[发明专利]循环流化床锅炉风帽用稀土高铬镍钨多元合金耐热钢

说明书

本发明公开了一种循环流化床锅炉风帽用稀土高铬镍钨多元合金耐热钢，该耐热钢中，各化学成分的重量百分比为：C：0.15～0.5%，Si:1.0～2.6%，Mn:1～1.5%，Cr:24～26%，Mo:0.8～1%，Ni:6～8%，Cu:0.8～1.9%，Nb:0.1～0.5%,W：2～6%，Co:0.1～0.5%，N:0.1～0.3%，Al:2～3.8%，S≤0.03%，P≤0.03%，余量为Fe。利用该材质制备的循环流化床锅炉风帽最高耐热温度可达1380℃，相对于ZG40Cr25Ni20而言，具有成本低、高温抗氧化性强、耐磨性好、高温不变形等特点。因此，该材质在循环流化床锅炉风帽等耐热耐磨部件应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及新材料领域，特别是一种循环流化床锅炉风帽用稀土高铬镍钨多元合金耐热钢。

背景技术

循环流化床锅炉由于具有环保、燃烧充分、燃料可选择性广等优点，已成为煤和其他燃料能源综合利用发展的高新技术产品，是近几年应用最广泛的一种新型火力发电和供热锅炉。

风帽是循环流化床锅炉布风装置的关键部件，循环流化床锅炉正常运行时，风帽被高温床上面的燃料浸埋，风帽不仅受到高温烧蚀还要受到煤粉气流的磨损等多重影响。高温氧化、冲蚀磨损、腐蚀等多重因素，常常导致风帽帽顶烧坏失效，严重影响锅炉的安全经济运行。因此，风帽应具有良好的抗高温冲蚀磨损、抗高温氧化和腐蚀的能力，同时还应具备优异的抗蠕变能力和高温持久强度。传统风帽材质一般选用高Cr-Ni合金奥氏体耐热钢，因含有较多的Cr和Ni，制作成本高。同时，Ni是我国的稀有元素，Ni的大量使用不符合我国节能减排和经济可持续发展的要求。而且，高Cr-Ni合金奥氏体耐热钢风帽长期高温条件下，寿命短、易变形、不耐冲蚀等缺点。因此，科研工作者在风帽的材质方面进行了大量研究，试图开发一种低Ni含量、寿命长、高温持久强度高、耐冲蚀的耐热合金钢风帽。对于提高流化床锅炉运行效率、减少风帽更换频率、节约利用Ni资源、降低工人劳动强度等方面具有重要意义。

近年来，关于提高循环流化床锅炉风帽耐热和耐磨的性能方面进行了大量研究，国内开发了几种新的风帽合金材料和风帽结构。

中国专利公开号CN103173692公开的“高温合金、采用该合金制造的合金风帽及该风帽的制造工艺”，其风帽的化学成分重量百分比组成是：C：0.4～0.6%，Cr:25～29%，Ni:32～36%，Mo:2.3～2.7%，Si:1.4～1.7%，Mn:1.5～1.9%，Nb:1.3～1.6%，Re:0.1～0.3%，N:0.1～0.3%，Ti:0.1～0.3%，B:0.06～0.1%，Zr:0.1～0.2%,余量为Fe。这种风帽合金材料由于含有：Ni:32～36%，与25-20钢相比，Ni提高了60～80%，高温合金的平均硬度、高温抗氧化性能和高温抗腐蚀性能较25-20钢有明显提高。然而，虽然高温抗氧化性能和抗高温腐蚀性能较25-20钢有较大提高，大量Ni的加入明显增加了原材料成本，再加上该合金还含有Mo:2.3～2.7%、Nb:1.3～1.6% 、Zr:0.1～0.2%等贵重金属，所以该合金材料性价比并不高。再者，Ni、Mo、Nb、Zr属于稀有元素，大量使用稀有元素不符合我国节能减排的发展要求。

中国专利公开号CN201429075披露的“循环流化床锅炉陶瓷复合风帽”，该专利是通过对普通风帽加装工业陶瓷外罩，从而提高风帽的抗磨性能。同时，采用分层结构，解决了风帽使用过程中易堵易漏的难题，具有显著的经济效益和广阔的推广前景。然而，该专利采用陶瓷复合制备了风帽，虽然提高了风帽的抗磨性能和减少了风帽在使用过程中易堵易漏的难题，但是由于风帽采用耐热合金与陶瓷复合，必然存在制备工艺复杂、生产周期长、劳动成本高等问题，不适合风帽大批量生产。而且陶瓷硬度高、韧性差，在搬运过程中有易损坏的弊端。

发明内容

本发明的目的是要提供一种循环流化床锅炉风帽用稀土高铬镍钨多元合金耐热钢，具有成本低、高温抗氧化性强、耐磨性好、高温不变形等特点。