[发明专利]一种用于高温工况下耐氯腐蚀的耐热钢及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐热钢，特别涉及一种在高温工况下(850～950℃)耐氯腐蚀的耐热钢及其使用方法。

背景技术

随着水泥工业的发展以及国家对环境保护的要求，水泥厂生产使用的原材料越来越多样化，其中电石渣成为主要原材料之一。由于电石渣中含氯元素成分较高，导致预热器设备旋风筒的内部氯元素含量在3％左右，远高于使用常规原料旋风筒内部的氯含量(通常在0.2％左右),导致预热器设备中旋风筒的内筒挂片零件腐蚀较为严重，不能够满足正常生产需求。目前，使用在高温工况(850～950℃)的挂片材料为ZG40Cr25Ni20Si2，在氯腐蚀环境中使用寿命不足6个月，和1年的使用寿命要求相比，相差较大。因此，研发一款在高温工况下耐氯腐蚀的耐热钢势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够在850～900℃高温工况下耐氯腐蚀的耐热钢及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于高温工况下耐氯腐蚀的耐热钢，按质量百分比，包括以下成分：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％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选，按质量百分比，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％，Ni：16.0～22.0％，W：1.8～3.5％，Mo：0.8～2.0％，Al：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％，其余为Fe和不可避免的杂质。

更优选，按质量百分比，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％，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％，Ti：0.12～0.2％，S≤0.01％，P≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。

最优选，按质量百分比，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％，Ti：0.15％，S≤0.01％，P≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。

所述高温工况是指850～950℃的工况。

上述的用于高温工况下的耐氯腐蚀的耐热钢的使用方法，在制作工件的过程中，在毛坯件时进行退火热处理：退火温度820～850℃，每10mm厚保温1小时，油冷；工件在粗加工之后，精加工之前，进行固溶+低温回火热处理：固溶温度1030～1100℃，每15mm厚保温1小时，水冷，回火温度200～220℃，每10mm厚保温1.5～2小时，空冷。

本发明的有益效果是：化学成分设计合理，采用Cr+Si+Mo+Al多元素综合作用，在850～950℃高温工况下形成致密的Cr₂O₃和Al₂O₃双层氧化膜，同时Mo和Si元素能够有效地阻止氯离子向金属基体中扩散，以达到抗高温氯腐蚀目的。同时，通过添加一定量的W和V元素，起到强化作用，提高材料的高温力学性能，通过添加微量的Nb和Ti元素，防止晶间腐蚀，达到延长使用寿命目的。

附图说明

图1是本发明钢在950℃的高温抗氧化性能(氧化增重)；

图2是本发明钢在950℃的高温抗熔盐腐蚀性能(腐蚀增重)；

图3是本发明钢在950℃的高温抗熔盐腐蚀性能(腐蚀减重)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

为实现本发明提供具有高温抗氧化性能和高温抗氯腐蚀性能的耐热钢，本发明的成分控制如下：

成分设计理由或原理：

碳：在耐热钢中是一种强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素，它是一种间隙元素，通过和强化元素的结合保证材料的高温力学性能，但碳含量不宜过高，会对晶间腐蚀不力，故对碳含量控制在0.1～0.5％。优选地，碳含量为0.2～0.4％，更优选为0.25～0.35％。