專利名稱：鉻鎳氮鈮高溫耐熱耐磨鑄鋼的制作方法
技術領域：
本發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、建材等工業企業有許多高溫磨損工況。目前火力發電廠鍋爐多在高溫高壓下運行，其噴燃器火嘴要在1000～1300℃的高溫下工作，同時要承受嚴重的煤粉沖刷磨損，因此，該噴燃器火嘴要求很高的耐熱耐磨性能。目前國內多采用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，不能滿足火力發電廠生產的要求。HG220/9.8-LYM鍋爐旋風分離器中心筒固定銷，原采用美國進口材料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度，高的抗腐蝕性能，高的抗氧化性能，但是價格昂貴，急需一種價格低的鋼種代替。
本發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。用來制造火力發電廠噴燃器火嘴、HG220/9.8-LYM鍋爐旋風分離器中心筒固定銷及其它在該溫度范圍工作的構件。
本發明鉻鎳鈮氮高溫耐熱耐磨鑄鋼的化學成分(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。
本發明鉻鎳氮鈮高溫耐熱耐磨鑄鋼選擇上述化學成分是基于下面的考慮。
碳(C)提高高溫耐熱耐磨鑄鋼的強度、硬度，并是穩定奧氏體的主要元素。碳含量高，鋼的強度和硬度高，奧氏體組織穩定，但是鋼的韌性差，故碳含量選定在0.5～1.4％的范圍內。
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，又不利于固溶強化和第二相強化，進而降低高溫耐熱耐磨鑄鋼的高溫強度、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。
鎳(Ni)是穩定奧氏體基體和提高高溫強度的主要元素。適宜的鎳含量可防止鑄件變形和開裂。鎳含量過低，不利于獲得穩定的奧氏體基體，而且鑄鋼的強度和硬度也降低。鎳含量過高，增加成本。故鎳含量選定在10.0～20.0％的范圍內。
氮(N)強烈地穩定奧氏體基體，與碳一起形成碳氮化物強化相，提高鑄鋼的高溫強度。氮含量選定在0.20～0.50％的范圍內。
鈮(Nb)是強烈形成碳化物的元素。主要強化晶界，可顯著提高鑄鋼的高溫強度、硬度和耐磨性能，并可細化晶粒。本發明鑄鋼的鈮含量選定在0.1～1.0％的范圍內。
稀土(Re)加入微量稀土元素可凈化鋼水，使氧化膜更加穩定，顯著提高鑄鋼的抗氧化性能。但是加入過量稀土元素會產生非金屬夾雜物，損害鑄鋼的機械性能，故稀土含量選定在0.2～0.5％的范圍內。
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度的化合物，故將硅含量控制在≤2.5％的范圍內。
錳(Mn)是穩定奧氏體基體的元素，并且具有固溶強化作用。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。
磷(P)和硫(S)磷和硫為本發明鑄鋼的有害元素，應盡可能地降低其含量，其控制范圍分別為P≤0.06％,S≤0.04％。
本發明鑄鋼與目前使用的高溫耐熱鋼，特別是用于制造火力發電廠鍋爐噴燃器火嘴和HG220/9.8-LYM鍋爐旋風分離器中心筒固定銷的高溫耐熱耐磨鋼相比，具有以下優點1．本發明鑄鋼中Cr含量高，Mn含量低，同時還加入多種抗氧化元素，故本發明鑄鋼具有很高的抗氧化性能。在本發明鑄鋼中可形成碳氮化物強化相，因此本發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．本發明鑄鋼中加入了Nb元素，顯著提高了鑄鋼的高溫強度、硬度和耐磨性能。
3．本發明鑄鋼中加入了稀土元素，細化了晶粒，并提高鑄鋼的高溫強度和抗氧化性能。
4．本發明鑄鋼綜合性能好，不僅具有高的高溫強度、硬度和抗氧化性能，而且具有高的高溫耐磨性能。本發明鑄鋼的高強度和抗氧化性能均顯著高于Haynes 556合金。
5．本發明鑄鋼不僅可用于制造火力發電廠鍋爐噴燃器火嘴、HG220/9.8-LYM鍋爐旋風分離器中心筒固定銷，而且可用于制造冶金燒結爐蓖條等高溫耐熱耐磨構件，使用壽命可提高3～7倍。
下面用實施例進一步說明本發明高溫耐熱耐磨鑄鋼。
實施例按照本發明鑄鋼的化學成分范圍進行配料，在感應爐中進行冶煉，共煉了5爐鋼。各爐鋼具體化學成分見表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。對于1#合金測量其各項性能，結果列于表2。
表1本發明耐熱耐磨鑄鋼的化學成分(重量％)
表2本發明耐熱耐磨鑄鋼的高溫力學性能
<p>1#合金在1200℃,400小時的氧化增重為1.9825克。含高鈷的Haynes 556合金在1100℃的σb為50MPa，其在1200℃,400小時的氧化增重為3.8945克。由此可見，本發明耐熱耐磨鑄鋼的高溫強度和抗氧化性能均高于Haynes 556合金。用1#合金鑄造火力發電廠鍋爐噴燃器火嘴，在電廠的實際使用證明壽命大大延長，并且不開裂。
權利要求
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
本發明公開了一種鉻鎳氮鈮高溫耐熱耐磨鑄鋼,其化學成分(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電鍋爐噴燃器火嘴使用壽命長,并且不開裂。
文檔編號C22C38/48GK1235203SQ9910569
公開日1999年11月17日 申請日期1999年4月22日 優先權日1999年4月22日
發明者李東閣 申請人:李東閣