[發(fā)明專利]一種耐熱合金鋼及其制品

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510901159.5
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105274449A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范永哲;吳金磊;馬瑞娜;杜安;趙雪
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群;付長杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金材料，具體為一種耐熱合金鋼及其制品。

背景技術(shù)

干法熄焦簡稱干熄焦(CokeDryQuenching)，是相對于濕法熄焦的采用惰性氣體為載體，吸收從焦爐推出的1000℃以上紅焦的顯熱，從而冷卻并熄滅赤熱焦炭的一種熄焦方法。干熄焦技術(shù)與傳統(tǒng)的濕焦技術(shù)相比有許多的優(yōu)點：干熄焦工藝能夠有效的回收紅焦顯熱減少了環(huán)境污染，有效的避免了酚、硫化物、氰化物等污染性氣體和粉塵的排放，改善了環(huán)境；改善了焦炭質(zhì)量，有效減小濕焦炭的氣孔、不均等缺陷，焦炭抗震，抗碎強度大幅提高；

襯板是干熄焦焦罐的重要部件，工作環(huán)境惡劣，襯板在1100℃的工作溫度下周期性的受紅熱焦炭的磨損和沖擊，極易發(fā)生燒損和斷裂，導致失效。因此襯板必須具備很好的抗高溫氧化性能。經(jīng)過人們的不斷改善現(xiàn)在常用的性能相對較好的耐熱鋼為30Cr7Si2，但它的用壽命約為十個月左右，在使用的過程中因為溫度過高使襯板中較薄的部分會發(fā)生燒損現(xiàn)象，局部會出現(xiàn)熔洞，導致失效。而更換襯板比較麻煩，耗時耗力，所以研究使用壽命更長的襯板顯得更加重要。

目前關(guān)于提高襯板使用壽命的研究雖然較為普遍，但大多停留在改造襯板的結(jié)構(gòu)方面，而對于改善襯板合金材料的研究很少，趙慶賀等人(趙慶賀,劉俊友,劉杰.Cr13Si5鐵素體耐熱鋼1100℃下高溫抗氧化性能研究[J].鑄造技術(shù),2011,第2期(2):179-183.)為提高襯板的使用壽命，研制出了一種高硅中鉻鐵素體耐熱鋼，雖然提高了材料的耐氧化性性能，但是由于是鐵素體耐熱鋼，因此它的強度相對較差，并不能大幅度的提高材料的使用壽命。李晨陽(李晨陽.新型Fe-Cr-Ni-Mn-N耐高溫耐磨合金襯板的研究[D].河北工業(yè)大學,2014.)在《新型Fe-Cr-Ni-Mn-N耐高溫耐磨合金襯板的研究》的論文中通過對Fe-Cr-Ni-Mn-N合金的高溫氧化性能的研究，得到了一種Fe-0.3％C-18％Cr-3％Ni-5％Mn-0.36％N合金，這種合金的高溫氧化速率極低，大大提高了材料的高溫氧化性能，但是這種材料的硬度較低，而且由于鉻含量的提高，使得材料的成本增加。宋雨晨等人(FanYZ,SongYC,MaRN.TheDevelopmentofHigh-AluminaHeatResistingAlloyUsedforScaleboard[J].AdvancedMaterialsResearch,2011,287-290:949-952.)在發(fā)表的Thedevelopmentofhigh-aluminaheatresistingalloyusedforscaleboard.AdvancedMaterialsResearch一文中，通過在現(xiàn)有襯板的基礎(chǔ)上改變Cr-Al含量，得到了一種Fe-12％Cr-4％Al-1％Si-0.05％B-0.3％C的新型合金，這種合金襯板的硬度較之前常用的合金襯板的硬度要高，氧化性也得到了改善，但是由于Al、B合金元素的加入使得合金材料的脆性增加，韌性減小，制成的襯板使用壽命降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種耐熱合金鋼及其制品。該合金鋼為一種新型的Fe-Cr-Al系耐熱鋼，具有較強的耐高溫氧化性能，該合金鋼制成的制品，如襯板，能顯著提高制品在高溫下的耐氧化性能，進而提高了制品的使用壽命。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提供一種耐熱合金鋼，該合金鋼中各元素的質(zhì)量百分比組成為：C0.35％、Cr14％、Si2％、Mo0.6％、Ni6％、Mn2％、B0.01％、Al2-3％及余量Fe。

本發(fā)明還保護一種由上述合金鋼制成的制品，尤其是襯板。

與現(xiàn)有技術(shù)(指宋雨晨所提到的Fe-12％Cr-4％Al-1％Si-0.05％B-0.3％C的新型合金)相比，申請人在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上重新對配方進行優(yōu)化調(diào)整，尤其是對Al的加入量進行了大量的實驗研究，選擇加入3％的Al時，合金鋼不僅在硬度上沒有減小，而且相對原來的抗氧化性能又提高了10倍以上。在襯板使用條件下，對該合金鋼制成的襯板進行熱疲勞測試，在同樣的實驗條件下，經(jīng)過數(shù)次冷熱循環(huán)試驗時，本發(fā)明合金鋼制成的襯板在35次冷熱循環(huán)試驗后才出現(xiàn)裂紋，與現(xiàn)有合金相比，所能承受的循環(huán)次數(shù)提高了10多次，這有助于進一步提高襯板的使用壽命。