專利名稱：：一種爐管用高鋁耐熱鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于乙烯裂解爐管以及制氫轉(zhuǎn)化爐管耐熱鋼，主要工作在高溫碳?xì)錃夂退魵饣驓錃獾幕旌细邏簹夥罩小?br>背景技術(shù)：
：目前乙烯裂解爐管以及制氫轉(zhuǎn)化爐管所選用的材料都是以HP系列為主，成分為Ni:3337%,Cr:24~27%,Si:1.02.0%,C:0.4%，余量為Fe。隨著技術(shù)的發(fā)展，使得其操作溫度逐漸提高，被加熱介質(zhì)的出口溫度在840885"C之間，爐管表面溫度已達(dá)到1100°C。這將對管材的要求進(jìn)一步提高，尤其是抗高溫氧化能力、抗?jié)B碳能力、抗蠕變強(qiáng)度、高溫延展性以及制造成本等?，F(xiàn)在使用的HP40爐管材料不足之處主要有抗高溫氧化性能一般、爐管易發(fā)生結(jié)焦?jié)B碳以及制造成本高等。以上這些不足使得合金鋼的使用壽命下降，而且增加了備件的消耗，降低了生產(chǎn)效率，增加了工人的勞動強(qiáng)度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種一種爐管用高鉬耐熱鋼。本發(fā)明是一種爐管用高鋁耐熱鋼，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其成分為Ni:20~35%，Cr:25%,Al:3~15%，Si:1.5%，C:0.4%,余量為Fe。為使本發(fā)明具有良好的綜合性能，釆用了沉淀強(qiáng)化理論即以HP40合金為基礎(chǔ)，在合金中加鋁代替部分的鎳。由于鋁的加入，在熔煉過程中，它與鐵和鎳發(fā)生相互作用，最終在合金中生成了(Fe，Ni)AI金屬間化合物強(qiáng)化相，II:xrJ__1_AL4"日T^r"7人人厶i-、、.HTir.、M丄M,bL厶k,八IW八八tPJW同J巧〃血、WV芏ZfiL、同7血刀于'|土日5。目前使用的HP40Nb-M鋼，其抗氧化能力主要依賴于0203氧化膜的形成。但合金表面的a-Cr203膜與基體之間熱膨脹系數(shù)相差較大，在熱應(yīng)力作用時容易剝落，塑性也差，在爐管表面變形時容易造成裂紋，同時在溫度高于90(TC的條件下，易氧化成揮發(fā)性的Cr03，揮發(fā)引起氧化膜的變薄(這是形成0203膜的合金和涂層只能在100(TC以下使用的主要原因之一)。當(dāng)在合金中加入鋁時，由于生成了Al203氧化膜是不揮發(fā)的，比0203具有更好的抗氧化能力和較低的氧化速率，可以用于更高的溫度。新合金鋼中同時含有鉻和鋁，由于兩者的協(xié)同作用，抗氧化的性能將非常明顯。在提高材料綜合性能的同時，降低了合金的生產(chǎn)成本。具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種爐管用高鋁耐熱鋼，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其成分為Ni:2035。/c),Cr:25%，Al:3~15%,Si:1.5%,C:0.4%,余量為Fe。熔煉的合金材料選用低碳Fe-Cr合金，工業(yè)鎳板，25#鋼，電極碳棒，工業(yè)鋁錠。釆用設(shè)備為中頻無芯感應(yīng)爐，在大氣中冶煉，無特殊保護(hù)措施。鑄型為呋喃樹脂石英砂型，試塊為標(biāo)準(zhǔn)契形狀。為增強(qiáng)合金組織的致密性，在試塊砂型底部預(yù)埋20mm厚的冷鐵。本發(fā)明的鑄態(tài)組織基體為Y相加上強(qiáng)度和硬度都很高的(Fe，Ni)Al金屬間化合物相，含有少量的碳化鉻，形成了良好的鑄態(tài)組織，具有很好的鑄態(tài)性能。本發(fā)明的鑄態(tài)性能與HP40性能對比如下表拉伸實(shí)驗(yàn)在島津AT10t萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，最大載荷為10噸，拉伸速度2ktf/mm^s;硬度在HBRVU-187.5型布洛維氏光學(xué)硬度計(jì)上測定，其測試條件為，載荷298N,加載持續(xù)時間30s;高溫氧化實(shí)驗(yàn)是在AZ2000快速升溫箱式電爐中進(jìn)行，溫度為1200。C,氧化時間為30小時。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>從表中可以看出，本發(fā)明的室溫和高溫屈服強(qiáng)度、硬度都比HP40合金髙，同時高溫抗氧能力得到明顯的提高，其高溫氧化增重比原來的合金降低了3倍左右；而合金中由于強(qiáng)化相的生成，使得合金的延伸率有所下降。上述的這些性能指數(shù)都是嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行的。同時、本發(fā)明的新型耐熱鋼也具有良好的焊接性能。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1:按照實(shí)際HP40合金爐管的生產(chǎn)工況進(jìn)行備料、冶煉。所用爐料為低碳Fe-Cr合金，工業(yè)鎳板，25#鋼，電極碳棒，工業(yè)鋁錠。釆用設(shè)備為中頻無芯感應(yīng)爐，在大氣中冶煉，無特珠保護(hù)措施。釆用鑄型為^^喃樹脂石英砂型，試塊為標(biāo)準(zhǔn)契形狀。為增強(qiáng)合金組織的致密性，在試塊砂型底部預(yù)埋20mm厚的冷鐵。按質(zhì)量百分含量計(jì)，Ni:32,Al:3，Cr:25,Si:15,C:0.4,余量為Fe，稱取相應(yīng)的質(zhì)量，每爐熔煉10Kg。將原料按一定次序裝入感應(yīng)爐中，由于Al在大氣中容易受到氧化燒損，因此鋁的加入量應(yīng)考慮燒損量，在最終確定的熔煉工藝下，Al的燒損約為30。/。。將合金加熱到70(TC時，保溫半小時，使鋁完全熔化，很好的與其它熔煉合金接觸并發(fā)生反應(yīng)。最終將熔煉溫度控制在153(TC、保溫20分鐘，即出鋼澆注。為保證試樣組織致密，澆注后應(yīng)及時用木棒將頂層的氧化膜擊碎，以保證冒口在大氣壓力下充分補(bǔ)縮，預(yù)防出現(xiàn)縮孔，待冷卻至室溫即制得材料。實(shí)施例2:按照實(shí)際HP40合金爐管的生產(chǎn)工況進(jìn)行備料、冶煉。所用爐料為低碳Fe-Cr合金，工業(yè)鎳板，25#鋼，電極碳棒，工業(yè)鋁錠。釆用設(shè)備為中頻無芯感應(yīng)爐，在大氣中冶煉，無特殊保護(hù)措施。釆用鑄型為^^t喃樹脂石英砂型，試塊為標(biāo)準(zhǔn)契形狀。為增強(qiáng)合金組織的致密性，在試塊砂型底部預(yù)埋20mm厚的冷鐵。按質(zhì)量百分含量計(jì)，Ni:29,Al:6,Cr:25,Si:1.5,C:0.4，余量為Fe,稱取相應(yīng)的質(zhì)量，每爐熔煉10Kg。將原料按一定次序裝入感應(yīng)爐中，由于Al在大氣中容易受到氧化燒損，因此鋁的加入量應(yīng)考慮燒損量，在最終確定的熔煉工藝下，Al的燒損約為30。/。。將合金加熱到70CTC時，保溫半小時，使鋁完全熔化，很好的與其它熔煉合金接觸并發(fā)生反應(yīng)。最終將熔煉溫度控制在153CTC、保溫20分鐘，即出鋼澆注。為保證試樣組織致密，澆注后應(yīng)及時用木棒將頂層的氧化膜擊碎，以保證冒口在大氣壓力下充分補(bǔ)縮，預(yù)防出現(xiàn)縮孔，待冷卻至室溫即制得材料。實(shí)施例3:按照實(shí)際HP40合金爐管的生產(chǎn)工況進(jìn)行備料、冶煉。所用爐料為低碳Fe-Cr合金，工業(yè)鎳板，25#鋼，電極碳棒，工業(yè)鋁錠。釆用設(shè)備為中頻無芯感應(yīng)爐，在大氣中冶煉，無特殊保護(hù)措施。釆用鑄型為吹喃樹脂石英砂型，試塊為標(biāo)準(zhǔn)契形狀。為增強(qiáng)合金組織的致密性，在試塊砂型底部預(yù)埋20mm厚的冷鐵。按質(zhì)量百分含量計(jì)，Ni:26，Al:9，Cr:25，Si:1.5,C:0.4,余量為Fe，稱取相應(yīng)的質(zhì)量，每爐熔煉10Kg。將原料按一定次序裝入感應(yīng)爐中，由于Al在大氣中容易受到氧化燒損，因此鋁的加入量應(yīng)考慮燒損量，在最終確定的熔煉工藝下，AI的燒損約為30Q/。。將合金加熱到70(TC時，保溫半小時，使鋁完全熔化，很好的與其它熔煉合金接觸并發(fā)生反應(yīng)。最終將熔煉溫度控制在153(TC、保溫20分鐘，即出鋼澆注。為保證試樣組織致密，澆注后應(yīng)及時用木棒將頂層的氧化膜擊碎，以保證冒口在大氣壓力下充分補(bǔ)縮，預(yù)防出現(xiàn)縮孔，待冷卻至室溫即制得材料。權(quán)利要求1、一種爐管用高鋁耐熱鋼，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其成分為Ni20～35％，Cr25％，Al3～15％，Si1.5％，C0.4％，余量為Fe。全文摘要一種爐管用高鋁耐熱鋼，涉及用于乙烯裂解爐管以及制氫轉(zhuǎn)化爐管耐熱鋼，主要工作在高溫碳?xì)錃夂退魵饣驓錃獾幕旌细邏簹夥罩校促|(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其成分為Ni20～35％，Cr25％，Al3～15％，Si1.5％，C0.4％，余量為Fe；本發(fā)明以HP40合金為基礎(chǔ)，在合金中加鋁代替部分的鎳，由于鋁的加入，在熔煉過程中，它與鐵和鎳發(fā)生相互作用，最終在合金中生成了(Fe，Ni)Al金屬間化合物強(qiáng)化相，從而大大的提高了合金的室溫、高溫力學(xué)性能。文檔編號C22C38/40GK101348887SQ200810018320公開日2009年1月21日申請日期2008年5月16日優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日發(fā)明者劉致遠(yuǎn),喇培清,麗曾,王維國,遠(yuǎn)郝申請人:蘭州理工大學(xué)