PL221955B1

PL221955B1 - Heat-resistant cast steel FeCrNiWN

Info

Publication number: PL221955B1
Application number: PL401307A
Authority: PL
Inventors: Józef Gawlik; Jerzy Schmidt; Zygmunt Wójcicki; Andrzej Kempiński; Mieczysław Żurawik; Aleksander Kazakov
Original assignee: Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kościuszki
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2016-06-30
Also published as: PL401307A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest staliwo żaroodporne FeCrNiWN stosowane do odlewania części używanych w przemyśle cementowym, przeznaczone zwłaszcza na odlewy elementów pracujących w podwyższonych temperaturach i w agresywnym środowisku korozyjnym w ciągu technologicznym cementowni. Staliwo przeznaczone jest szczególnie na odlewy dysz chłodząco pulsacyjnych i inne elementy pracujące w podobnych warunkach, jak również do zastosowania w spalarniach odpadów.The subject of the invention is the heat-resistant cast steel FeCrNiWN, used for casting parts used in the cement industry, especially for castings of elements operating at elevated temperatures and in an aggressive corrosive environment in the technological line of a cement plant. Cast steel is intended especially for castings of cooling and pulsating nozzles and other elements operating in similar conditions, as well as for use in waste incineration plants.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr PL 112096 stal austenityczna spawalna o podwyższonej żarowytrzymałości, zawierająca wagowo: maks. 0,04% C, 0,2 do 0,7% Si, 1 do 2% Mn, 11,5 do 14% Ni, 2,0 do 2,5% Mo, 0,25 do 0,40% V, 0,003 do 0,006% B, 15 do 17% Cr, maks. 0,025% P, maks. 0,020% S, reszta żelazo, charakteryzująca się tym, że zawiera 0,08 do 0,2% azotu.A weldable austenitic steel with increased heat resistance is known from the Polish patent description No. PL 112096, containing by weight: max. 0.04% C, 0.2 to 0.7% Si, 1 to 2% Mn, 11.5 to 14% Ni , 2.0 to 2.5% Mo, 0.25 to 0.40% V, 0.003 to 0.006% B, 15 to 17% Cr, max 0.025% P, max 0.020% S, rest iron, characterized by in that it contains 0.08 to 0.2% nitrogen.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP1191117A2 znane jest austenityczne staliwo żaroodporne przeznaczone do odlewania części pracujących w wysokiej temperaturze, wyższej niż 950°C, i o dobrej skrawalności. Staliwo zawiera wagowo: C 0,2-0,4%, Si 0,5-2,0%, Mn 0,5-2,0%, P do 0,10%, S 0,04-0,2%, Ni 8,0-42,0%, Cr 15,0-28,0%, W 0,5-7,0%. Nb 0,5-2,0%.EP1191117A2 discloses a heat-resistant austenitic cast steel intended for the casting of parts working at high temperature, higher than 950 ° C, and with good machinability. Cast steel contains by weight: C 0.2-0.4%, Si 0.5-2.0%, Mn 0.5-2.0%, P up to 0.10%, S 0.04-0.2% , Ni 8.0-42.0%, Cr 15.0-28.0%, W 0.5-7.0%. Nb 0.5-2.0%.

Staliwo żaroodporne FeCrNiWN, według wynalazku, zawierające w swym składzie chrom, nikiel, wolfram, azot, mangan, węgiel oraz żelazo, charakteryzuje się tym, że zawiera wagowo od 30,0% do 31,0% chromu, od 9,0% do 10,0% niklu, od 1,4% do 1,8% manganu, od 4,0% do 5,0% wolframu, od 0,25% do 0,30% węgla, od 0,35% do 0,45% azotu oraz od 1,5% do 1,9% krzemu, przy czym maksymalna zawartość siarki wynosi 0,04% wag. a maksymalna zawartość fosforu wynosi 0,04% wag.The heat-resistant cast steel FeCrNiWN, according to the invention, containing chromium, nickel, tungsten, nitrogen, manganese, carbon and iron, is characterized by the fact that it contains by weight from 30.0% to 31.0% chromium, from 9.0% to 10.0% Nickel, 1.4% to 1.8% Manganese, 4.0% to 5.0% Tungsten, 0.25% to 0.30% Carbon, 0.35% to 0, 45% nitrogen and 1.5% to 1.9% silicon, the maximum sulfur content being 0.04% by weight. and the maximum phosphorus content is 0.04 wt.%.

Przedział temperatury zastosowania stopu określają temperatury wydzielania się faz wtórnych w postaci węglików (TMe23C6), azotków (TMe2N) oraz faz Lawesa (TMe2w) według równań:The temperature range of the alloy application is determined by the precipitation temperatures of secondary phases in the form of carbides (TMe23C6), nitrides (TMe2N) and Lawes phases (TMe2w) according to the equations:

- TMe2N = 1136,75+151,11 [N]-26,32[C] (°C)- TMe2N = 1136.75 + 151.11 [N] -26.32 [C] (° C)

- TMe2w=728,41 +73,33[N]-1 20,47[C]+58,67[W] (°C)- TMe2w = 728.41 +73.33 [N] -1 20.47 [C] +58.67 [W] (° C)

- TMe23C6=1 1 86,53-22,22[N]+62,57[C]-1 ,78[W] (°C)- TMe23C6 = 1 1 86.53-22.22 [N] +62.57 [C] -1.78 [W] (° C)

Staliwo żaroodporne według wynalazku wykazuje wysoką żaroodporność poprzez stabilizację termodynamiczną faz wtórnych w postaci węglików, azotków i faz Lawesa oraz austenitu, a uzyskane odlewy charakteryzują się wysoką odpornością na utlenianie.The heat-resistant cast steel according to the invention shows high heat resistance due to thermodynamic stabilization of secondary phases in the form of carbides, nitrides and Lawes phases and austenite, and the obtained castings are characterized by high resistance to oxidation.

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

Staliwo o składzie Cr 30,0%, Ni 9,0%, Mn 1,4%, Si 1,50%, C 0,25%, W 4,0%, N 0,35%, reszta Fe, wytapiane jest w otwartym piecu indukcyjnym tyglowym z wyłożeniem obojętnym. Wsad metalowy składa się ze złomu lub zamiennie z czystych składników oraz z żelazostopów FeCr, FeMn, FeSi. Po ustaleniu założonego składu chemicznego stop odtlenia się FeSiCa. Do odtlenionego stopu wprowadza się azot w postaci zaprawy CrN. Tak przygotowany stop po odlaniu uzyskuje strukturę o osnowie austenitycznej ze zwartymi, dyspersyjnymi wydzieleniami węglików i węglikoazotków.Cast steel composed of Cr 30.0%, Ni 9.0%, Mn 1.4%, Si 1.50%, C 0.25%, W 4.0%, N 0.35%, the rest Fe is smelted in an open induction crucible furnace with an inert lining. The metal charge consists of scrap or, alternatively, of pure components and ferroalloys FeCr, FeMn, FeSi. After establishing the assumed chemical composition, the alloy deoxidizes with FeSiCa. Nitrogen is introduced into the deoxygenated alloy in the form of CrN mortar. After casting, the alloy prepared in this way obtains a structure with an austenitic matrix with dense, dispersive precipitates of carbides and carbonitrides.

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

Staliwo o składzie Cr 30,12%, Ni 9,80%, Mn 1,80%, Si 1,70%, C 0,27%, W 4,45%, N 0,45%, reszta Fe, wytapiane jest w otwartym piecu indukcyjnym tyglowym z wyłożeniem obojętnym. Wsad metalowy składa się ze złomu lub zamiennie z czystych składników oraz z żelazostopów FeCr, FeMn, FeSi. Po ustaleniu założonego składu chemicznego stop odtlenia się FeSiCa. Do odtlenionego stopu wprowadza się azot w postaci zaprawy CrN. Tak przygotowany stop po odlaniu uzyskuje strukturę o osnowie austenitycznej ze zwartymi, dyspersyjnymi wydzieleniami węglików i węglikoazotków.Cast steel composed of Cr 30.12%, Ni 9.80%, Mn 1.80%, Si 1.70%, C 0.27%, W 4.45%, N 0.45%, the rest Fe is smelted in an open induction crucible furnace with an inert lining. The metal charge consists of scrap or, alternatively, of pure components and ferroalloys FeCr, FeMn, FeSi. After establishing the assumed chemical composition, the alloy deoxidizes with FeSiCa. Nitrogen is introduced into the deoxygenated alloy in the form of CrN mortar. After casting, the alloy prepared in this way obtains a structure with an austenitic matrix with dense, dispersive precipitates of carbides and carbonitrides.

Badanie laboratoryjne przykładowych stopów przeprowadzono w atmosferze utleniającej w cyklach o sumarycznym czasie 300 godzin, i temperaturze wygrzewania 1080°C (czas wygrzewania 7,5 godziny). Badania wykazały stabilne w czasie próby zmiany masy o wartości końcowej 0,023 mg/mm.Laboratory tests of the exemplary alloys were carried out in an oxidizing atmosphere in cycles with a total time of 300 hours and a soaking temperature of 1080 ° C (soaking time 7.5 hours). The tests showed stable weight changes with a final value of 0.023 mg / mm during the test.

Wytrzymałość stopu w próbie osiowego rozciągania próbki w atmosferze utleniającej i temperaturze 980°C wynosi 165-170 MPa.The strength of the alloy in the axial tensile test of the sample in the oxidizing atmosphere at the temperature of 980 ° C is 165-170 MPa.

Przykładowe stopy zastosowano na odlewy dysz chłodząco pulsacyjnych używanych w instalacjach technologicznych cementowni.Exemplary alloys were used for castings of cooling and pulsating nozzles used in technological installations of cement plants.

Claims

1. Heat-resistant cast steel FeCrNiWN, containing chromium, nickel, nitrogen, manganese, tungsten, carbon and iron, characterized by the fact that it contains by weight from 30.0% to 31.0% chromium, from 9.0% to 10, 0% Nickel, 1.4% to 1.8% Manganese, 4.0% to 5.0% Tungsten, 0.25% to 0.30% Carbon, 0.35% to 0.45% % of nitrogen and from 1.5 to 1.9% of silicon, the maximum sulfur content being 0.04% by weight. and the maximum phosphorus content is 0.04 wt.%.

2. Heat-resistant cast steel FeCrNiWN according to claim The method of claim 1, characterized in that the temperature range of the alloy application is determined by the precipitation temperatures of secondary phases in the form of carbides - (T _Me23C6 ), nitrides (T _Me2N ) and Lawes phases - T ( _Me2W ) according to the equations:

- TMe2N = 1136.75 + 151.11 [N] -26.32 [C]

- TMe2w = 728.41 + 73.33 [N] -120.47 [C] +58.67 [W]

- TMe23C6 = 1,186.53-22.22 [N] +62.57 [C] -1.78 [W]