本发明专利技术涉及能源电力领域，具体为一种电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢及其制备方法。按重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.2～0.5％，Si 1.5～2.5％，Mn 6.0～13.0％，Cr 15.0～25.0％，Ni 1.0～5.0％，Mo 0.1～1.0％，V 0.05～0.50％，Nb 0.05～0.50％，N 0.2～0.6％，RE 0.005～0.5％，余量为Fe。该高温耐磨稀土耐热钢通过C、N共合金化和V、Nb微合金化产生强烈的固溶强化和析出强化作用，提升风帽的初始强度；借助稀土微合金化稳定高温组织，降低高温强度衰减速率，降低风帽高温磨损和变形。并且，采用中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和壳型精密铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的风帽铸件，能够有效解决风帽高温粉尘磨损严重等技术问题。决风帽高温粉尘磨损严重等技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢及其制备方法
[0001]本专利技术涉及能源电力领域，具体为一种电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢及其制备方法。
技术介绍
[0002]循环流化床作为清洁高效的发电技术，在火力发电锅炉上得到了广泛应用。循环流化床的布风装置，主要由支撑板、风帽、风室和排渣管组成。其中，风帽位于燃烧环境最恶劣的地方，长期受到燃料燃烧的高温(900～1000℃)热影响以及高浓度的煤粉冲刷，容易出现高温磨损、变形等问题。因此，风帽的高温耐磨性能直接决定了流化床能否安全稳定运行。
[0003]为了满足严苛的性能要求，风帽的常用选材一般为Cr
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Ni型奥氏体耐热不锈钢，如2520系列耐热不锈钢。近年来，电站锅炉向高参数和大型化方向发展，对风帽的服役性能提出了更高的要求。因此，如何提高风帽的高温强度和耐磨损能力，延长服役寿命，降低维修和更换成本，成为流化床风帽亟待解决的技术问题。然而，目前关于流化床风帽的专利大多集中于结构优化方面，如：中国专利技术专利CN2690749Y、CN102537946A等。虽然中国专利技术专利CN1699826A公布了一种微孔材料制作的镶嵌多孔段型风帽，但只考虑了风帽装卸和漏灰问题，并且成本较高，不能从根本上解决风帽的耐高温磨损问题。因此，通过合金体系优化，开发新型耐热钢材料，大幅提升耐高温磨损性能，同时降低材料成本，对电站流化床风帽服役寿命的延长和生产成本的降低显得越来越迫切。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢及其制备方法，通过C、N共合金化与V、Nb、RE微合金化，提升高温强度和高温耐磨性能，解决传统高Cr
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高Ni耐热钢强度不足、磨损严重的技术难题，并且具有较低的合金成本，从而大幅提升流化床的生产效率，降低生产成本。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢，以重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.2～0.5％，Si 1.5～2.5％，Mn 6.0～13.0％，Cr 15.0～25.0％，Ni 1.0～5.0％，Mo 0.1～1.0％，V 0.05～0.50％，Nb 0.05～0.50％，N 0.2～0.6％，RE 0.005～0.5％，余量为Fe。
[0007]所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢，以重量百分比计，采用C、N共合金化，C+N＝0.50～0.90％；采用RE、V、Nb微合金化，RE＝0.005～0.050％，V＝0.05～0.30％，Nb＝0.05～0.20％。
[0008]所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢，以重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.35～0.45％，Si 1.8～2.3％，Mn 7.0～11.0％，Cr 18.0～24.0％，Ni 1.5～
4.0％，Mo 0.3～0.8％，V 0.05～0.25％，Nb 0.05～0.15％，N 0.3～0.45％，RE 0.015～0.035％，余量为Fe。
[0009]所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢，1000℃高温抗拉强度≥100MPa，用于电站流化床风帽，服役超过12个月，电站流化床风帽的送风孔不发生明显磨损和变形现象。
[0010]所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢的制备方法，采用中频炉冶炼，通过中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和壳型精密铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的风帽铸件，具体包括如下步骤：
[0011](1)钢水熔炼：采用中频炉熔炼钢水，以废钢、中间合金和纯金属作为原材料，优先加入废钢和元素不易烧损的中间合金或纯金属，待炉料全部熔化后加入铝进行预脱氧；
[0012](2)Si、Mn合金化：预脱氧后，依次加入硅铁或金属硅和电解锰进行Si、Mn合金化，熔清后，采用硅钙合金进行充分脱氧；
[0013](3)氮合金化：锰合金化后，钢水升温至≥1580℃，分批次陆续加入含氮合金，待钢水不翻腾≥2分钟后再加入下一次，每次间隔时间≥3分钟；
[0014](4)V、Nb微合金化：钢水终脱氧后，出钢前≤10分钟，加入钒铁和铌铁进行V、Nb微合金化，当钢水成分和温度均符合要求时，开始出钢；
[0015](5)稀土处理：在出钢过程中采用高纯稀土金属进行稀土处理，将高纯稀土金属制成0.1～1.5kg的小块，放入钢包底部，出钢时通过钢水冲洗将稀土金属熔化，并在钢包中混合均匀；
[0016](6)壳型铸造：浇注温度1500～1550℃，平稳快速浇注，浇注完成后≤30min，风帽铸件连同型壳入水快速冷却至室温。
[0017]所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(1)和(5)中，钢水冶炼和浇注使用的中频炉和钢包，均采用中性或碱性打结料制作炉衬和包衬。
[0018]所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(3)中，氮合金化采用的含氮合金破碎至100mm以下，并在400～800℃预热。
[0019]所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(3)后，根据钢水在线检测成分，最终调整至目标成分。
[0020]所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(5)中，稀土处理采用的高纯稀土金属为全氧含量T.O≤300ppm的金属镧、金属铈或者镧铈混合金属，稀土元素含量99wt％以上，稀土处理前钢水中全氧含量T.O≤60ppm。
[0021]所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(6)中，浇注前精密铸造壳型在900～950℃进行烘烤，浇注时壳型温度为≥850℃。
[0022]本专利技术的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢和制备方法的设计思想是：
[0023]1.材质成分设计
[0024]采用C、N共合金化，产生强烈的间隙固溶强化作用，并与V、Nb等合金元素形成高温稳定的微细第二相，产生强烈的析出强化作用，提升风帽的初始强度。优选的，电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢中，C+N＝0.40～1.00％(优选为0.50～0.90％)。
[0025]采用V微合金化，与C、N元素形成高温稳定的微细VX(C、N)析出相，阻碍位错移动，提高风帽初始强度。优选的，电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢中，V＝0.05～
0.30％。
[0026]采用Nb微合金化，与C、N元素形成高温稳定的微细NbX(C、N)析出相，阻碍位错移动，提高风帽初始强度。优选的，电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢中，Nb＝0.05～0.20％。
[0027]采用稀土微合金化，在发挥稀土变质夹杂和深度净化作用的基础上，实现稀土的固溶，稳定晶界和相界等微观缺陷，延缓第二相粗化，降低风帽高温强度的衰减速率，提升高温强本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢，其特征在于，以重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.2～0.5％，Si 1.5～2.5％，Mn 6.0～13.0％，Cr 15.0～25.0％，Ni 1.0～5.0％，Mo 0.1～1.0％，V 0.05～0.50％，Nb 0.05～0.50％，N 0.2～0.6％，RE 0.005～0.5％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢，其特征在于，以重量百分比计，采用C、N共合金化，C+N＝0.50～0.90％；采用RE、V、Nb微合金化，RE＝0.005～0.050％，V＝0.05～0.30％，Nb＝0.05～0.20％。3.根据权利要求1所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢，其特征在于，以重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.35～0.45％，Si 1.8～2.3％，Mn 7.0～11.0％，Cr 18.0～24.0％，Ni 1.5～4.0％，Mo 0.3～0.8％，V 0.05～0.25％，Nb 0.05～0.15％，N 0.3～0.45％，RE 0.015～0.035％，余量为Fe。4.根据权利要求1所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢，其特征在于，1000℃高温抗拉强度≥100MPa，用于电站流化床风帽，服役超过12个月，电站流化床风帽的送风孔不发生明显磨损和变形现象。5.一种权利要求1至4之一所述的电站流化床风帽用高温耐磨CNRE稀土耐热钢的制备方法，其特征在于，采用中频炉冶炼，通过中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和壳型精密铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的风帽铸件，具体包括如下步骤：(1)钢水熔炼：采用中频炉熔炼钢水，以废钢、中间合金和纯金属作为原材料，优先加入废钢和元素不易烧损的中间合金或纯金属，待炉料全部熔化后加入铝进行预脱氧；(2)Si、Mn合金化：预脱...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡小强，郑雷刚，夏立军，李殿中，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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