.2 ~0.6%, Nb:0.1 ~0.4%, Ti:0.1 ~0.25%, S ^ 0.01 %, P ^ 0.02%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]更優(yōu)選，按質(zhì)量百分比，包括以下成分:C:0.25~0.35%，S1:1.0~1.5%，Mn:
0.5 ~1.0%，Cr:23.0 ~26.0%, Ni:18.0 ~21.0%，W:2.2 ~3.0%，Mo:1.0 ~1.5%，Al:3.5 ~4.3%，V:0.25 ~0.35%, Nb:0.25 ~0.35%, T1:0.12 ~0.2%，S ≤ 0.01 %，P^0.02%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0007]最優(yōu)選，按質(zhì)量百分比，包括以下成分:C:0.3%, Si:1.2%, Mn:0.8%, Cr:24.5 %, Ni:19.5 %, W:2.8 %, Mo:1.2 %, Al:4.2 %, V:0.3 %, Nb:0.3 %, T1:0.15%,S≤0.01%，P≤0.02%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0008]所述高溫工況是指850~950°C的工況。
[0009]上述的用于高溫工況下的耐氯腐蝕的耐熱鋼的使用方法，在制作工件的過程中，在毛坯件時進行退火熱處理:退火溫度820~850°C，每1mm厚保溫I小時，油冷；工件在粗加工之后，精加工之前，進行固溶+低溫回火熱處理:固溶溫度1030~1100°C，每15mm厚保溫I小時，水冷，回火溫度200~220°C，每1mm厚保溫1.5~2小時，空冷。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:化學(xué)成分設(shè)計合理，采用Cr+Si+Mo+Al多元素綜合作用，在850~950°C高溫工況下形成致密的Cr2O3和Al2O3雙層氧化膜，同時Mo和Si元素能夠有效地阻止氯離子向金屬基體中擴散，以達到抗高溫氯腐蝕目的。同時，通過添加一定量的W和V元素，起到強化作用，提高材料的高溫力學(xué)性能，通過添加微量的Nb和Ti元素，防止晶間腐蝕，達到延長使用壽命目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明鋼在950°C的高溫抗氧化性能(氧化增重)；
[0012]圖2是本發(fā)明鋼在950°C的高溫抗熔鹽腐蝕性能(腐蝕增重)；
[0013]圖3是本發(fā)明鋼在950°C的高溫抗熔鹽腐蝕性能(腐蝕減重)。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明:
[0015]為實現(xiàn)本發(fā)明提供具有高溫抗氧化性能和高溫抗氯腐蝕性能的耐熱鋼，本發(fā)明的成分控制如下:
[0016]成分設(shè)計理由或原理:
[0017]碳:在耐熱鋼中是一種強烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴大奧氏體區(qū)的元素，它是一種間隙元素，通過和強化元素的結(jié)合保證材料的高溫力學(xué)性能，但碳含量不宜過高，會對晶間腐蝕不力，故對碳含量控制在0.1~0.5%。優(yōu)選地，碳含量為0.2~0.4%，更優(yōu)選為
0.25 ~0.35%。
[0018]硅:是鐵素體形成元素，在鉻-鎳耐熱鋼中，硅含量一般不超過2.5%。硅元素能夠提高鋼在氧化腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性，提高鋼的耐熱性，因此硅元素控制在0.5~2.5%。優(yōu)選地，硅含量為1.0~2.0%，更優(yōu)選為1.0~1.5%。
[0019]錳:錳和硫有較強的親和力形成硫化錳，能夠有效將鋼中硫去除，錳的含量控制在
0.1~2.0 %能在本發(fā)明鋼中發(fā)揮良好的作用。優(yōu)選地，錳含量為0.3~1.5%，更優(yōu)選為
0.5 ~1.0%。
[0020]鉻和鋁:是耐熱鋼抗氧化和抗腐蝕最主要的元素，同時又是形成并穩(wěn)定鐵素體的元素，縮小奧氏體區(qū)。為了保證本發(fā)明鋼的抗氧化性能和抗腐蝕性能，同時又保證鋼在室溫下為奧氏體組織，一般鉻含量控制在20.0~30.0 %，優(yōu)選地，鉻含量為22.0~28.0 %，更優(yōu)選為23.0~26.0% ;鋁含量控制在2.0~5.0%，優(yōu)選地，鉻含量為3.0~4.5%，更優(yōu)選為3.5~4.3%。
[0021]鎳:是奧氏體耐熱鋼的主要元素，能夠形成并穩(wěn)定奧氏體組織，使鋼獲得完全奧氏體組織,提高鋼的熱強性。鎳元素含量控制在14.0~25.0%。優(yōu)選地,鎳含量為16.0~22.0%，更優(yōu)選為 18.0 ~21.0%。
[0022]鑰:能夠提高鋼的熱強性，同時能夠有效地防止氯元素對金屬的熱腐蝕，但對耐熱鋼高溫抗氧化性能有一定影響。故鑰兀素含量一般控制在0.5~2.5%,優(yōu)選地為0.8~
2.0%，更優(yōu)選為1.0~1.5%。
[0023]鎢和釩:能夠提高鋼的熱強性，能夠生成碳化物，起到耐磨作用。鎢元素含量控制在1.0~3.0%，優(yōu)選地為1.5~2.8%，更優(yōu)選為2.0~2.5% ;釩元素含量控制在0.1~
1.0%，優(yōu)選地為0.2~0.6%，更優(yōu)選地為0.3~0.5%。
[0024]鈮和鈦:能夠細(xì)化鋼的晶粒，并且形成碳化物產(chǎn)生彌散強化，改善抗晶間腐蝕能力，但這兩種元素的加入量不能過大，影響鋼液的流動性。鈮元素含量控制在0.05~
0.5%，優(yōu)選地為0.1~0.35%，更優(yōu)選為0.15~0.25% ;鈦元素含量0.05~0.2%，優(yōu)選為 0.1 ~0.2%。
[0025]同時，硫、磷等雜質(zhì)元素在技術(shù)條件允許情況下應(yīng)盡可能降低其含量，減少晶間偏僻，提高韌性。鉻、硅、鑰和鋁這四種綜合作用元素的合理配比含量，以及碳元素與強化元素之間達到理想的配比含量，從而保證本發(fā)明鋼在850~900°C的高溫氯腐蝕工況環(huán)境中，具有良好的抗腐蝕能力，同時具有良好的高溫力學(xué)性能。
[0026]本發(fā)明鋼根據(jù)要求制作成工件時，需要進行熱處理，在毛坯件時進行退火熱處理:退火溫度820~850°C，保溫時間根據(jù)工件壁厚調(diào)整，每1mm厚保溫I小時，油冷；工件在粗加工之后，精加工之前，進行固溶+低溫回火熱處理:固溶溫度1030~1100°C，保溫時間根據(jù)壁厚調(diào)整，每15_厚保溫I小時，水冷，回火溫度200~220°C，保溫時間根據(jù)壁厚調(diào)整，每1mm厚保溫1.5~2小時，空冷
[0027]本發(fā)明鋼實施的具體化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)％ )見下表1所示。
[0028]表1化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)％ )
[0029]

【權(quán)利要求】
1.一種用于高溫工況下的耐氯腐蝕的耐熱鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分比，包括以下成分:C:0.I ~0.5%，S1:0.5 ~2.5%，Mn:0.I ~2.0%，Cr:20.0 ~30.0%，Ni:14.0 ~25.0%，W:1.0 ~4.0%, Mo:0.5 ~2.5%，Al:2.0 ~5.0%，V:0.I ~1.0%，Nb:0.05 ~0.5%, Ti:0.05~0.3%，S+P ( 0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫工況下的耐氯腐蝕的耐熱鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分比，包括以下成分:c:0.2 ~0.4%，Si:1.0 ~2.0%，Mn:0.3 ~1.5%，Cr:22.0 ~28.0%，N1:16.0 ~22.0%，W:1.8 ~3.5%，Mo:0.8 ~2.0%，A1:3.0 ~4.5%，V:0.2 ~0.6%, Nb:0.1 ~0.4%, Ti:0.1 ~0.25%, S ≤ 0.01%, P ( 0.02%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高溫工況下的耐氯腐蝕的耐熱鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分比，包括以下成分:C:0.25 ~0.35%, Si:1.0 ~1.5%, Mn:0.5 ~1.0%, Cr:23.0 ~26.0%,Ni:18.0 ~21.0%,ff:2.2 ~3.0%,Mo:1.0 ~1.5%,Al:3.5 ~4.3%,V:0.25 ~0.35%,Nb:0.25 ~0.35%,Ti:0.12 ~0.2%,S ( 0.01%,P ( 0.02%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于高溫工況下的耐氯腐蝕的耐熱鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分比，包括以下成分:C:0.3%, Si:1.2%, Mn:0.8%, Cr:24.5%, N1:19.5%, W:2.8%,Mo:1.2%, Al:4.2%, V: 0.3%, Nb:0.3%, Ti:0.15%, S ^ 0.01%, P ^ 0.02%，其余為 Fe和不可避免的雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫工況下的耐氯腐蝕的耐熱鋼，其特征在于，所述高溫工況是指850~950°C的工況。
6.如權(quán)利要求1所述的用于高溫工況下的耐氯腐蝕的耐熱鋼的使用方法，其特征在于，在制作工件的過程中，在毛坯件時進行退火熱處理:退火溫度820~850°C，每1mm厚保溫I小時，油冷；工件在粗加工之后，精加工之前，進行固溶+低溫回火熱處理:固溶溫度1030~1100°C，每15_厚保溫I小時，水冷，回火溫度200~220°C，每10_厚保溫1.5~2小時，空冷。
【文檔編號】C21D6/00GK104164625SQ201410379176
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】劉旭, 李亮, 鄧榮娟, 李明飛, 董蕊, 劉萬平, 鄭國江, 郭修智 申請人:中材裝備集團有限公司