一種乙烯裂解耐熱鋼爐管及其製備方法與流程
2023-06-21 00:01:26
本發明公開了一種乙烯裂解爐管及其製備方法，特別涉及一種乙烯裂解耐熱鋼爐管及其製備方法，屬於耐熱鋼製備技術領域。
背景技術：
乙烯裂解爐管廣泛應用於石化、電力、冶金、燃氣等國民經濟的支柱領域，一旦發生失效將嚴重影響整套裝置的長周期安全運行。近年來，乙烯裂解爐逐漸向高參數和大型化方向發展，乙烯裂解爐管服役工況越加複雜和苛刻，對乙烯裂解爐管的高溫性能提出更高的要求。目前市場上投用的國產乙烯裂解爐管的實際服役壽命良莠不齊，大量爐管的實際服役壽命甚至只有原來設計壽命的三分之一，失效事故時有發生，給石化行業制氫裝置的長周期安全運行帶來了極大隱患。因此，如何提高乙烯裂解爐管的高溫性能成為目前亟待解決的現實問題。
HG/T2601-2011《高溫承壓用離心鑄造合金爐管》中規定對25Cr35NiNb+微合金材料的高溫持久性能要求為1100℃、17MPa條件下，高溫持久斷裂時間大於100小時。然而，目前國內爐管的高溫持久斷裂時間尚不能完全滿足以上要求，導致爐管質量穩定性較差，頻繁發生早期失效，嚴重影響裝置長周期安全運行。為了提高乙烯裂解爐管的性能，中國發明專利CN 105081605公開了一種乙烯裂解爐管用微合金化25Cr35NiNb焊絲，其特徵在於：以質量百分比為單位，含有C：0.40～0.45，Si：1.70～1.90，Mn：1.20～1.50，P：0.005～0.010，S：0.002～0.010，Cr：25～26，Ni：34～36，Nb：1.00～1.20，W：0.50～1.00，Mo：0.10～0.30，Cu：0.025～0.050，Al：0.10～0.20，Ti：0.05～0.15，Co：0.04～0.06，B:0.0010～0.0050，Pb:0～0.0020，Bi:0～0.0001，餘量為Fe。該發明能有效提升乙烯裂解爐管焊接接頭的高溫持久性能，使其滿足在1050℃、25MPa試驗條件下高溫持久斷裂時間大於100小時的要求，從而達到保障乙烯裂解爐裝置長周期安全運行的目的。中國發明專利CN 105033501還公開了一種乙烯裂解爐管用微合金化35Cr45NiNb焊絲，以質量百分比為單位，含有C：0.40～0.50，Si：1.20～1.50，Mn：0.80～1.20，P：0.005～0.020，S：0.002～0.010，Cr：34～36，Ni：44～46，Nb：0.80～1.50，W：0.30～0.80，Mo：0.10～0.30，Cu：0.025～0.080，Al：0.05～0.20，Ti：0.05～0.15，Co：0.005～0.05，B:0.0010～0.0050，Pb:0～0.0020，Bi:0～0.0001，餘量為Fe。該發明能有效提升乙烯裂解爐管焊接接頭的高溫持久性能，使其滿足在1100℃、17MPa試驗條件下高溫持久斷裂時間大於100小時的要求，從而達到保障乙烯裂解爐裝置長周期安全運行的目的。中國發明專利CN 105039827還公開了一種乙烯裂解爐管用微合金化35Cr45NiNb合金鋼，以質量百分比為單位，含有C：0.40～0.50，Si：1.20～1.80，Mn：0.60～1.20，P：0.001～0.020，S：0.001～0.010，Cr：35～36，Ni：45～46，Nb：0.80～1.50，W：0.005～0.20，Mo：0.005～0.20，Cu：0.005～0.30，Al：0.005～0.20，Ti：0.05～0.10，Zr：0.05～0.10，B：0.0010～0.0050，As：0～0.0020，Sn：0～0.0020，Pb：0～0.0020，Bi：0～0.0001，餘量為Fe。該合金鋼要求柱狀晶佔壁厚百分比大於70％，晶粒度等級為5～6級。該發明能有效提升乙烯裂解爐管的高溫持久性能，使其滿足在1100℃、17MPa條件下，高溫持久斷裂時間大於100小時的要求，從而達到保障乙烯裂解爐裝置長周期安全運行的目的。中國發明專利CN105039873還公開了一種乙烯裂解爐管用微合金化25Cr35NiNb合金鋼，以質量百分比為單位，含有C：0.40～0.45，Si：1.5～1.8，Mn：1.0～1.5，P：0.001～0.020，S：0.001～0.010，Cr：25～26，Ni：35～36，Nb：0.75～1.0，W：0.01～0.20，Mo：0.01～0.20，Cu：0.01～0.30，Al：0.01～0.20，Ti：0.05～0.15，Zr：0.05～0.15，B：0.0010～0.0050，As：0～0.0020，Sn：0～0.0020，Pb：0～0.0020，Bi：0～0.0001，餘量為Fe。該合金鋼要求柱狀晶佔壁厚百分比大於70％，晶粒度等級為5～6級。該發明能有效提升乙烯裂解爐管的高溫持久性能，使其滿足在1100℃、17MPa條件下，高溫持久斷裂時間大於100小時的要求，從而達到保障乙烯裝置長周期安全運行的目的。中國發明專利CN 101348887還公開了一種爐管用高鋁耐熱鋼，涉及用於乙烯裂解爐管以及制氫轉化爐管耐熱鋼，主要工作在高溫碳氫氣和水蒸氣或氫氣的混合高壓氣氛中，按質量百分數計，其成分為：Ni：20～35％，Cr：25％，Al：3～15％，Si：1.5％，C：0.4％，餘量為Fe；該發明以HP40合金為基礎，在合金中加鋁代替部分的鎳，由於鋁的加入，在熔煉過程中，它與鐵和鎳發生相互作用，最終在合金中生成了(Fe，Ni)Al金屬間化合物強化相，從而大大的提高了合金的室溫、高溫力學性能。中國發明專利CN 102399570還公開了一種抑制乙烯裂解爐輻射段爐管結焦和滲碳的方法。該發明的方法包括將石油烴引入乙烯裂解爐中，使其通過所述的乙烯裂解爐的輻射段爐管進行熱裂解；所述的裂解爐管內表面具有一層至少包含下列中一種元素的氧化物膜：Cr、Ni、Fe、Mn、La、Ce、Y；所述的金屬氧化物薄膜的厚度為0.1～20μm。使用該發明的方法，可以顯著抑制裂解爐輻射段爐管結焦和滲碳，不需要對現有的乙烯裝置進行改造，只是在裂解爐需要更換爐管時更換該發明的內表面具有金屬氧化物膜的爐管即可；效果顯著，可以減少焦炭在裂解爐輻射段爐管內壁的沉積60％以上。中國發明專利CN102399571還公開了一種減緩乙烯裂解爐管結焦和滲碳的裂解爐管及其製造方法。所述的裂解爐管內表面具有一層至少包含下列中一種元素的氧化物膜：Cr、Ni、Fe、Mn、Al、Si、B。其製造方法包括將包含有Cr、Ni、Fe、Mn、C元素的鎳鉻合金在裂解爐管常規製造過程中直接加入選自Al、Si或B中的至少一種元素製成管材，再將所述的管材在低氧分壓氣氛下進行熱處理，在其內表面生成一層金屬和/或非金屬的氧化物薄膜。該發明的裂解爐管用於石油烴裂解爐生產低碳數烯烴時，可以減少焦炭在爐管內壁的沉積70％以上。中國發明專利CN103469096還公開了一種乙烯裂解爐管材質用耐熱鋼及乙烯裂解爐管的製備方法，該耐熱鋼的重量百分比成分為：C：0.5-1.5％，Si：0.5-1.5％，Mn：0.5-1.5％，Cr：30-35％，Ni：15-20％，Nb：0.1-0.5％，稀土Ce：0.05-0.1％，S≤0.03％，P≤0.03％，其餘為Fe。該發明通過改變化學成分，然後通過離心鑄造的方法和輔以一定的熱處理工藝，可製備出外層為奧氏體和少量的Cr7C3型碳化物，內層為Cr7C3型碳化物和微量的奧氏體的乙烯裂解爐管。中國發明專利CN101475827還公開了一種用於石油烴裂解的裂解爐管。該發明所述的爐管是含有使石油烴進行催化裂解反應的活性組分的具有催化裂解活性的爐管；將具有催化活性的鋁酸鉀、釩酸鈣、鹼土金屬、過渡金屬氧化物、矽鋁沸石等組分和/或具有抗結焦作用的鹼金屬等組分通過塗敷、滲透、燒結、等離子噴塗等方法加入或者附著在管內部或者表面或者在管制造過程中直接加入，從而得到具有內表面塗層或者從內到外的整個管層中含有具有催化活性的組分和/或具有抗結焦作用的組分的爐管。使用該發明的爐管，不需要對現有的乙烯裝置進行任何改造，只是更換該發明的具有催化作用的爐管或者對已經在裂解爐中的爐管進行處理即可，因此，可以在現有裂解裝置非常容易的實現工業化。中國發明專利CN 101824333還公開了一種用於乙烯裂解爐輻射段的爐管，其特徵在於，爐管管壁上均勻分布有數個向內凸起的、沿軸向呈螺旋形的圓弧形導流槽，爐管在物料流動方向上依次為引導段和穩定段，引導段的螺旋角度是逐漸增大的，其角度變化範圍在0～60度，引導段長度為爐管內徑的5～50倍，當達到一定角度時進入穩定段，穩定段的導流槽螺旋角度是恆定的，並與引導段末端的螺旋角度相同。導流槽向內凸起的高度不超過管內徑的1/6。通過分布於管壁的螺旋形導流槽使物料在管內產生徑向二次流，在二次流作用下，形成有利於裂解反應進行的濃度、密度梯度，以達到降低管壁溫度、提高乙烯收率、減少結焦的目的。中國發明專利CN 101724827還公開了減少乙烯裂解爐爐管結焦並提高乙烯選擇性的方法，屬於裂解技術，該方法是在500℃～1000℃下向處於水蒸氣熱備期間的裂解爐管中在線注入含有Si、Al、Ca、B等陶瓷元素以及Ag、Cr、Cu、Ti、Mn等具有催化活性元素的預處理溶液，讓它們氣相沉積到爐管內壁，然後在700℃～1100℃下以惰性氣體為主要成分的載氣氛圍中對爐管進行恆溫熱處理，最終在爐管內表面形成一種陶瓷塗層，該塗層減少焦炭在爐管內壁的沉積80％以上，並且提高了乙烯選擇性。中國發明專利CN 101928868還公開了一種石油化工制氫轉化爐和乙烯裂解爐上使用的小口徑超薄壁微合金離心鑄造爐管材料，各元素的重量含量(％)為C：0.40－0.50、Si：1.20－2.00、Mn：0.50－1.50、Ni：43.0－47.0、Cr：33.0－37.0、P：≤0.025、S：≤0.025、Nb：0.7－1.5、W：≤0.5、Ti：0.05－0.1、Zr：0.03－0.05，餘量為Fe。採用該微合金離心鑄造合金材料澆鑄爐管，可進一步降低爐管的壁厚和管徑，其最小壁厚達到5mm，最小管徑為50mm，降低爐管的製造成本。採用該微合金離心鑄造合金材料澆鑄爐管，可提高爐管的高溫性能，其最高使用溫度達到1100℃。中國發明專利CN 101638742還公開了一種裂解爐爐管用鎳基高溫合金，其化學成份重量百分比為：C：0.40－0.60，Si：1.00－1.80，Mn：0.80－1.50，P＜0.03，S＜0.02，Cr：34.00－37.00，Ni：43.00－47.00，Nb：0.80－1.50，Mo≤0.5，Zr：0.02－0.20，Ti：0.02－0.20，Ce：0.02－0.20，其餘為Fe和微量雜質；該發明解決了採用現有HK40或HPNb材質生產的裂解爐爐管在使用過程中出現裂紋、高溫熱變形大，抗滲碳能力差，易結焦，鼓包等缺陷，主要用於製造石化乙烯裂解爐輻射室爐管及其它高溫裝置。
但目前所開發的乙烯裂解爐爐管或存在鎳含量太高，生產成本過高，或存在高溫使用過程中出現裂紋、高溫熱變形大，抗滲碳能力差，易結焦，鼓包等缺陷。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術的不足，一種乙烯裂解耐熱鋼爐管及其製備方法。本發明以2520雙相不鏽鋼廢料(如國內牌號：0Cr25Ni20，美國牌號：310S)和鎳鐵軟磁合金廢料為主要原料，並加入適量金屬鋁、鉻鐵、鈮鐵、鎢鐵和稀土、硼、鎂等元素，從而實現乙烯裂解爐爐管性能的大幅度提高。
本發明一種乙烯裂解耐熱鋼爐管的製備方法，可以通過以下具體工藝步驟來實現：
(1)採用質量分數28～31％的2520雙相不鏽鋼廢料、35～38％的鎳鐵軟磁合金廢料、1.0～1.2％的鈮鐵、3.0～3.5％的鎢鐵、2.5～2.8％的金屬鋁和26.5～27.5％的中碳鉻鐵進行原料配料；先將部分鎳鐵軟磁合金廢料置於電爐底部，然後將質量分數1.0～1.2％的鈮鐵、3.0～3.5％的鎢鐵和26.5～27.5％的中碳鉻鐵依次加入爐內，最後將剩餘的鎳鐵軟磁合金廢料放在爐料最上層，並在中頻感應電爐內混合加熱熔化，電爐底部的鎳鐵軟磁合金廢料為總原料配料質量分數的10～13％，剩餘最上層的鎳鐵軟磁合金廢料為總原料配料質量分數的25～28％，電爐底部的鎳鐵軟磁合金廢料和最上層的鎳鐵軟磁合金廢料的總量為總原料配料質量分數的35～38％；鋼水熔清後加入質量分數28～31％的2520雙相不鏽鋼廢料，當2520雙相不鏽鋼廢料全部熔化後，將鋼水溫度升溫至1645～1665℃，然後加入質量分數2.5～2.8％的金屬鋁，保溫5～8分鐘後，將爐內鋼水出爐至鋼包；鋼包底部預先加入了顆粒尺寸均為9～12mm的釔基稀土矽鐵、鎳鎂合金、鋯矽鐵和含氮鉻鐵及顆粒尺寸均為5～8mm的硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬；釔基稀土矽鐵、鎳鎂合金、鋯矽鐵、含氮鉻鐵、硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬加入量分別佔進入鋼包內鋼水質量分數的0.5～0.8％、0.21～0.28％、0.30～0.45％、0.42～0.50％、0.020～0.035％和0.16～0.22％，其中硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬用厚度小於0.20mm的低碳薄鋼片包覆；
(2)鋼水進入鋼包後，經扒渣、靜置處理後，當鋼水溫度降至1465～1490℃時，快速澆入到臥式離心機上的金屬鑄型中進行離心鑄造，離心鑄造的工藝參數優選：金屬鑄型轉速950-1300r/min；金屬鑄型內層噴刷鋯英粉塗料厚度3.5～6.0mm，金屬鑄型壁厚60～80mm，金屬鑄型長度為1400～2550mm，金屬鑄型溫度240～280℃，進一步優選金屬鑄型的化學組成及其質量分數是0.19～0.25％C,0.60～0.88％Mn,0.29～0.47％Si,0.03～0.06％Nb,0.03～0.06％V,0.25～0.39％Mo,1.14～1.37％Ni,<0.030％S,<0.035％P,餘量Fe；
(3)鋼水凝固完畢後，停止離心機轉動，從鑄型中取出爐管鑄件，對爐管鑄件毛坯進行清理、打磨，隨後放入熱處理爐中進行熱處理，先隨爐加熱至750～780℃，保溫0.5～1.0h，繼續加熱至850～880℃，保溫0.5～1.0h，再加熱至950～980℃，保溫0.5～1.0h，出爐空冷至室溫，即可獲得乙烯裂解耐熱鋼爐管。
如上所述2520雙相不鏽鋼廢料的化學組成及其質量分數是:19.00-22.00％Ni,24.00-26.00％Cr,≤1.50％Si,≤2.00％Mn,≤0.08％C,≤0.030％S,≤0.035％P,餘量為Fe及不可避免的雜質。
進一步優選：
如上所述鎳鐵軟磁合金廢料的化學組成及其質量分數是:80-83％Ni,1.5～2.5％Mo,餘量為Fe及不可避免的雜質。
如上所述鈮鐵的化學組成及其質量分數是:60～66％Nb,≤2.5％Ta,≤3.0％Al,≤3.0％Si,≤0.3％C,≤0.06％S,≤0.08％P,≤1.0％W,餘量Fe。
如上所述鎢鐵的化學組成及其質量分數是:72％～77％W,≤0.20％C,≤0.04％P,≤0.08％S,≤0.5％Si,≤0.25％Mn,餘量Fe。
如上所述中碳鉻鐵的化學組成及其質量分數是:68～73％Cr,1.5～2.0％C,<1.50％Si,<0.030％P,45％,La/RE質量百分比>25％。
本發明採用質量分數28～31％的2520雙相不鏽鋼廢料、35～38％的鎳鐵軟磁合金廢料、1.0～1.2％的鈮鐵、3.0～3.5％的鎢鐵、2.5～2.8％的金屬鋁和26.5～27.5％的中碳鉻鐵配料。以2520雙相不鏽鋼廢料和鎳鐵軟磁合金廢料為主要原料，其中鎳鐵軟磁合金通常以帶材形式使用，0.15～0.35mm厚的帶材主要用來製作使用頻率為50～400Hz的疊片鐵芯，0.10～0.25mm厚的，主要製作使用頻率低於25kHz的卷繞切割鐵芯和卷繞鐵芯，0.003～0.025mm的極薄帶則可用於製造使用頻率高達500kHz的軸繞鐵芯。用這些廢料製造爐管，可以大幅度降低生產成本。但是廢料中夾雜物多，為了確保爐管性能，本發明還在原材料中加入26.5～27.5％的中碳鉻鐵，用於提高爐管的鉻含量，從而提高其抗高溫腐蝕性能。還加入1.0～1.2％的鈮鐵、3.0～3.5％的鎢鐵，利用鎢和鈮進入基體，可以提高爐管的高溫強度，還加入2.5～2.8％的金屬鋁，除了起脫氧作用外，鋁還與鐵和鎳發生相互作用，最終在耐熱鋼爐管中可生成了(Fe,Ni)3Al金屬間化合物強化相，從而可以明顯提高耐熱鋼爐管的室溫、高溫力學性能，但是金屬鋁加入量過多，(Fe,Ni)3Al相數量增加，但是(Fe,Ni)3Al相是脆性相，數量過多，會增大耐熱鋼爐管的脆性，降低其塑性和韌性，爐管使用過程中易出現裂紋，會影響爐管的正常使用。
本發明材料在冶煉過程中，先將易熔化且不易氧化的部分鎳鐵軟磁合金廢料置於電爐底部，並將熔點高、難熔化的鈮鐵和鎢鐵放在電爐下部，部分鎳鐵軟磁合金廢料的快速熔化，可以加速鈮鐵和鎢鐵的熔化速度。並將中碳鉻鐵置於鈮鐵和鎢鐵的上層。在中碳鉻鐵的上層加入質量分數25～28％的鎳鐵軟磁合金廢料放在爐料最上層，可以防止鉻、鎢、鈮等元素的氧化燒損，提高合金元素的冶煉收得率。本發明在中頻感應電爐內混合加熱熔化，工藝簡便，生產效率高。
當鋼水熔清後加入質量分數28～31％的2520雙相不鏽鋼廢料，這樣可以確保2520雙相不鏽鋼廢料中的鉻元素具有高的收得率，大於99％以上。當2520雙相不鏽鋼廢料全部熔化後，將鋼水溫度升溫至1645～1665℃，然後加入質量分數2.5～2.8％的金屬鋁，用於脫氧和合金化。
金屬鋁全部加入後將鋼水保溫5～8分鐘，隨後將爐內鋼水出爐至鋼包。鋼包底部預先加入了顆粒尺寸9～12mm的稀土矽鐵、鎳鎂合金、鋯矽鐵和含氮鉻鐵及顆粒尺寸5～8mm的硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬；釔基稀土矽鐵、鎳鎂合金、鋯矽鐵、含氮鉻鐵、硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬加入量分別佔進入鋼包內鋼水質量分數的0.5～0.8％、0.21～0.28％、0.30～0.45％、0.42～0.50％、0.020～0.035％和0.16～0.22％。加入這些合金可以細化晶粒，清除鋼水中的夾雜物，還可以提高耐熱鋼爐管的室溫和高溫力學性能。特別是可以明顯改善耐熱鋼爐管的抗氧化、抗硫化、抗增碳的性能，適合用於高溫環境下服役的乙烯裂解爐管。硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬極易氧化，直接加入鋼水中，收得率低，且穩定性差，本發明硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬用厚度小於0.20mm的低碳薄鋼片包覆後，再加入鋼水中，收得率高，且穩定性好。
本發明在鋼水進入鋼包後，進行扒渣、靜置處理，當鋼水溫度降至1465～1490℃時，快速澆入到臥式離心機上的金屬鑄型中，離心鑄造的工藝參數是：金屬鑄型轉速950-1300r/min；金屬鑄型噴刷鋯英粉塗料厚度3.5～6.0mm，金屬鑄型壁厚60～80mm，金屬鑄型長度為1400～2550mm，金屬鑄型溫度240～280℃。採用離心鑄造生產耐熱鋼爐管，組織緻密，有利於提高爐管綜合性能。本發明金屬鑄型的化學組成及其質量分數是0.19～0.25％C,0.60～0.88％Mn,0.29～0.47％Si,0.03～0.06％Nb,0.03～0.06％V,0.25～0.39％Mo,1.14～1.37％Ni,<0.030％S,<0.035％P,餘量Fe，選用上述成分製造鑄型，可以確保鑄型使用過程中不開裂，不變形，有利於確保爐管生產的安全及爐管質量的穩定。
本發明當鋼水凝固完畢後，停止離心機轉動，從鑄型中取出爐管鑄件，對爐管鑄件毛坯進行清理、打磨，隨後放入熱處理爐中進行熱處理。先隨爐加熱至750～780℃，保溫0.5～1.0h，使爐管內溫度均勻化，有利於消除爐管內的鑄造應力。繼續加熱至850～880℃保溫0.5～1.0h，可以進一步使爐管溫度均勻化，再加熱至950～980℃，保溫0.5～1.0h，可以使凝固過程中析出的Cr7C3型碳化物固溶於基體，提高基體的耐蝕性和抗高溫蠕變性能，最後出爐空冷至室溫，即可獲得乙烯裂解耐熱鋼爐管。
本發明與現有技術相比具有以下優點：
1)本發明耐熱鋼爐管以2520雙相不鏽鋼廢料和鎳鐵軟磁合金廢料為主要原料，可以大幅度降低爐管生產成本；
2)本發明耐熱鋼爐管具有優良的室溫和高溫力學性能，室溫抗拉強度大於520MPa，室溫伸長率大於10％，1100℃、17MPa試驗條件下高溫持久斷裂時間大於150小時；
3)本發明耐熱鋼爐管具有優異的高溫抗氧化、抗硫化和抗增碳結焦性能，在1000℃下使用時，其使用壽命較HP40耐熱鋼爐管提高3.5倍以上。
具體實施方式
以下結合實施例對本發明做進一步詳述，但本發明並不限於以下實施例。
實施例1：
一種乙烯裂解耐熱鋼爐管及其製備方法，其特徵在於採用1000公斤中頻感應電爐熔煉，具體製備工藝步驟是：
①採用質量分數28％的2520雙相不鏽鋼廢料(2520雙相不鏽鋼廢料的化學組成及其質量分數是:19.23％Ni,25.85％Cr,1.21％Si,1.69％Mn,0.06％C,0.021％S,0.028％P,餘量為Fe及不可避免的雜質)、38％的鎳鐵軟磁合金廢料(鎳鐵軟磁合金廢料的化學組成及其質量分數是:80.29％Ni,2.46％Mo,餘量為Fe及不可避免的雜質)、1.0％的鈮鐵(鈮鐵的化學組成及其質量分數是:61.57％Nb,1.80％Ta,1.94％Al,2.01％Si,0.19％C,0.038％S,0.047％P,0.55％W,餘量Fe)、3.5％的鎢鐵(鎢鐵的化學組成及其質量分數是:72.50％W,0.13％C,0.026％P,0.052％S,0.30％Si,0.17％Mn,餘量Fe)、2.5％的金屬鋁和27％的中碳鉻鐵(中碳鉻鐵的化學組成及其質量分數是:69.52％Cr,1.65％C,1.38％Si,0.028％P,0.024％S,餘量Fe)配料；先將質量分數13％的鎳鐵軟磁合金廢料置於1000公斤中頻感應電爐底部，然後將質量分數1.0％的鈮鐵、3.5％的鎢鐵和27％的中碳鉻鐵依次加入爐內，最後將質量分數25％的鎳鐵軟磁合金廢料放在爐料最上層，並在1000公斤中頻感應電爐內混合加熱熔化；鋼水熔清後加入質量分數28％的2520雙相不鏽鋼廢料，當2520雙相不鏽鋼廢料全部熔化後，將鋼水溫度升溫至1646℃，然後加入質量分數2.5％的金屬鋁，保溫8分鐘後，將爐內鋼水出爐至鋼包；鋼包底部預先加入了顆粒尺寸9～12mm的釔基稀土矽鐵(釔基稀土矽鐵的化學組成及其質量分數是:8.39％Y,4.66％Ca,3.27％Ba,55.83％Si,餘量為Fe及不可避免的雜質)、鎳鎂合金(鎳鎂合金的化學組成及其質量分數是:80.24％Ni,19.76％Mg)、鋯矽鐵(鋯矽鐵的化學組成及其質量分數是:15.63％Zr,52.70％Si,餘量為Fe及不可避免的雜質)和含氮鉻鐵(含氮鉻鐵的化學組成及其質量分數是:60.18％Cr,5.41％N,0.08％C,1.52％Si,0.026％P,0.033％S,餘量Fe)及顆粒尺寸5～8mm的硼鐵(硼鐵的化學組成及其質量分數是:19.15％B,0.26％C,1.39％Si,0.38％Al,0.007％S,0.062％P,餘量Fe)和鑭鈰混合稀土金屬(鑭鈰混合稀土金屬的化學組成及其質量分數是:98.51％RE,餘量為Si及不可避免的雜質，其中Ce/RE:62.53％,La/RE:37.47％)；釔基稀土矽鐵、鎳鎂合金、鋯矽鐵、含氮鉻鐵、硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬加入量分別佔進入鋼包內鋼水質量分數的0.5％、0.28％、0.30％、0.50％、0.020％和0.22％，其中硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬用厚度0.16mm的低碳薄鋼片包覆；
②鋼水進入鋼包後，經扒渣、靜置處理後，當鋼水溫度降至1468℃時，快速澆入到臥式離心機上的金屬鑄型中，離心鑄造的工藝參數是：金屬鑄型轉速990r/min；金屬鑄型噴刷鋯英粉塗料厚度3.7mm，金屬鑄型壁厚60mm，金屬鑄型長度為1400mm，金屬鑄型溫度243℃，金屬鑄型的化學組成及其質量分數是0.19％C,0.88％Mn,0.29％Si,0.06％Nb,0.03％V,0.25％Mo,1.37％Ni,0.019％S,0.031％P,餘量Fe；
③鋼水凝固完畢後，停止離心機轉動，從鑄型中取出爐管鑄件，對爐管鑄件毛坯進行清理、打磨，隨後放入熱處理爐中進行熱處理，先隨爐加熱至750℃，保溫1.0h，繼續加熱至880℃保溫0.5h，再加熱至950℃，保溫1.0h，出爐空冷至室溫，即可獲得乙烯裂解耐熱鋼爐管，其力學性能見表1。
實施例2：
一種乙烯裂解耐熱鋼爐管及其製備方法，其特徵在於採用1500公斤中頻感應電爐熔煉，具體製備工藝步驟是：
①採用質量分數30.5％的2520雙相不鏽鋼廢料(2520雙相不鏽鋼廢料的化學組成及其質量分數是:21.85％Ni,24.03％Cr,1.46％Si,1.82％Mn,0.07％C,0.025％S,0.033％P,餘量為Fe及不可避免的雜質)、35％的鎳鐵軟磁合金廢料(鎳鐵軟磁合金廢料的化學組成及其質量分數是:82.81％Ni,1.50％Mo,餘量為Fe及不可避免的雜質)、1.2％的鈮鐵(鈮鐵的化學組成及其質量分數是:65.82％Nb,2.38％Ta,2.86％Al,2.95％Si,0.28％C,0.027％S,0.056％P,0.59％W,餘量Fe)、3.0％的鎢鐵(鎢鐵的化學組成及其質量分數是:76.14％W,0.18％C,0.029％P,0.065％S,0.44％Si,0.22％Mn,餘量Fe)、2.8％的金屬鋁和27.5％的中碳鉻鐵(中碳鉻鐵的化學組成及其質量分數是:72.07％Cr,1.99％C,1.42％Si,0.020％P,0.017％S,餘量Fe)配料；先將質量分數10％的鎳鐵軟磁合金廢料置於1500公斤中頻感應電爐底部，然後將質量分數1.2％的鈮鐵、3.0％的鎢鐵和27.5％的中碳鉻鐵依次加入爐內，最後將質量分數25％的鎳鐵軟磁合金廢料放在爐料最上層，並在1500公斤中頻感應電爐內混合加熱熔化；鋼水熔清後加入質量分數30.5％的2520雙相不鏽鋼廢料，當2520雙相不鏽鋼廢料全部熔化後，將鋼水溫度升溫至1662℃，然後加入質量分數2.8％的金屬鋁，保溫5分鐘後，將爐內鋼水出爐至鋼包；鋼包底部預先加入了顆粒尺寸9～12mm的釔基稀土矽鐵(釔基稀土矽鐵的化學組成及其質量分數是:9.91％Y,2.56％Ca,5.47％Ba,59.15％Si,餘量為Fe及不可避免的雜質)、鎳鎂合金(鎳鎂合金的化學組成及其質量分數是:84.31％Ni,15.69％Mg)、鋯矽鐵(鋯矽鐵的化學組成及其質量分數是:21.09％Zr,45.88％Si,餘量為Fe及不可避免的雜質)和含氮鉻鐵(含氮鉻鐵的化學組成及其質量分數是:62.84％Cr,6.40％N,0.06％C,2.14％Si,0.025％P,0.031％S,餘量Fe)及顆粒尺寸5～8mm的硼鐵(硼鐵的化學組成及其質量分數是:20.84％B,0.49％C,1.63％Si,0.44％Al,0.009％S,0.088％P,餘量Fe)和鑭鈰混合稀土金屬(鑭鈰混合稀土金屬的化學組成及其質量分數是:98.87％RE,餘量為Si及不可避免的雜質，其中Ce/RE:70.81％,La/RE:29.19％)；釔基稀土矽鐵、鎳鎂合金、鋯矽鐵、含氮鉻鐵、硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬加入量分別佔進入鋼包內鋼水質量分數的0.8％、0.21％、0.45％、0.42％、0.035％和0.16％，其中硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬用厚度18mm的低碳薄鋼片包覆；
②鋼水進入鋼包後，經扒渣、靜置處理後，當鋼水溫度降至1485℃時，快速澆入到臥式離心機上的金屬鑄型中，離心鑄造的工藝參數是：金屬鑄型轉速1260r/min；金屬鑄型噴刷鋯英粉塗料厚度5.8mm，金屬鑄型壁厚80mm，金屬鑄型長度為2550mm，金屬鑄型溫度274℃，金屬鑄型的化學組成及其質量分數是0.25％C,0.60％Mn,0.47％Si,0.03％Nb,0.06％V,0.39％Mo,1.14％Ni,0.026％S,0.031％P,餘量Fe；
③鋼水凝固完畢後，停止離心機轉動，從鑄型中取出爐管鑄件，對爐管鑄件毛坯進行清理、打磨，隨後放入熱處理爐中進行熱處理，先隨爐加熱至780℃，保溫0.5h，繼續加熱至880℃保溫0.5h，再加熱至980℃，保溫0.5h，出爐空冷至室溫，即可獲得乙烯裂解耐熱鋼爐管，其力學性能見表1。
實施例3：
一種乙烯裂解耐熱鋼爐管及其製備方法，其特徵在於採用1000公斤中頻感應電爐熔煉，具體製備工藝步驟是：
①採用質量分數29.6％的2520雙相不鏽鋼廢料(2520雙相不鏽鋼廢料的化學組成及其質量分數是:20.38％Ni,25.13％Cr,1.06％Si,1.57％Mn,0.08％C,0.021％S,0.029％P,餘量為Fe及不可避免的雜質)、37％的鎳鐵軟磁合金廢料(鎳鐵軟磁合金廢料的化學組成及其質量分數是:82.10％Ni,1.94％Mo,餘量為Fe及不可避免的雜質)、1.1％的鈮鐵(鈮鐵的化學組成及其質量分數是:63.29％Nb,2.07％Ta,1.65％Al,2.24％Si,0.19％C,0.040％S,0.057％P,0.69％W,餘量Fe)、3.2％的鎢鐵(鎢鐵的化學組成及其質量分數是:75.26％W,0.17％C,0.029％P,0.064％S,0.35％Si,0.19％Mn,餘量Fe)、2.6％的金屬鋁和26.5％的中碳鉻鐵(中碳鉻鐵的化學組成及其質量分數是:69.91％Cr,1.83％C,1.17％Si,0.028％P,0.024％S,餘量Fe)配料；先將質量分數10％的鎳鐵軟磁合金廢料置於1000公斤中頻感應電爐底部，然後將質量分數1.1％的鈮鐵、3.2％的鎢鐵和26.5％的中碳鉻鐵依次加入爐內，最後將質量分數27％的鎳鐵軟磁合金廢料放在爐料最上層，並在1000公斤中頻感應電爐內混合加熱熔化；鋼水熔清後加入質量分數29.6％的2520雙相不鏽鋼廢料，當2520雙相不鏽鋼廢料全部熔化後，將鋼水溫度升溫至1659℃，然後加入質量分數2.6％的金屬鋁，保溫6分鐘後，將爐內鋼水出爐至鋼包；鋼包底部預先加入了顆粒尺寸9～12mm的釔基稀土矽鐵(釔基稀土矽鐵的化學組成及其質量分數是:9.14％Y,3.92％Ca,4.06％Ba,57.51％Si,餘量為Fe及不可避免的雜質)、鎳鎂合金(鎳鎂合金的化學組成及其質量分數是:82.06％Ni,17.94％Mg)、鋯矽鐵(鋯矽鐵的化學組成及其質量分數是:18.56％Zr,49.20％Si,餘量為Fe及不可避免的雜質)和含氮鉻鐵(含氮鉻鐵的化學組成及其質量分數是:62.37％Cr,5.99％N,0.07％C,2.13％Si,0.026％P,0.035％S,餘量Fe)及顆粒尺寸5～8mm的硼鐵(硼鐵的化學組成及其質量分數是:19.97％B,0.38％C,1.81％Si,0.37％Al,0.008％S,0.053％P,餘量Fe)和鑭鈰混合稀土金屬(鑭鈰混合稀土金屬的化學組成及其質量分數是:98.04％RE,餘量為Si及不可避免的雜質，其中La/RE:48.77％,Ce/RE:51.23％)；釔基稀土矽鐵、鎳鎂合金、鋯矽鐵、含氮鉻鐵、硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬加入量分別佔進入鋼包內鋼水質量分數的0.65％、0.26％、0.37％、0.46％、0.028％和0.19％，其中硼鐵和鑭鈰混合稀土金屬用厚度0.15mm的低碳薄鋼片包覆；
②鋼水進入鋼包後，經扒渣、靜置處理後，當鋼水溫度降至1471℃時，快速澆入到臥式離心機上的金屬鑄型中，離心鑄造的工藝參數是：金屬鑄型轉速1150r/min；金屬鑄型噴刷鋯英粉塗料厚度4.9mm，金屬鑄型壁厚70mm，金屬鑄型長度為1850mm，金屬鑄型溫度266℃，金屬鑄型的化學組成及其質量分數是0.23％C,0.69％Mn,0.36％Si,0.05％Nb,0.04％V,0.28％Mo,1.25％Ni,0.018％S,0.029％P,餘量Fe；
③鋼水凝固完畢後，停止離心機轉動，從鑄型中取出爐管鑄件，對爐管鑄件毛坯進行清理、打磨，隨後放入熱處理爐中進行熱處理，先隨爐加熱至760℃，保溫0.8h，繼續加熱至870℃保溫0.7h，再加熱至970℃，保溫0.8h，出爐空冷至室溫，即可獲得乙烯裂解耐熱鋼爐管，其力學性能見表1。
表1乙烯裂解耐熱鋼爐管力學性能
本發明耐熱鋼爐管以2520雙相不鏽鋼廢料和鎳鐵軟磁合金廢料為主要原料，可以大幅度降低爐管生產成本。本發明耐熱鋼爐管具有優良的室溫和高溫力學性能，室溫抗拉強度大於520MPa，室溫伸長率大於10％，1100℃、17MPa試驗條件下高溫持久斷裂時間大於150小時。本發明耐熱鋼爐管還具有優異的高溫抗氧化、抗硫化和抗增碳結焦性能，在1000℃下使用時，其使用壽命較HP40耐熱鋼爐管提高3.5倍以上，推廣應用具有良好的經濟和社會效益。