专利名称：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的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种高温合金、采用该合金制造的合金风帽及该合金风帽的制造工艺，特别涉及一种用于循环流化床锅炉领域的高温合金，属于高温合金技术领域。
背景技术：
循环流化床锅炉(CFB锅炉)是一种国内外大力推广应用的新型发电及供热锅炉，其具有燃料适应性广、燃烧充分、负荷调节范围大、调节速度快、对环境污染低、灰渣综合利用率高等特点，因此，CFB 锅炉已成为劣质煤及垃圾燃料能源利用技术的发展方向之一。但是，从我国已投产的CFB锅炉机组运行情况看，CFB锅炉普遍存在承压部件磨损严重、安全稳定性差、连续运行时间短等问题，常被称为“星期炉”或“季度炉”。现有CFB锅炉中风帽的材料以及结构设置是影响CFB锅炉运行水平的重要因素。CFB锅炉中的风帽主要包括布风板风帽(喷嘴)、冷渣器风帽(喷嘴)以及返料阀风帽(喷嘴)等。其中，布风板风帽安装于布风板上，是CFB锅炉的布风装置，用于将一次风高速均匀地送入炉膛，以流化炉内床料，维持炉内气固两相合理流动。常见的CFB锅炉布风板风帽结构形式包括定向“7”型、双向“A”型、多向“钟罩”型和“蘑菇型”等。定向“7”型风帽可以定向吹动床底物料，增加床层底部料层的扰动，有利于排渣，但由于在结构布置上为后排喷口直接对着前排风帽，会造成前排风帽严重的冲蚀磨损。双向“A”型风帽布风较为均匀，不会造成相互间的吹损，但排渣效果较差，而且常会出现漏渣现象(床渣从风帽倒吸入水冷风室)，造成风室积渣、风道堵塞和磨损，夹带床渣的一次风从风帽高速(30-50m/s)吹出时会对风帽产生严重磨损。多向“钟罩”型风帽出风最为均匀，不会漏渣，但流化控制效果较差，定向排渣效果差，喷口较易堵塞造成偏流，同样存在磨损问题。综上所述，现有布风板风帽的结构设置导致其在使用过程中无法避免磨损和高温氧化腐蚀的问题，加之，现有CFB锅炉的风帽材料主要为316、25-20等，该种材料的风帽在位于800 1100°C含硫介质的高温腐蚀、高温氧化和高温冲蚀磨损等恶劣的工况条件下时，抗磨损和抗高温氧化腐蚀的性能较差，从而造成风帽破损，导致一次风不按设计要求吹动，形成无规则射流，引起空气动力场紊乱，不仅影响流化质量，而且又加剧了风帽的磨损，形成恶性循环。风帽的破损常造成电厂锅炉的非计划停炉，不仅影响生产，更造成严重的经济损失。因此，在现有布风板风帽的结构形式下，如何通过改进合金风帽的材料使合金风帽耐高温腐蚀、抗高温氧化以及耐高温冲蚀磨损的性能得以提高，从而提高合金风帽的使用寿命，进而保证CFB锅炉稳定且经济地运行是现有技术还没有解决的技术难题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的用于循环流化床锅炉的合金风帽在高温工况下耐磨性和抗氧化腐蚀性能不高、使用寿命短的缺陷，从而提供一种耐磨性较高、抗氧化腐蚀性能良好且耐磨性能高的高温合金。本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种耐磨性较高、抗氧化腐蚀性能良好且耐磨性能高的合金风帽。本发明要解决的再一个技术问题在于提供一种耐磨性较高、抗氧化腐蚀性能良好且耐磨性能高的合金风帽的制造工艺。为此，本发明提供一种高温合金，其组分以及各组分的重量百分比如下:C0.4 0.6Cr25 29Ni32 36Mo2.3 2.7Mn1.5 1.9Si1.4 1.7Nb1.3 1.6RE0.1 0.3 N0.1 0.3Ti0.1 0.3B0.06 0.1Zr0.1 0.2Fe余量所述高温合金的组分以及各组分的重量百分比如下:C0.4 0.5Cr25 27Ni34 36Mo2.3 2.4Mn1.7 1.9Si1.6 1.7Nb1.3 1.4RE0.1 0.2N0.1 0.2Ti0.1 0.2B0.08 0.1Zr0.15 0.2Fe余量所述高温合金的组分以及各组分的重量百分比如下:C0.5 0.6Cr28 29Ni32 34Mo2.5 2.7Mn1.5 1.6
Si1.4 1.5Nb1.5 1.6RE0.2 0.3N0.2 0.3Ti0.2 0.3B0.06 0.07Zr0.1 0.15Fe余量所述高温合金的组分以及各组分的重量百分比如下:C0.49 0.52Cr26 27Ni33 34Mo2.45 2.55Mn1.55 1.75Si1.45 1.65Nb1.35 1.55RE0.27 0.29N0.1 0.3Ti0.25 0.28B0.07 0.09Zr0.15 0.18Fe余量所述稀土 RE为La和Ce组成的混合稀土。所述混合稀土中La和Ce的比例为1:1。本发明还提供一种采用上述任一一种高温合金制成的合金风帽。所述合金风帽为循环流化床锅炉的布风板风帽。本发明还提供上述任一一种合金风帽的制造工艺，所述制造工艺依次包括如下步骤:在熔炼炉中进行熔炼的步骤；以及在模具中浇铸形成合金的步骤；其中，熔炼时的加料顺序为:镍、铬、碳、铌、锰、钥、硼、硅、钛、锆、氮、稀土，熔炼时的加料时间为:镍、铬、碳在冷炉时加入，铌、锰、钥、硼、钛待熔液熔清时加入，硅、锆、氮、稀土在出炉前加入。加料时，硼、硅、钛、锆、稀土分别以B-Fe、S1-Fe、T1-Fe、Zr-Fe、La-Ce_Fe的形式加入，氮以高氮铬铁和通氮气相结合的方法加`入。在加入B-Fe、Si_Fe、Ti_Fe、Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁时采用高纯石墨罩将B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁压入所述熔炼炉的底部。在通氮气时将所述氮气通入所述熔炼炉的底部。熔炼时采用的所述熔炼炉为中频感应炉。熔炼温度控制在1640 1680°C。所述熔炼步骤中，待炉料全部熔化后，加入造渣材料，使得所述造渣材料覆盖在熔液表面造渣，熔炼结束后，将熔炼炉功率降低至50%，倾炉扒渣。
所述造渣材料为CaO和CaF2的混合物，两者的比例为3:1。所述浇铸步骤中，所述模具由Zr含量> 65%的锆英砂与硅溶胶制备而成。浇铸前，先将所述模具的型壳加热保温至1180°C。浇铸温度控制在1570 1590°C。烧铸时，将所述模具的型壳放入振动器中，米取超声波振动与机械振动相结合的方法浇铸。还包括在浇铸形成合金之后对所述合金进行固溶处理的步骤，所述固溶处理的规范为:1160 1180。。X6h，水淬。还包括在所述固溶处理后对所述合金进行酸洗和喷丸处理的步骤。本发明提供的高温合金、采用该高温合金制造的风帽以及该高温合金的制造工艺具有以下优点:1.本发明 提供的高温合金，包括C、Cr、N1、Mo、Mn、S1、Nb、RE、N、T1、B、Zr等组分，
并且每种组分都经过合理分析并反复试验后选择最适宜的含量，使得合金的各种组分之间达到最优的交互作用效果，试验证明，本发明提供的高温合金的平均硬度、抗高温氧化性能、抗高温腐蚀性能以及耐高温冲蚀性能明显高于25-20钢和316钢，具有较高的高温综合性能。2.本发明提供的采用该高温合金制造的合金风帽，即使位于800 1100°C含硫介质的高温腐蚀、高温氧化和高温冲蚀磨损等恶劣的工况条件下时，由于具有较高的硬度、良好的抗高温氧化性能、抗高温腐蚀性能以及耐高温冲蚀性能，也不至于使得风帽破损，从而提高了循环流化床锅炉的整体运行水平并降低了由于风帽破损造成的经济损失。3.本发明提供合金风帽的制造工艺，所述制造工艺依次包括如下步骤:在熔炼炉中进行熔炼的步骤；以及在模具中浇铸形成合金的步骤；其中，熔炼时的加料顺序为:镍、铬、碳、铌、锰、钥、硼、硅、钛、锆、氮、稀土，熔炼时的加料时间为:镍、铬、碳在冷炉时加入，铌、锰、钥、硼、钛待熔液熔清时加入，硅、锆、氮、稀土在出炉前加入。不同组分采用不同的加入时间以及加入顺序，可以保证本发明的合金风帽的制造工艺具有较高的合金元素收得率，从而保证合金元素之间取得最理想的交互作用效果。4.本发明提供的合金风帽的制造工艺，加料时，硼、硅、钛、锆、稀土分别以B-Fe、S1-Fe, T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe的形式加入，氮以高氮铬铁和通氮气相结合的方法加入，该种方式可以保证最好的合金化效果，从而有利于充分发挥各元素的作用，在高温下获得优异的综合性能。5.本发明提供的合金风帽的制造工艺，在加入B-Fe、S1-Fe、T1-Fe、Zr-Fe,La-Ce-Fe以及高氮铬铁时采用高纯石墨罩将B_Fe、Si_Fe、Ti_Fe、Zr_Fe、La-Ce-Fe以及高氮铬铁压入所述熔炼炉的底部。由于加入的上述材料较轻，极易浮在合金液表面而迅速地被氧化烧损，采用高纯石墨罩将加入的上述材料压入炉底，可以避免加入材料的氧化烧损，使得加入的材料能够真正的提高合金化效果，避免了元素在加入时的烧损浪费问题。6.本发明提供的合金风帽的制造工艺，所述浇铸步骤中，所述模具由Zr含量^ 65%的锆英砂与硅溶胶制备而成。该种模具可以提高浇铸温度改善合金熔液的流动性以及铸件的表面质量。7.本发明提供的合金风帽的制造工艺，浇铸时，将所述模具的型壳放入振动器中，采取超声波振动与机械振动相结合的方法浇铸。由于高合金熔液粘稠、流动性差，容易造成疏松、孔洞等缺陷，所以浇铸时，将模壳放入振动器中，采取超声波振动与机械振动相结合方法浇铸，达到细化晶粒、提高合金致密性、均匀性的目的。8.本发明提供的合金风帽的制造工艺，还包括在浇铸形成合金之后对所述合金进行固溶处理的步骤,所述固溶处理的规范为:1160 1180°C X6h,水淬。进行固溶处理后的合金消除了铸态组织中的枝晶偏析，使部分碳化物、氮化物以及各种金属间化合物重新溶入奥氏体基体中，形成奥氏体+均匀弥散分布的碳化物和氮化物组织。
为了使发明的内容更容易被清楚地理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1为合金风帽铸态金相组织X 200 ；图2为合金风帽固溶处理后的金相组织X 200。
具体实施例方式实施例1本实施提供一种用于制造循环流化床的布风板风帽的合金，其组分以及各组分的含量如下:C0.45Cr25Ni35Mo2.4Mn1.7Si1.5Nb1.5RE0.2 (La 和 Ce 各占 0.1)N0.3Ti0.2B0.1Zr0.15Fe余量采用本实施例提供的上述合金制造循环流化床布风板风帽的工艺依次包括以下步骤:A.在中频感应炉中，将熔炼温度控制在1640°C，进行熔炼，具体为:向中频感应炉中按照先后顺序依次加入镍、铬、碳、铌、锰、钥、硼、硅、钛、锆、氮、稀土，其中，镍、铬、碳在冷炉时加入，铌、锰、钥、硼、钛待熔液熔清时加入，硅、锆、氮、稀土在出炉前加入；加料时，硼、硅、钛、锆、稀土分别以B-Fe、S1-Fe、T1-Fe、Zr-Fe、La-Ce-Fe的形式加入，氮以高氮铬铁和通氮气相结合的方法加入，在加入B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁时采用高纯石墨罩将B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁压入所述熔炼炉的底部，并将所述氮气通入炉底,熔炼过程中，炉料全部熔化后,加入造渣材料CaO和CaF2,比例为3:1，使得所述造渣材料覆盖熔液表面造渣，造渣结束后，将炉子功率降低至50%，倾炉扒渣；B.在浇铸模具中采用蜡模精铸方式浇铸形成合金，具体为:采用的浇铸模具由Zr含量> 65%的锆英砂与硅溶胶采用制备而成，浇铸前，先将所述模具的型壳加热保温至11800C，浇铸时，浇铸温度严格控制在1570°C，并将所述模具的型壳放入振动器中，采取超声波振动与机械振动相结合的方法浇铸形成合金；C.在浇铸形成合金之后对所述合金进行固溶处理，所述固溶处理的规范为:1160 0C X6h，水淬；D.在所述固溶处理后对所述合金进行酸洗和喷丸处理。采用本实施例提供的上述工艺制造形成的布风板风帽具有下列特征效果:(I)在200倍光学电子显微镜下观察，布风板风帽的金相组织由饱和的Y奥氏体基体上均匀弥散分布Cr23C6、NbC、TiC等组成，晶粒细小、组织致密、结构合理，图1为未经过固溶处理的合金风帽的铸态组织，图2为经过固溶处理的合金风帽的铸态组织。(2)布风板风帽的平均硬度值分别是25-20与316钢的1.7和2.5倍左右。(3) IOOO0C>100小时氧化增重试验结果表明，布风板风帽的抗高温氧化性能分别是25-20和316钢的2.3和3.9倍。(4)涂溃质量比为5:5的K2S04+Na2S04饱和水溶液盐，经300°C X30分钟烘干，再进行1000°C、100小时高温腐蚀试验，结果表明，布风板风帽的抗高温腐蚀性能比25-20钢约提高2.3倍。(5)在气流温度900°C，气流速度45m.s-1，磨粒尺寸150-180 μ m，磨粒质量IOOOg,磨粒形态及种类为多角形刚玉砂进行冲饰磨损试验，布风板风帽的冲蚀磨损机理为犁削作用、切削作用和挤压成片作用，表现为塑性冲蚀磨损特征，不论是高冲击角还是低冲击角，其耐高温冲蚀性能明显优于316和25-20钢；60°冲击角时，其冲蚀抗力约为316和25-20钢的4.9倍和3.9倍。实施例2本实施提供一种用于制造循环流化床的布风板风帽的合金，其组分以及各组分的含量如下:C0.50Cr27Ni33Mo 2.5Mn1.75Si1.7Nb1.4RE0.27 (La 和 Ce 各占 0.135)N0.25Ti0.3B0.09
Zr0.1Fe余量采用本实施例提供的上述合金制造循环流化床布风板风帽的工艺依次包括以下步骤:A.在中频感应炉中，将熔炼温度控制在1660°C，进行熔炼，具体为:向中频感应炉中按照先后顺序依次加入镍、铬、碳、铌、锰、钥、硼、硅、钛、锆、氮、稀土，其中，镍、铬、碳在冷炉时加入，铌、锰、钥、硼、钛待熔液熔清时加入，硅、锆、氮、稀土在出炉前加入；加料时，硼、硅、钛、锆、稀土分别以B-Fe、S1-Fe、T1-Fe、Zr-Fe、La-Ce-Fe的形式加入，氮以高氮铬铁和通氮气相结合的方法加入，在加入B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁时采用高纯石墨罩将B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁压入所述熔炼炉的底部，并将所述氮气通入炉底,熔炼过程中，炉料全部熔化后,加入造渣材料CaO和CaF2,比例为3:1，使得所述造渣材料覆盖熔液表面造渣，造渣结束后，将炉子功率降低至50%，倾炉扒渣；B.在浇铸模具中采用蜡模精铸方式浇铸形成合金，具体为:采用的浇铸模具由Zr含量> 65%的锆英砂与硅溶胶采用制备而成，浇铸前，先将所述模具的型壳加热保温至11800C，浇铸时，浇铸温度严格控制在1580°C，并将所述模具的型壳放入振动器中，采取超声波振动与机械振动相结合的方法浇铸形成合金；C.在浇铸形成合金之后对所述合金进行固溶处理，所述固溶处理的规范为:1170。。X6h，水淬;D.在所 述固溶处理后对所述合金进行酸洗和喷丸处理。采用本实施例提供的上述工艺制造形成的布风板风帽具有下列特征效果:(I)在200倍光学电子显微镜下观察，布风板风帽的金相组织由饱和的Y奥氏体基体上均匀弥散分布Cr23C6、NbC, TiC等组成，晶粒细小、组织致密、结构合理。(2)布风板风帽的平均硬度值分别是25-20与316钢的1.8和2.6倍左右。(3) IOOO0C>100小时氧化增重试验结果表明，布风板风帽的抗高温氧化性能分别是25-20和316钢的2.2和3.8倍。(4)涂溃质量比为5:5的K2S04+Na2S04饱和水溶液盐，经300°C X30分钟烘干，再进行1000°C、100小时高温腐蚀试验，结果表明，布风板风帽的抗高温腐蚀性能比25-20钢约提高2.4倍。(5)在气流温度900°C，气流速度45m.s_l，磨粒尺寸150-180 μ m，磨粒质量IOOOg,磨粒形态及种类为多角形刚玉砂进行冲饰磨损试验，布风板风帽的冲蚀磨损机理为犁削作用、切削作用和挤压成片作用，表现为塑性冲蚀磨损特征，不论是高冲击角还是低冲击角，其耐高温冲蚀性能明显优于316和25-20钢；60°冲击角时，其冲蚀抗力约为316和25-20钢的5倍和4倍。实施例3本实施提供一种用于制造循环流化床的布风板风帽的合金，其组分以及各组分的含量如下:C0.55Cr28
Ni32Mo2.6Mn1.6Si1.6Nb1.6RE0.3 (La 和 Ce 各占 0.15)N0.2Ti0.25B0.085Zr0.2
Fe余量采用本实施例提供的上述合金制造循环流化床布风板风帽的工艺依次包括以下步骤:A.在中频感应炉中，将熔炼温度控制在1680°C，进行熔炼，具体为:向中频感应炉中按照先后顺序依次加入镍、铬、碳、铌、锰、钥、硼、硅、钛、锆、氮、稀土，其中，镍、铬、碳在冷炉时加入，铌、锰、钥、硼、钛待熔液熔清时加入，硅、锆、氮、稀土在出炉前加入；加料时，硼、硅、钛、锆、稀土分别以B-Fe、S1-Fe、T1-Fe、Zr-Fe、La-Ce-Fe的形式加入，氮以高氮铬铁和通氮气相结合的方法加入，在加入B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁时采用高纯石墨罩将B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁压入所述熔炼炉的底部，并将所述氮气通入炉底,熔炼过程中，炉料全部熔化后,加入造渣材料CaO和CaF2,比例为3:1，使得所述造渣材料覆盖熔液表面造渣，造渣结束后，将炉子功率降低至50%，倾炉扒渣；B.在浇铸模具中采用蜡模精铸方式浇铸形成合金，具体为:采用的浇铸模具由Zr含量> 65%的锆英砂与硅溶胶采用制备而成，浇铸前，先将所述模具的型壳加热保温至1180°C，浇铸时，浇铸温度严格控制在1590°C，并将所述模具的型壳放入振动器中，采取超声波振动与机械振动相结合的方法浇铸形成合金；C.在浇铸形成合金之后对所述合金进行固溶处理，所述固溶处理的规范为:1180 0C X6h，水淬;D.在所述固溶处理后对所述合金进行酸洗和喷丸处理。采用本实施例提供的上述工艺制造形成的布风板风帽具有下列特征效果:(I)在200倍光学电子显微镜下观察，布风板风帽的金相组织由饱和的Y奥氏体基体上均匀弥散分布Cr23C6、NbC, TiC等组成，晶粒细小、组织致密、结构合理。(2)布风板风帽的平均硬度值分别是25-20与316钢的1.9和2.7倍左右。(3) IOOO0C>100小时氧化增重试验结果表明，布风板风帽的抗高温氧化性能分别是25-20和316钢的2.1和3.7倍。(4)涂溃质量比为5:5的K2S04+Na2S04饱和水溶液盐，经300°C X30分钟烘干，再进行1000°C、100小时高温腐蚀试验，结果表明，布风板风帽的抗高温腐蚀性能比25-20钢约提高2.2倍。(5)在气流温度900°C，气流速度45m.s_l，磨粒尺寸150-180 μ m，磨粒质量IOOOg,磨粒形态及种类为多角形刚玉砂进行冲饰磨损试验，布风板风帽的冲蚀磨损机理为犁削作用、切削作用和挤压成片作用，表现为塑性冲蚀磨损特征，不论是高冲击角还是低冲击角，其耐高温冲蚀性能明显优于316和25-20钢；60°冲击角时，其冲蚀抗力约为316和25-20钢的5.1倍和4.1倍。实施例4本实施提供一种用于制造循环流化床的布风板风帽的合金，其组分以及各组分的含量如下:C0.4Cr26Ni36Mo2.45Mn1.65Si1.55
Nb1.35RE0.28 (La 和 Ce 各占 0.14)N0.17Ti0.27B0.08Zr0.17Fe余量采用本实施例提供的上述合金制造循环流化床布风板风帽的工艺依次包括以下步骤:A.在中频感应炉中，将熔炼温度控制在1670°C，进行熔炼，具体为:向中频感应炉中按照先后顺序依次加入镍、铬、碳、铌、锰、钥、硼、硅、钛、锆、氮、稀土，其中，镍、铬、碳在冷炉时加入，铌、锰、钥、硼、钛待熔液熔清时加入，硅、锆、氮、稀土在出炉前加入；加料时，硼、硅、钛、锆、稀土分别以B-Fe、S1-Fe、T1-Fe、Zr-Fe、La-Ce-Fe的形式加入，氮以高氮铬铁和通氮气相结合的方法加入，在加入B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁时采用高纯石墨罩将B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁压入所述熔炼炉的底部，并将所述氮气通入炉底,熔炼过程中，炉料全部熔化后,加入造渣材料CaO和CaF2,比例为3:1，使得所述造渣材料覆盖熔液表面造渣，造渣结束后，将炉子功率降低至50%，倾炉扒渣；B.在浇铸模具中采用蜡模精铸方式浇铸形成合金，具体为:采用的浇铸模具由Zr含量> 65%的锆英砂与硅溶胶采用制备而成，浇铸前，先将所述模具的型壳加热保温至11800C，浇铸时，浇铸温度严格控制在1580°C，并将所述模具的型壳放入振动器中，采取超声波振动与机械振动相结合的方法浇铸形成合金；C.在浇铸形成合金之后对所述合金进行固溶处理，所述固溶处理的规范为:1170。。X6h，水淬;D.在所述固溶处理后对所述合金进行酸洗和喷丸处理。采用本实施例提供的上述工艺制造形成的布风板风帽具有下列特征效果:
(I)在200倍光学电子显微镜下观察，布风板风帽的金相组织由饱和的Y奥氏体基体上均匀弥散分布Cr23C6、NbC, TiC等组成，晶粒细小、组织致密、结构合理。(2)布风板风帽的平均硬度值分别是25-20与316钢的1.8和2.6倍左右。(3) IOOO0C>100小时氧化增重试验结果表明，布风板风帽的抗高温氧化性能分别是25-20和316钢的2.3和3.8倍。(4)涂溃质量比为5:5的K2S04+Na2S04饱和水溶液盐，经300°C X30分钟烘干，再进行1000°C、100小时高温腐蚀试验，结果表明，布风板风帽的抗高温腐蚀性能比25-20钢约提高2.4倍。(5)在气流温度900°C，气流速度45m.s-1，磨粒尺寸150-180 μ m，磨粒质量IOOOg,磨粒形态及种类为多角形刚玉砂进行冲饰磨损试验，布风板风帽的冲蚀磨损机理为犁削作用、切削作用和挤压成片作用，表现为塑性冲蚀磨损特征，不论是高冲击角还是低冲击角，其耐高温冲蚀性能明显优于316和25-20钢；60°冲击角时，其冲蚀抗力约为316和25-20钢的4.9倍和4.0倍。实施例5本实施提供一种用于制造循环流化床的布风板风帽的合金，其组分以及各组分的含量如下:C0.49Cr26.5Ni34.5`Mo2.7Mn1.9Si1.65Nb1.55RE0.29 (La 和 Ce 各占 0.145)N0.1Ti0.15B0.065Zr0.16Fe余量采用本实施例提供的上述合金制造循环流化床布风板风帽的工艺依次包括以下步骤:A.在中频感应炉中，将熔炼温度控制在1680°C，进行熔炼，具体为:向中频感应炉中按照先后顺序依次加入镍、铬、碳、铌、锰、钥、硼、硅、钛、锆、氮、稀土，其中，镍、铬、碳在冷炉时加入，铌、锰、钥、硼、钛待熔液熔清时加入，硅、锆、氮、稀土在出炉前加入；加料时，硼、硅、钛、锆、稀土分别以B-Fe、S1-Fe、T1-Fe、Zr-Fe、La-Ce-Fe的形式加入，氮以高氮铬铁和通氮气相结合的方法加入，在加入B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁时采用高纯石墨罩将B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁压入所述熔炼炉的底部，并将所述氮气通入炉底,熔炼过程中，炉料全部熔化后,加入造渣材料CaO和CaF2,比例为3:1，使得所述造渣材料覆盖熔液表面造渣，造渣结束后，将炉子功率降低至50%，倾炉扒渣；B.在浇铸模具中采用蜡模精铸方式浇铸形成合金，具体为:采用的浇铸模具由Zr含量> 65%的锆英砂与硅溶胶采用制备而成，浇铸前，先将所述模具的型壳加热保温至11800C，浇铸时，浇铸温度严格控制在1590°C，并将所述模具的型壳放入振动器中，采取超声波振动与机械振动相结合的方法浇铸形成合金；C.在浇铸形成合金之后对所述合金进行固溶处理，所述固溶处理的规范为:1180 0C X6h，水淬;D.在所述固溶处理后对所述合金进行酸洗和喷丸处理。采用本实施例提供的上述工艺制造形成的布风板风帽具有下列特征效果:(I)在200倍光学电子显微镜下观察，布风板风帽的金相组织由饱和的Y奥氏体基体上均匀弥散分布Cr23C6、NbC, TiC等组成，晶粒细小、组织致密、结构合理。(2)布风板风帽的平均硬度值分别是25-20与316钢的1.9和2.7倍左右。(3) IOOO0C>100小时氧化增重试验结果表明，布风板风帽的抗高温氧化性能分别是25-20和316钢的2.1和3.7倍。(4)涂溃质量比为5:5的K2S04+Na2S04饱和水溶液盐，经300°C X30分钟烘干，再进行1000°C、100小时高温腐蚀试验，结果表明，布风板风帽的抗高温腐蚀性能比25-20钢约提高2.2倍。(5)布风板风帽的 冲蚀磨损机理为犁削作用、切削作用和挤压成片作用，表现为塑性冲蚀磨损特征,不论是高冲击角还是低冲击角,其耐高温冲蚀性能明显优于316和25-20钢；60°冲击角时，其冲蚀抗力约为316和25-20钢的5.1倍和4.1倍。实施例6本实施提供一种用于制造循环流化床的布风板风帽的合金，其组分以及各组分的含量如下:C0.52Cr27.5Ni34Mo2.3Mn1.5Si1.45Nb1.45RE0.15 (La 和 Ce 各占 0.075)N0.12Ti0.1B0.06Zr0.18Fe余量采用本实施例提供的上述合金制造循环流化床布风板风帽的工艺依次包括以下步骤:A.在中频感应炉中，将熔炼温度控制在1680°C，进行熔炼，具体为:向中频感应炉中按照先后顺序依次加入镍、铬、碳、铌、锰、钥、硼、硅、钛、锆、氮、稀土，其中，镍、铬、碳在冷炉时加入，铌、锰、钥、硼、钛待熔液熔清时加入，硅、锆、氮、稀土在出炉前加入；加料时，硼、硅、钛、锆、稀土分别以B-Fe、S1-Fe、T1-Fe、Zr-Fe、La-Ce-Fe的形式加入，氮以高氮铬铁和通氮气相结合的方法加入，在加入B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁时采用高纯石墨罩将B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁压入所述熔炼炉的底部，并将所述氮气通入炉底,熔炼过程中，炉料全部熔化后,加入造渣材料CaO和CaF2,比例为3:1，使得所述造渣材料覆盖熔液表面造渣，造渣结束后，将炉子功率降低至50%，倾炉扒渣；B.在浇铸模具中采用蜡模精铸方式浇铸形成合金，具体为:采用的浇铸模具由Zr含量> 65%的锆英砂与硅溶胶采用制备而成，浇铸前，先将所述模具的型壳加热保温至11800C，浇铸时，浇铸温度严格控制在1590°C，并将所述模具的型壳放入振动器中，采取超声波振动与机械振动相结合的方法浇铸形成合金；C.在浇铸形成合金之后对所述合金进行固溶处理，所述固溶处理的规范为:1180 0C X6h，水淬;D.在所述固溶处理后对所述合金进行酸洗和喷丸处理。采用本实施例 提供的上述工艺制造形成的布风板风帽具有下列特征效果:(I)在200倍光学电子显微镜下观察，布风板风帽的金相组织由饱和的Y奥氏体基体上均匀弥散分布Cr23C6、NbC, TiC等组成，晶粒细小、组织致密、结构合理。(2)布风板风帽的平均硬度值分别是25-20与316钢的1.9和2.7倍左右。(3) IOOO0C>100小时氧化增重试验结果表明，布风板风帽的抗高温氧化性能分别是25-20和316钢的2.2和3.8倍。(4)涂溃质量比为5:5的K2S04+Na2S04饱和水溶液盐，经300°C X30分钟烘干，再进行1000°C、100小时高温腐蚀试验，结果表明，布风板风帽的抗高温腐蚀性能比25-20钢约提高2.3倍。(5)在气流温度900°C，气流速度45m.s-l，磨粒尺寸150-180 μ m，磨粒质量IOOOg,磨粒形态及种类为多角形刚玉砂进行冲饰磨损试验，布风板风帽的冲蚀磨损机理为犁削作用、切削作用和挤压成片作用，表现为塑性冲蚀磨损特征，不论是高冲击角还是低冲击角，其耐高温冲蚀性能明显优于316和25-20钢；60°冲击角时，其冲蚀抗力约为316和25-20钢的5.1倍和4.0倍。实施例7本实施提供一种用于制造循环流化床的布风板风帽的合金，其组分以及各组分的含量如下:C0.6Cr29Ni33.5Mo2.55Mn1.55Si1.4Nb1.3 (La 和 Ce 各占 0.65)
RE0.3N0.1Ti0.28B0.07Zr0.19Fe余量采用本实施例提供的上述合金制造循环流化床布风板风帽的工艺依次包括以下步骤:A.在中频感应炉中，将熔炼温度控制在1680°C，进行熔炼，具体为:向中频感应炉中按照先后顺序依次加入镍、铬、碳、铌、锰、钥、硼、硅、钛、锆、氮、稀土，其中，镍、铬、碳在冷炉时加入，铌、锰、钥、硼、钛待熔液熔清时加入，硅、锆、氮、稀土在出炉前加入；加料时，硼、硅、钛、锆、稀土分别以B-Fe、S1-Fe、T1-Fe、Zr-Fe、La-Ce-Fe的形式加入，氮以高氮铬铁和通氮气相结合的方法加入，在加入B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁时采用高纯石墨罩将B-Fe、S1-Fe、T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁压入所述熔炼炉的底部，并将所述氮气通入炉底,熔炼过程中，炉料全部熔化后,加入造渣材料CaO和CaF2,比例为3:1，使得所述造渣材料覆盖熔液表面造渣，造渣结束后，将炉子功率降低至50%，倾炉扒渣；
B.在浇铸模具中采用蜡模精铸方式浇铸形成合金，具体为:采用的浇铸模具由Zr含量> 65%的锆英砂与硅溶胶采用制备而成，浇铸前，先将所述模具的型壳加热保温至11800C，浇铸时，浇铸温度严格控制在1590°C，并将所述模具的型壳放入振动器中，采取超声波振动与机械振动相结合的方法浇铸形成合金；C.在浇铸形成合金之后对所述合金进行固溶处理，所述固溶处理的规范为:1180 0C X6h，水淬;D.在所述固溶处理后对所述合金进行酸洗和喷丸处理。采用本实施例提供的上述工艺制造形成的布风板风帽具有下列特征效果:(I)在200倍光学电子显微镜下观察，布风板风帽的金相组织由饱和的Y奥氏体基体上均匀弥散分布Cr23C6、NbC, TiC等组成，晶粒细小、组织致密、结构合理。(2)布风板风帽的平均硬度值分别是25-20与316钢的1.8和2.6倍左右。(3) IOOO0C>100小时氧化增重试验结果表明，布风板风帽的抗高温氧化性能分别是25-20和316钢的2.2和3.8倍。(4)涂溃质量比为5:5的K2S04+Na2S04饱和水溶液盐，经300°C X30分钟烘干，再进行1000°C、100小时高温腐蚀试验，结果表明，布风板风帽的抗高温腐蚀性能比25-20钢约提高2.2倍。(5)在气流温度900°C，气流速度45m.s-1，磨粒尺寸150-180 μ m，磨粒质量IOOOg,磨粒形态及种类为多角形刚玉砂进行冲饰磨损试验，布风板风帽的冲蚀磨损机理为犁削作用、切削作用和挤压成片作用，表现为塑性冲蚀磨损特征，不论是高冲击角还是低冲击角，其耐高温冲蚀性能明显优于316和25-20钢；60°冲击角时，其冲蚀抗力约为316和25-20钢的5.0倍和4.1倍。由上述实施例可以看出，本发明提供的高温合金的硬度、抗高温氧化性能、抗腐蚀性能以及抗磨损性能明显优于现有技术中使用的20-25钢以及316钢，具有较高的高温综合性能。上述实施例中的“熔清表示完全溶解，并达到良好的流动状态。上述实施例中的闻纯石墨罩是指含碳量>99.9%的石墨罩。上述实施例中的“熔炼结束:指各种物料熔解并达到相互融合效果的状态。上述实施例只是为清楚的说明本发明提供的高温合金以及该高温合金的制造工艺所做的举例，并不用于限定本发明。在本发明的主要发明目的的指引下，本领域技术人员可以根据以下设计思路对本发明的上述是实施例进行多种变形，而在该设计思路下所做变形形成的技术方案，都在本发明的保护范围之内。值得说明的是，本发明的合金元素以及其含量在选择时，综合考虑了合金元素之间的相互作用、交互影响，以及不同的作用对合金的不同性能的同向或者反向影响，通过了大量的试验进行论证，具有较好的综合力学性能。具体来说:本发明提供的高温合金，力口入碳，碳是形成、稳定和扩大奥氏体区的元素，其形成奥氏体的能力高出镍许多倍，这对提高抗腐蚀性能有利，碳一方面作为一种间隙元素可以通过固溶强化显著提高奥氏体型钢的强度，另一方面与强碳化物形成元素(Cr、Mo、Nb、Ti等)生成碳化物，提高弥散强化的作用，但会使碳含量明显下降，因此，考虑到碳与其他合金元素的交互作用，将碳含量设计为
0.4 0.6%较合理，能够大大提高合金的强度；加入铬，一方面使铁基固溶体的电极电位提高，且铬吸收铁的电子使铁钝化，另一方面使固溶体中溶入足够高的铬元素以提高基体组织的耐温性和耐腐蚀性，再一方面铬作为碳化物形成元素形成一定数量的碳化物以提高合金的高温硬度和耐磨性，考虑到铬与其他元素，尤其是铁元素和碳元素的交互作用，加入含量为25-29%的铬元素，大大提高了合金的抗蚀性能；加入镍，镍是形成奥氏体的重要合金化元素，添加镍，一方面，当镍足够高时O 30%)合金的耐蚀性、耐温性和韧塑性得到显著改善，但会降低合金的硬度，另一方面，镍与铬共同作用可使合金的耐温性、耐腐蚀性和工艺性能得到进一步的提高，综合考虑到镍与铬等合金元素交互作用后，对合金的硬度和耐腐蚀性能的反向影响，为了获得整体性能较佳的力学性能，多次试验证明，宜将镍的含量设计为32 36% ;加入钥，钥进入固溶体中不仅可以提高材料的耐蚀性能，还可明显提高红硬性和耐磨性，进入碳化物中可以改善碳化物形态和稳定性，起到弥散强化的作用，综合考虑钥与其它元素的相互作用，本方案设计的钥含量为2.3 2.7% ;在本发明中，加入锰，锰代替了铬镍合金中的镍，增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温，锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一，锰还可以改善钢液的流动性，提闻材料强度；加入银、钦和错，提闻了合金的抗晶间腐蚀能力，细化晶粒，提闻强度和硬度，但是，钛、锆加入过多会造成铸态组织疏松，并且钛、锆和铌都是强碳化物形成元素，与碳交互作用，但是含量过高时会使碳化铬的含量明显下降，因此，在综合考虑它们与其他元素交互作用后以及对于合金性能的不同影响后，本发明的合金中对其进行了适量设计；稀土含量设计为以0.1 0.3%，稀土是钢中净化元素，冶炼时加少量稀土就可以消除合金中的氧、硫、氧化物 、夹杂物、氢气泡等，减少组织偏析和裂纹；改善晶界状态，提高晶界强度；提高合金的抗高温氧化性和表面稳定性；还可以明显改善工艺性能，如铸造和锻造性能，RE的加入量以0.1 0.3%为佳；氮含量为0.1%-0.3%，氮是稳定奥氏体元素，其作用程度比镍还要大，这对提高组织的耐温性和耐蚀性有利；氮在固溶体中的固溶度约为碳的两倍，起固溶强化的作用；氮还可以与钛、铌等元素形成细小的氮化物，起到弥散强化作用，氮含量为0.1%-0.3%时可以达到上述效果；硅和硼的含量分别设计为1.4 1.7%和0.06
0.1，硅提高钢液的流动性，改善铸造性能，但硅是铁素体形成元素，因此加入量不宜过高，硼主要存在于晶界上，增加晶界的结合力，加少量的硼可以改变界面能量，使晶界处的应力得到松弛，有利于延缓晶界裂纹度，可改善铸造性能，但硼会形成低熔点共晶体，并易在晶界上形成硬而脆的化合物，降低材料的热加工性和塑性，应严格限制加入量，考虑到与其它元素的交互作用，将Si和B分别设计为1.4 1.7%和0.06 0.1。显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的 保护范围之中。
权利要求
1.一种高温合金，其特征在于:其组分以及各组分的重量百分比如下: C0.4 0.6 Cr25 29 Ni32 36 Mo2.3 2.7 Mn1.5 1.9 Si1.4 1.7 Nb1.3 1.6 RE0.1 0.3 N0.1 0.3 Ti0.1 0.3 B0.06 0.1 Zr0.1 0.2 Fe余量。
2.根据权利要求1 所述的高温合金，其特征在于:其组分以及各组分的重量百分比如下: C0.4 0.5 Cr25 27 Ni34 36 Mo2.3 2.4 Mn1.7 1.9 Si1.6 1.7 Nb1.3 1.4 RE0.1 0.2 N0.1 0.2 Ti0.1 0.2 B0.08 0.1 Zr0.15 0.2 Fe余量。
3.根据权利要求1所述的高温合金，其特征在于:其组分以及各组分的重量百分比如下: C0.5 0.6 Cr28 29 Ni32 34 Mo2.5 2.7 Mn1.5 1.6 Si1.4 1.5 Nb1.5 1.6 RE0.2 0.3N0.2 0.3 Ti0.2 0.3 B0.06 0.07 Zr0.1 0.15 Fe余量。
4.根据权利要求1所述的高温合金，其特征在于:其组分以及各组分的重量百分比如下: C0.49 0.52 Cr26 27 Ni33 34 Mo2.45 2.55 Mn1.65 1.75 Si1.55 1.65 Nb1.45 1.55 RE0.27 0.29 N0.15 0.25 Ti0.25 0.28 B0.07-0.09 Zr0.15 0.18 Fe余量。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高温合金，其特征在于:所述稀土RE为La和Ce组成的混合稀土。
6.根据权利要求5所述的高温合金，其特征在于:所述混合稀土中La和Ce的比例为1:1。
7.一种合金风帽，其特征在于:所述合金风帽采用权利要求1-6中任一项所述的高温合金制成。
8.根据权利要求7所述的合金风帽，其特征在于:所述合金风帽为循环流化床锅炉的布风板风帽。
9.权利要求6或7中任一项所述的合金风帽的制造工艺，依次包括如下步骤: 在熔炼炉中进行熔炼的步骤；以及 在模具中浇铸形成合金风帽的步骤； 其特征在于:熔炼时的加料顺序为:镍、铬、碳、铌、锰、钥、硼、硅、钛、锆、氮、稀土，熔炼时的加料时间为:镍、铬、碳在冷炉时加入，铌、锰、钥、硼、钛待熔清时加入，硅、锆、氮、稀土在出炉前加入。
10.根据权利要求9所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:加料时，硼、娃、钛、错、稀土分别以B-Fe、S1-Fe、T1-Fe、Zr-Fe、La-Ce-Fe的形式加入，氮以高氮铬铁和通氮气相结合的方法加入。
11.根据权利要求10所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:在加入B-Fe、S1-Fe,T1-Fe, Zr-Fe, La-Ce-Fe以及高氮铬铁时采用高纯石墨罩将B_Fe、S1-Fe, T1-Fe, Zr-Fe,La-Ce-Fe以及高氮铬铁压入所述熔炼炉的底部。
12.根据权利要求10或11所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:在通氮气时将所述氮气通入所述熔炼炉的底部。
13.根据权利要求9-12中任一项所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:熔炼时采用的所述熔炼炉为中频感应炉。
14.根据权利要求9-13中任一项所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:熔炼温度控制在1640 1680。。。
15.根据权利要求9-14中任一项所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:所述熔炼步骤中，待炉料全部熔化后，加入造渣材料，使得所述造渣材料覆盖在熔液表面造渣，熔炼结束后，将熔炼炉功率降低至50%，倾炉扒渣。
16.根据权利要求15所述的高温合金的制造工艺，其特征在于:所述造渣材料为CaO和CaF2的混合物，两者的比例为3:1。
17.根据权利要求9-16中任一项所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:所述浇铸步骤中，所述模具由Zr含量> 65%的锆英砂与硅溶胶制备而成。
18.根据权利要 求9-17中任一项所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:浇铸前，先将所述模具的型壳加热保温至1180°C。
19.根据权利要求9-18中任一项所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:浇铸温度控制在1570 1590。。。
20.根据权利要求9-19中任一项所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:浇铸时，将所述模具的型壳放入振动器中，采取超声波振动与机械振动相结合的方法浇铸。
21.根据权利要求9-20中任一项所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:还包括在浇铸形成合金风帽之后对所述合金风帽进行固溶处理的步骤，所述固溶处理的规范为:1160 11800C X6h，水淬。
22.根据权利要求21所述的合金风帽的制造工艺，其特征在于:还包括在所述固溶处理后对所述合金进行酸洗和喷丸处理的步骤。
全文摘要
本发明提供的高温合金，包括C、Cr、Ni、Mo、Mn、Si、Nb、RE、N、Ti、B、Zr等组分,并且每种组分都经过合理分析并反复试验后选择最适宜的含量,使得合金的各种组分之间达到最优的交互作用效果,试验证明，本发明提供的高温合金的平均硬度、抗高温氧化性能、抗高温腐蚀性能以及耐高温冲蚀性能明显高于25-20钢和316钢，具有较高的高温综合性能。
文档编号C22C33/06GK103173692SQ201310124198
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者刘少光, 刘沁昱 申请人:刘少光