[发明专利]一种用于锅炉零部件的耐热钢及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐热钢，尤其是一种用于锅炉零部件的耐热钢及其制作方法。

背景技术

随着现有技术的发展，为了进一步增加锅炉零部件的使用寿命，增加锅炉的功率，进一步提高了炉温，这种情况下，选择一种在960度及其以上仍具有耐高温持久性和蠕变性的材料就成为当务之急，现有技术中的耐热钢在此条件下耐高温持久性和蠕变性都会显著降低，并且耐腐蚀性和抗氧化性较低。

发明内容

本发明提供一种用于锅炉零部件的耐热钢，通过特定的化学元素组成和制作方法，使锅炉零部件在960度及其以上时，仍有很好的高温耐久性和蠕变性，并且耐腐蚀性和抗氧化性很好。

本发明在现有耐热钢的基础上添加了Zr、Hf、Ta、Al等元素，减少了V、Co等元素，降低了Cr的含量，改进了制作方法，分批次加入不同的化学元素和在特定条件下进行二次回火和退火，通过此改进，使锅炉零部件在960度及其以上时条件下具有良好的高温耐久性及蠕变性，并且具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性。

本发明提供一种用于锅炉零部件的耐热钢，其特征在于：所述钢的化学组成为，以下皆为重量百分比：

C：0.02-0.4，Ta：0.8-1.0，Nb：0.2-0.3，W：2.5-3.8，N：0.1-0.2，B：0.02-0.04，Si：0.2-0.4，Cu：0.6-0.7，Al：0.2-0.23，Ni：2.2-3.2，Cr：2.6-4.8，Zr：1.9-2.7，Hf：0.3-0.6，Mn：0.4-0.9，Mo：2.0-3.0，

余量为Fe及其杂质，其中其中8∶1≥Zr∶Hf≥5∶1，3.5∶1≥Cu∶Al≥3∶1，Zr+Hf+Ta+Nb+Ni≥6.0。

优选的方案为杂质总含量≤0.1。

优选的方案为杂质中：

P≤0.01，S≤0.01，Zn≤0.005，Sb≤0.01。

优选的方案为还包括Re，Re含量为0.1-0.4。

优选的方案为Re为Ce和Y，Ce∶Y≥3∶1。

本发明还提供了一种制作用于锅炉零部件的耐热钢的方法，主要由以下步骤组成：

(1)将铸铁在非真空感应炉中初炼，待铸铁开始融化时，加入W、Zr、Hf、Nb、Ta，Ni元素，在铸铁完全融化时，加入Si、Cu、Mn、Mo、B、Cr、Al，铸铁完全融化30分钟后加入C和N，并调节各元素的比例，C：0.02-0.4，Ta：0.8-1.0，Nb：0.2-0.3，W：2.5-3.8，N：0.1-0.2，B：0.02-0.04，Si：0.2-0.4，Cu：0.6-0.7，Al：0.2-0.23，Ni：2.2-3.2，Cr：2.6-4.8，Zr：1.9-2.7，Hf：0.3-0.6，Mn：0.4-0.9，Mo：2.0-3.0，余量为Fe及其杂质，其中8∶1≥Zr∶Hf≥5∶1，3.5∶1≥Cu∶Al≥3∶1，Zr+Hf+Ta+Nb+Ni≥6.0，溶液浇注成自耗电极；

(2)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣锭；

(3)将电渣锭制成锅炉零部件，对涡锅炉零部件进行退火处理，处理步骤和工艺参数为：

将锅炉零部件加热至1250度，保温6小时后，在退火炉中保温800度，保温24小时，冷却至常温，进一步加热至950度，保温3小时后，在退火炉中保温750度，保温8小时，冷却至常温。

优选的方案为杂质元素总含量≤0.1。

优选的方案为杂质元素中：

P≤0.01，S≤0.01，Zn≤0.005，Sb≤0.01。

优选的方案为步骤(1)中，在铸铁完全融化时，还加有Re，并且Re含量为0.1-0.4。

优选的方案为Re为Ce和Y，Ce∶Y≥3∶1。

本发明样品在960度条件下经过检测：

屈服强度σ0.02≥630N/mm2

抗拉强度σb≥930N/mm2

伸长率δ≥10％

断面收缩率ψ≥43％

冲击功AKv≥40J

本发明样品在温度为960度，应力为200N/mm2条件下经过检测：

断裂时间(Hr)≥135小时。

本发明的通过盐雾实验方法进行检测：10％NaCl、温度960度，PH7.2-7.4条件下，进行七天连续喷雾实验，本发明产品表面光滑、有光泽、无锈点。