专利名称：：一种炉管用高铝耐热钢的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于乙烯裂解炉管以及制氢转化炉管耐热钢，主要工作在高温碳氢气和水蒸气或氢气的混合高压气氛中。
背景技术：
：目前乙烯裂解炉管以及制氢转化炉管所选用的材料都是以HP系列为主，成分为Ni:3337%,Cr:24~27%,Si:1.02.0%,C:0.4%，余量为Fe。随着技术的发展，使得其操作温度逐渐提高，被加热介质的出口温度在840885"C之间，炉管表面温度已达到1100°C。这将对管材的要求进一步提高，尤其是抗高温氧化能力、抗渗碳能力、抗蠕变强度、高温延展性以及制造成本等。现在使用的HP40炉管材料不足之处主要有抗高温氧化性能一般、炉管易发生结焦渗碳以及制造成本高等。以上这些不足使得合金钢的使用寿命下降，而且增加了备件的消耗，降低了生产效率，增加了工人的劳动强度。
发明内容本发明的目的是提供一种一种炉管用高钼耐热钢。本发明是一种炉管用高铝耐热钢，按质量百分数计，其成分为Ni:20~35%，Cr:25%,Al:3~15%，Si:1.5%，C:0.4%,余量为Fe。为使本发明具有良好的综合性能，釆用了沉淀强化理论即以HP40合金为基础，在合金中加铝代替部分的镍。由于铝的加入，在熔炼过程中，它与铁和镍发生相互作用，最终在合金中生成了(Fe，Ni)AI金属间化合物强化相，II:xrJ__1_AL4"日T^r"7人人厶i-、、.HTir.、M丄M,bL厶k,八IW八八tPJW同J巧〃血、WV芏ZfiL、同7血刀于'|土日5。目前使用的HP40Nb-M钢，其抗氧化能力主要依赖于0203氧化膜的形成。但合金表面的a-Cr203膜与基体之间热膨胀系数相差较大，在热应力作用时容易剥落，塑性也差，在炉管表面变形时容易造成裂紋，同时在温度高于90(TC的条件下，易氧化成挥发性的Cr03，挥发引起氧化膜的变薄(这是形成0203膜的合金和涂层只能在100(TC以下使用的主要原因之一)。当在合金中加入铝时，由于生成了Al203氧化膜是不挥发的，比0203具有更好的抗氧化能力和较低的氧化速率，可以用于更高的温度。新合金钢中同时含有铬和铝，由于两者的协同作用，抗氧化的性能将非常明显。在提高材料综合性能的同时，降低了合金的生产成本。具体实施例方式本发明是一种炉管用高铝耐热钢，按质量百分数计，其成分为Ni:2035。/c),Cr:25%，Al:3~15%,Si:1.5%,C:0.4%,余量为Fe。熔炼的合金材料选用低碳Fe-Cr合金，工业镍板，25#钢，电极碳棒，工业铝锭。釆用设备为中频无芯感应炉，在大气中冶炼，无特殊保护措施。铸型为呋喃树脂石英砂型，试块为标准契形状。为增强合金组织的致密性，在试块砂型底部预埋20mm厚的冷铁。本发明的铸态组织基体为Y相加上强度和硬度都很高的(Fe，Ni)Al金属间化合物相，含有少量的碳化铬，形成了良好的铸态组织，具有很好的铸态性能。本发明的铸态性能与HP40性能对比如下表拉伸实验在岛津AT10t万能材料实验机上进行，最大载荷为10吨，拉伸速度2ktf/mm^s;硬度在HBRVU-187.5型布洛维氏光学硬度计上测定，其测试条件为，载荷298N,加载持续时间30s;高温氧化实验是在AZ2000快速升温箱式电炉中进行，温度为1200。C,氧化时间为30小时。<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>从表中可以看出，本发明的室温和高温屈服强度、硬度都比HP40合金髙，同时高温抗氧能力得到明显的提高，其高温氧化增重比原来的合金降低了3倍左右；而合金中由于强化相的生成，使得合金的延伸率有所下降。上述的这些性能指数都是严格按照国家标准来执行的。同时、本发明的新型耐热钢也具有良好的焊接性能。下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。实施例1:按照实际HP40合金炉管的生产工况进行备料、冶炼。所用炉料为低碳Fe-Cr合金，工业镍板，25#钢，电极碳棒，工业铝锭。釆用设备为中频无芯感应炉，在大气中冶炼，无特珠保护措施。釆用铸型为^^喃树脂石英砂型，试块为标准契形状。为增强合金组织的致密性，在试块砂型底部预埋20mm厚的冷铁。按质量百分含量计，Ni:32,Al:3，Cr:25,Si:15,C:0.4,余量为Fe，称取相应的质量，每炉熔炼10Kg。将原料按一定次序装入感应炉中，由于Al在大气中容易受到氧化烧损，因此铝的加入量应考虑烧损量，在最终确定的熔炼工艺下，Al的烧损约为30。/。。将合金加热到70(TC时，保温半小时，使铝完全熔化，很好的与其它熔炼合金接触并发生反应。最终将熔炼温度控制在153(TC、保温20分钟，即出钢浇注。为保证试样组织致密，浇注后应及时用木棒将顶层的氧化膜击碎，以保证冒口在大气压力下充分补缩，预防出现缩孔，待冷却至室温即制得材料。实施例2:按照实际HP40合金炉管的生产工况进行备料、冶炼。所用炉料为低碳Fe-Cr合金，工业镍板，25#钢，电极碳棒，工业铝锭。釆用设备为中频无芯感应炉，在大气中冶炼，无特殊保护措施。釆用铸型为^^t喃树脂石英砂型，试块为标准契形状。为增强合金组织的致密性，在试块砂型底部预埋20mm厚的冷铁。按质量百分含量计，Ni:29,Al:6,Cr:25,Si:1.5,C:0.4，余量为Fe,称取相应的质量，每炉熔炼10Kg。将原料按一定次序装入感应炉中，由于Al在大气中容易受到氧化烧损，因此铝的加入量应考虑烧损量，在最终确定的熔炼工艺下，Al的烧损约为30。/。。将合金加热到70CTC时，保温半小时，使铝完全熔化，很好的与其它熔炼合金接触并发生反应。最终将熔炼温度控制在153CTC、保温20分钟，即出钢浇注。为保证试样组织致密，浇注后应及时用木棒将顶层的氧化膜击碎，以保证冒口在大气压力下充分补缩，预防出现缩孔，待冷却至室温即制得材料。实施例3:按照实际HP40合金炉管的生产工况进行备料、冶炼。所用炉料为低碳Fe-Cr合金，工业镍板，25#钢，电极碳棒，工业铝锭。釆用设备为中频无芯感应炉，在大气中冶炼，无特殊保护措施。釆用铸型为吹喃树脂石英砂型，试块为标准契形状。为增强合金组织的致密性，在试块砂型底部预埋20mm厚的冷铁。按质量百分含量计，Ni:26，Al:9，Cr:25，Si:1.5,C:0.4,余量为Fe，称取相应的质量，每炉熔炼10Kg。将原料按一定次序装入感应炉中，由于Al在大气中容易受到氧化烧损，因此铝的加入量应考虑烧损量，在最终确定的熔炼工艺下，AI的烧损约为30Q/。。将合金加热到70(TC时，保温半小时，使铝完全熔化，很好的与其它熔炼合金接触并发生反应。最终将熔炼温度控制在153(TC、保温20分钟，即出钢浇注。为保证试样组织致密，浇注后应及时用木棒将顶层的氧化膜击碎，以保证冒口在大气压力下充分补缩，预防出现缩孔，待冷却至室温即制得材料。权利要求1、一种炉管用高铝耐热钢，按质量百分数计，其成分为Ni20～35％，Cr25％，Al3～15％，Si1.5％，C0.4％，余量为Fe。全文摘要一种炉管用高铝耐热钢，涉及用于乙烯裂解炉管以及制氢转化炉管耐热钢，主要工作在高温碳氢气和水蒸气或氢气的混合高压气氛中，按质量百分数计，其成分为Ni20～35％，Cr25％，Al3～15％，Si1.5％，C0.4％，余量为Fe；本发明以HP40合金为基础，在合金中加铝代替部分的镍，由于铝的加入，在熔炼过程中，它与铁和镍发生相互作用，最终在合金中生成了(Fe，Ni)Al金属间化合物强化相，从而大大的提高了合金的室温、高温力学性能。文档编号C22C38/40GK101348887SQ200810018320公开日2009年1月21日申请日期2008年5月16日优先权日2008年5月16日发明者刘致远,喇培清,丽曾,王维国,远郝申请人:兰州理工大学