一种用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门类铸件的铁素体类耐热钢制造技术

本发明专利技术公开了一种用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢，用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢按质量百分比计由以下组分组成：C0.08％～0.11％，Cr9.5％～10.0％，Al0.90％～0.95％，Ni2.00％～2.20％，Si0.40％～0.44％，Mn1.05％～1.10％，Mo0.85％～0.90％，Nb0.05％～0.09％，V0.20％～0.25％，N 0.003％～0.008％，余量为Fe。本发明专利技术制备价格低，耐热性强，耐腐蚀性强，具有一定的室温力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门类铸件的铁素体类耐热钢及其制备方法
本专利技术属于金属材料领域，具体为涉及一种用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门类铸件的铁素体类耐热钢及其制备方法。
技术介绍
耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、工业炉、动力机械、航空和石油化工等工业部门中在高温条件下工作的零部件。目前，火力发电锅炉管路用耐热钢主要分为两种：铁素体类耐热钢和奥氏体类耐热钢。奥氏体耐热钢的价格高，热膨胀系数较大，导热性能与加工性能差。相比之下，铁素体类耐热钢成本低，易于加工，具有良好的导热性能和焊接性能，且热膨胀系数低，对热应力疲劳不敏感，因此目前锅炉管路及阀门类铸件用钢都趋向于减少或者避免使用奥氏体类耐热钢，而采用铁素体类耐热钢。现如今，能源紧缺和环境污染问题日益突出，大力发展大容量，高参数值的超超临界燃煤发电技术已成为我国实现节能减排目标的一种重要手段，而且也是我国火电机组的主要发展方向。但是目前有些煤矿中常常会出现一定含量的腐蚀性元素，如氯、硫等，该类元素的出现往往会使材料的腐蚀速率大大提高，而管路系统及阀门的工作寿命则大大缩短，使机组的大修周期缩短，造成严重的经济损失，同时，机组的可靠性也大大降低。通常情况下，锅炉管路中的四管所发生的腐蚀暴漏问题一般比较严重，尤其是锅炉中最高温度段的过热器及再热器管路及阀门，其工作条件复杂，环境恶劣，对材料的抗氧化性能及高温强度要求更为苛刻，在较高的蒸汽参数下，腐蚀性元素的进入对管路及阀门的腐蚀起到加速的作用。上述含腐蚀性元素煤矿的蕴藏量相当巨大，并且处于开采和使用阶段，因此，迫切需要研制出能更好的适应上述腐蚀工况的新型耐热钢。目前，缺乏一种耐热性和耐腐蚀性强的用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门类铸件的铁素体类耐热钢及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种耐热性和耐腐蚀性强的用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门类铸件的铁素体类耐热钢及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：本专利技术的一种用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢，用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢按质量百分比计由以下组分组成：进一步地，用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢按质量百分比计由以下组分组成：本专利技术所述的用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢的制备方法，包括如下步骤：(1)按照上述组分的配比进行配料；(2)将配比好的原料进行熔炼、铸造，①配料：将生铁与废钢加入熔炼炉中，逐渐升温至化清时，使用扒渣剂进行打渣，打渣后用硅钙合金进行预脱氧处理；②熔炼：依次加入铬铁、钼铁和锰铁合金进行熔炼，化清后进行炉前成分分析，将钢液温度调整至1600℃，同时进行打渣与脱氧处理；③出钢：成分合格后，加入纯铝，化清后即刻出钢；④浇注：钢水转入浇包内，浇注温度为1550℃，浇注完成后冷却至室温时进行打箱，清理并切割冒口，清理后进行喷砂；(3)对耐热钢钢锭或铸件进行机械加工，具体内容包括：铸件粗加工或钢锭的切割处理；(4)对加工后的耐热钢铸件进行热处理工艺，钢锭进行制管然后进行喷砂，制得用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢。进一步地，在步骤(2)中，所述熔炼工序使用的熔炼设备为中频无芯感应熔炼炉、真空感应熔炼炉或电弧熔炼炉。进一步地，在步骤(4)中，热处理工艺包括正火工艺和回火工艺；正火工艺为：200℃以下装炉，升温速度≤80℃/h，1050℃下保温，后空冷；回火工艺为：200℃以下装炉，升温速度≤80℃/h，770℃下保温，后随炉冷却至300℃，出炉空冷。有益效果：本专利技术制备价格低，耐热性强，耐腐蚀性强，具有一定的室温力学性能。本专利技术所述的铁素体类耐热钢是为了解决电站锅炉尤其是超超临界锅炉过热器及再热器部件在沉积盐和空气环境下所面临的腐蚀严重等问题而研制。在650℃沉积盐膜(50％CaSO4和35％NaCl和15％SiO2)+空气环境下，本专利技术耐热钢的抗热腐蚀性能优于304与HR3C两种奥氏体耐热钢，具有优良的抗高温腐蚀性能以及对腐蚀性元素的耐腐蚀性。本专利技术铁素体耐热钢经过1050℃正火+770℃回火后测试其常温力学性能，其结果可达到：Rm≥585Mpa；Rp0.2≥415MPa；A≥20％；Z≥57％；Akv≥40J；190≥HBW≥250，满足材料使用性能要求。附图说明图1为本专利技术实施例1的耐热钢经1050℃正火、770℃回火后的显微组织形貌图；图2为本专利技术实施例1耐热钢的室温拉伸断口形貌中纤维区的扫描照片；图3为本专利技术实施例1～3耐热钢与304、HR3C两种奥氏体耐热钢的抗热腐蚀性能比较图；图4为本专利技术实施例1耐热钢在650℃沉积盐膜(50％CaSO4、35％NaCl和15％SiO2)在空气环境中腐蚀300h的截面形貌图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的描述。实施例1本专利技术的一种用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢，用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢按质量百分比计由以下组分组成：本专利技术所述的用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢的制备方法，包括如下步骤：(1)根据上述组分配比进行配料，选用炉料包括：生铁、废钢、硅铁、锰铁、微碳铬铁、铌铁、钒铁、铝线等。本专利技术所述的铁素体类耐热钢是为了解决电站锅炉尤其是超超临界锅炉过热器及再热器部件在沉积盐和空气环境下所面临的腐蚀严重等问题而研制。具体炉料的化学成分(wt％)如表1所示，配料后炉料构成及重量(kg)如表2所示。表1表2炉料名称废钢硅铁锰铁微碳铬铁304棒料炉料重量30.00.10.5410.413.5炉料名称钼铁钒铁铌铁氮化铬纯铝炉料重量0.710.240.080.40.65(2)将配比好的原料进行熔炼、铸造，①配料：将生铁与废钢加入熔炼炉中，逐渐升温至化清时，使用扒渣剂进行打渣，打渣后用硅钙合金进行预脱氧处理；②熔炼：依次加入铬铁、钼铁和锰铁合金进行熔炼，化清后进行炉前成分分析，将钢液温度调整至1600℃，同时进行打渣与脱氧处理；③出钢：成分合格后，加入纯铝，化清后即刻出钢；④浇注：钢水转入浇包内，浇注温度为1550℃，浇注完成后冷却至室温时进行打箱，清理并切割冒口，清理后进行喷砂；(2)将配比好的原料进行熔炼、铸造；熔炼中使用中频无芯感应炉熔炼获得耐热钢，采用德国斯派克(SpecProMAXx)直读光谱仪对铸态材料进行化学成分分析，铸件及试棒的实际化学成分含量(wt％)的分析结果如表3所示。熔炼得到的合金钢成分在范围内。表3(3)对耐热钢钢锭或铸件进行机械加工，具体内容包括：铸件粗加工或钢锭的切割处理；(4)对加工后的耐热钢进行热处理工艺，制得用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢。热处理工艺包括正火工艺和回火工艺；正火工艺为：200℃以下装炉，升温速度≤80℃/h，1050℃下保温，后空冷；回火工艺为：200℃以下装炉，升温速度≤80℃/h，770℃下保温，后随炉冷却至300℃，出炉空冷。实施例2实施例2与实施例1的区别在于：本专利技术的一种用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢，用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢按质量百分比计由以下组分组成：本专利技术所述的用于燃煤火本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢，其特征在于：用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢按质量百分比计由以下组分组成：余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢，其特征在于：用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢按质量百分比计由以下组分组成：C0.08%~0.11%，Cr9.5%~10.0%，Al0.90%~0.95%，Ni2.00%~2.20%，Si0.40%~0.44%，Mn1.05%~1.10%，Mo0.85%~0.90%，Nb0.05%~0.09%，V0.20%~0.25%，N0.003%~0.008%，余量为Fe；铁素体类耐热钢经过1050℃正火+770℃回火后测试其常温力学性能，结果为：Rm≥585MPa；Rp0.2≥415MPa；A≥20%；Z≥57%；Akv≥40J。2.根据权利要求1所述的用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢，其特征在于：用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢按质量百分比计由以下组分组成：C0.10%，Cr9.63%，Al0.91%，Ni2.1%，Si0.42%，Mn1.06%，Mo0.86%，Nb0.09%，V0.24%，N0.007%，余量为Fe。3.权利要求1所述的用于燃煤火力发电锅炉管路及阀门铸件的铁素体类耐热钢的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）按照权利要求1中所述组分的配比进行配料；（2）将配比好的原料进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成志，严涛，张贺新，丁超，张泽成，汪中厚，姜风春，李伟，朱海昌，
申请(专利权)人：盐城市圣泰阀门有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32