CN110387488A - 一种加热炉用高温合金 - Google Patents

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刘勇
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Abstract

本发明的目的在于提供一种使用温度在135～1400℃仍有良好抗氧化性能及较高的力学性能的高温合金，合金是主要成分为Ni、Cr和W的NiCrW合金。合金中由于加入了14％wt的W，合金的熔点为升高至1450℃～1500℃，使得合金在更高温度下具有较高使用强度。该合金强化机理是Al和Ti与Ni生成的Ni3Al和Ni3Ti金属间化合物而强化的，使得该合金高温变形性能和铸造性能良好，常温下机加工性能优良。

Description

一种加热炉用高温合金
技术领域
本发明属于高温合金材料领域，特别涉及一种热轧电磁感应炉内垫块用高温合金。
背景技术
钢坯在轧制前必须使用连续式轧钢加热炉加热，使得钢坯依次进行预热、加热、均热(等温)三个过程，将钢坯加热至特定的工艺温度，且要求钢坯的内外温度趋于一致。连续式轧钢加热炉包括有步进式加热炉和推钢式加热炉，连续式轧钢加热炉内均设置有水冷梁，在钢坯的加热过程中，炉内水冷梁上布置有耐热垫块，被加热的钢坯直接布置在耐热垫块上，耐热垫块是连续式轧钢加热炉的关键部件，其长期处于高温、高负载以及腐蚀气氛的恶劣工况下，对耐热垫块的材质要求非常严格。
目前常用的镍基合金性能最好的材料是ZG4Cr28Ni48W5Si2，其熔点为1390℃～1430℃，一般用于1100℃～1200℃高温结构件，其化学成分为(％wt)：C0.4～0.5％，Si≤1.5％，Mn≤2.0％，Cr 26.5～29.5％，Ni 47～50％，W 4～6，S≤0.04，P≤0.03％，其余为Fe。该合金在135～1400℃时最大使用强度低，远远不能满足冶金行业的要求。
基于目前镍基高温合金性能不能满足现代热轧工艺要求所存在的问题，要求发展一种在更高温度下具有较高使用强度的镍基高温合金。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用温度在135～1400℃仍有良好抗氧化性能及较高的力学性能的高温合金，合金是主要成分为Ni、Cr和W的NiCrW合金。合金中由于加入了14％wt的W，合金的熔点为升高至1450℃～1500℃，使得合金在更高温度下具有较高使用强度。该合金强化机理是Al和Ti与Ni生成的Ni3Al和Ni3Ti金属间化合物而强化的，使得该合金高温变形性能和铸造性能良好，常温下机加工性能优良。
Ni3Al相为立方棋盘状γ′相结构，该金属间化合物解决了NiCrW合金高温软化问题。Ni3Al金属间化合物具有随温度增加其强度增加以及优异的抗氧化性能，利用立方棋盘状γ′相Ni3Al金属间化合物在合金基体中析出，可以使合金获得较理想的高温性能。
Ni3Ti金属间化合物具有两种晶体结构：六方晶系DO24型晶体结构与L12型面心立方晶体结构，该金属间化合物通常被用作镍基高温合金的沉淀析出强化相，Ni3Ti金属间化合物同样具有随温度增加其强度增加以及优异的抗氧化性能，其在高温合金中起到提高合金高温性能的作用。
本发明要求保护一种NiCrW为主要成分的加热炉用高温合金，其特征在于，该合金包括如下重量百分比的化学成分：Ni56.3～56.9％，Cr26.8～27.2％，W13.8～14.2％，Al1.3～1.5％，Ti0.9～1.1％，所述高温合金的强化相由金属间化合物Ni3Al和Ni3Ti组成。
本申请的一个方面，其中所述高温合金中Ni3Al的含量为33～39％，Ni3Ti的含量在5～7％。
本申请的另一方面，其中所述高温合金Ti与Al的含量比小于0.9。
本申请的又一方面，其中所述高温合金用于热轧电磁感应加热炉内垫。
具体实施方式
本申请的高温合金应用于武汉钢铁公司三热轧电磁感应炉内垫块，电磁感应炉内垫块支撑硅钢热坯，硅钢热坯坯重18吨～20吨，热轧过程中感应圈对硅钢热坯和垫块一道加热至1380℃～1400℃，使用效果良好。
实施例一：
一种NiCrW为主要成分的加热炉用高温合金，其特征在于，该合金包括如下重量百分比的化学成分：Ni56.3.～56.9％，Cr26.8～27.2％，W13.6～14.0％，Al1.4～1.6％，Ti01.0～1.2％，其中高温合金中Ni3Al的含量为36～42％，Ni3Ti的含量在6～9％。
实施例二：
一种NiCrW为主要成分的加热炉用高温合金，其特征在于，该合金包括如下重量百分比的化学成分：Ni56.3～56.9％，Cr26.8～27.2％，W14.0～14.4％，Al1.2～1.4％，Ti0.8～1.0％，其中高温合金中Ni3Al的含量为30～36％，Ni3Ti的含量在4～7％。
本申请的高温合金中没有加入碳，NiCrW合金高温脆性小，且常温下加工性能优良。由于合金中没有加入碳，因此不存在合金高温长期使用过程中由于脱碳而导致合金的强度的下降。

Claims (4)

1.一种加热炉用高温合金，其特征在于，该合金包括如下重量百分比的化学成分：Ni56.3～56.9％，Cr26.8～27.2％，W13.8～14.2％，Al1.3～1.5％，Ti0.9～1.1％，所述高温合金的强化相由金属间化合物Ni3Al和Ni3Ti组成。
2.根据权利要求1所述的高温合金，其特征在于所述Ni3Al的含量为33～39％，Ni3Ti的含量在5～7％。
3.根据权利要求1所述的高温合金，其特征在于所述高温合金中Ti与Al的含量比小于0.9。
4.根据权利要求1、2或3所述的高温合金，其特征在于高温合金用于热轧电磁感应加热炉内垫块。
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