ALEACIÓN RESISTENTE AL CALOR CAPAZ DE DEPOSITAR UN FINO CARBURO DE Ti-Nb-Cr O CARBURO DE Ti-Nb-Zr-Cr.

Una aleación resistente al calor que comprende, en % en peso, de más del 0,6% a no más del 0,9% de C, Si presente hasta el 2,5%, Mn presente hasta el 3,0%, del 20 al 28% de Cr, del 8 al 55% de Ni, del 0,01 al 0,8% de Ti y del 0,05 al 1,5% de Nb, siendo el valor de (Ti + Nb)/C de 0,12 a 0,29 en % de relación atómica, que contiene opcionalmente hasta el 0,5% de Zr, siendo el valor de (Ti + Nb + Zr)/C de 0,12 a 0,29 en % de relación atómica, que contiene opcionalmente al menos un elemento seleccionado entre el grupo constituido por hasta el 3% de W, hasta el 3% de Mo y hasta el 0,05% de B, que contiene opcionalmente del 0,001 al 0,05% de Mg, que contiene opcionalmente del 0,001 al 0,2% de Ce, siendo el resto Fe e impurezas inevitables

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2006/322064.

Solicitante: KUBOTA CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 2-47, SHIKITSUHIGASHI 1-CHOME, NANIWA-KU OSAKA-SHI, OSAKA 556-8601 JAPON.

Inventor/es: TAKAHASHI, MAKOTO, HASHIMOTO,Kunihide, HINENO,Makoto.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 30 de Octubre de 2006.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01J19/02 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01J PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS O FÍSICOS, p. ej. CATÁLISIS O QUÍMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS. › B01J 19/00 Procedimientos químicos, físicos o físico-químicos en general; Aparatos apropiados. › Aparatos caracterizados por el hecho de estar construidos con materiales elegidos por sus propiedades de resistencia a los agentes químicos.
  • B01J8/06B
  • C01B3/38B
  • C22C1/06 QUIMICA; METALURGIA.C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › C22C 1/00 Fabricación de aleaciones no ferrosas (por electrotermia C22B 4/00; por electrólisis C25C). › con la utilización de agentes especiales para afinación o deoxidación.
  • C22C19/05 C22C […] › C22C 19/00 Aleaciones basadas en níquel o cobalto, solos o juntos. › con cromo.
  • C22C38/00C
  • C22C38/00E
  • C22C38/44 C22C […] › C22C 38/00 Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00). › con molibdeno o tungsteno.
  • C22C38/48 C22C 38/00 […] › con niobio o tántalo.
  • C22C38/50 C22C 38/00 […] › con titanio o circonio.

Clasificación PCT:

  • C01B3/40 C […] › C01 QUIMICA INORGANICA.C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01B 3/00 Hidrógeno; Mezclas gaseosas que contienen hidrógeno; Separación del hidrógeno a partir de mezclas que lo contienen; Purificación del hidrógeno (producción de gas de agua o gas de síntesis a partir de materias carbonosas sólidas C10J). › caracterizada por el catalizador.
  • C22C19/05 C22C 19/00 […] › con cromo.
  • C22C38/00 C22C […] › Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00).
  • C22C38/44 C22C 38/00 […] › con molibdeno o tungsteno.
  • C22C38/58 C22C 38/00 […] › con más de 1,5% en peso de manganeso.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2358177_T3.pdf

 

Ilustración 1 de ALEACIÓN RESISTENTE AL CALOR CAPAZ DE DEPOSITAR UN FINO CARBURO DE Ti-Nb-Cr O CARBURO DE Ti-Nb-Zr-Cr.
Ilustración 2 de ALEACIÓN RESISTENTE AL CALOR CAPAZ DE DEPOSITAR UN FINO CARBURO DE Ti-Nb-Cr O CARBURO DE Ti-Nb-Zr-Cr.
Ilustración 3 de ALEACIÓN RESISTENTE AL CALOR CAPAZ DE DEPOSITAR UN FINO CARBURO DE Ti-Nb-Cr O CARBURO DE Ti-Nb-Zr-Cr.
Ilustración 4 de ALEACIÓN RESISTENTE AL CALOR CAPAZ DE DEPOSITAR UN FINO CARBURO DE Ti-Nb-Cr O CARBURO DE Ti-Nb-Zr-Cr.
Ilustración 5 de ALEACIÓN RESISTENTE AL CALOR CAPAZ DE DEPOSITAR UN FINO CARBURO DE Ti-Nb-Cr O CARBURO DE Ti-Nb-Zr-Cr.
ALEACIÓN RESISTENTE AL CALOR CAPAZ DE DEPOSITAR UN FINO CARBURO DE Ti-Nb-Cr O CARBURO DE Ti-Nb-Zr-Cr.

Fragmento de la descripción:

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a mejoras en aleaciones resistentes al calor, y más particularmente a aleacionesresistentes al calor adaptadas para precipitar un fino carburo de Ti-Nb-Cr o carburo de Ti-Nb-Zr-Cr cuando secalientan después de la colada y de este modo se les dota de una alta resistencia a la rotura por termofluencia, y también a tubos de reformado preparados a partir de la aleación resistente al calor para su uso en la producción dehidrógeno.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Los aparatos de producción de hidrógeno comprenden un horno de reformado en el que una mezcla de hidrocarburoy vapor se introduce en tubos de reformado para realizar una reacción de reformado con el uso de un catalizadorpara producir un gas reformado rico en hidrógeno. La reacción de reformado dentro de los tubos de reformado serealiza a una alta temperatura de aproximadamente 800 a aproximadamente 1000 grados C a una alta presión deaproximadamente 10 a aproximadamente 30 kgf/cm2. Esta reacción es una reacción endotérmica y, por lo tanto,requiere una gran cantidad de combustible para calentar los tubos de reformado desde el exterior.

Por consiguiente, las mejoras en el rendimiento térmico para reducir la cantidad de combustible a usar sirven pararebajar el coste de funcionamiento y también para reducir la emisión de CO2 y son deseables desde el punto de vista medioambiental.

Es necesario que el material para su uso en la fabricación de tubos de reformado tenga una resistencia a la roturapor termofluencia capaz de resistir las anteriores condiciones de alta temperatura y alta presión. Si el material tieneuna resistencia a la rotura por termofluencia más alta, el tubo de reacción tiene una resistencia mejorada y de estemodo se le dota de una vida más larga, mientras que puede reducirse el grosor de la pared del tubo de reformado y por lo tanto, mejorar su rendimiento térmico, cuando se deben hacer comparables en resistencia a los tubosexistentes.

Para su uso en la fabricación de tubos de reformado para la producción de hidrógeno, el documento JP1993230601A describe una aleación resistente al calor que contiene, en % en peso, del 0,1 al 0,6% de C, hasta el 3,0%de Si, hasta el 2,0% de Mn, del 22 al 30% de Cr, del 22 al 50% de Ni, del 0,2 al 1,5% de Nb, del 0,5 al 5,0% de W y del 0,01 al 0,50% de Ti, siendo el resto Fe.

El documento JP1982-40900B2 describe una colada de aleación resistente al calor que contiene, en % en peso, del0,25 al 0,8% de C, del 8 al 62% de Ni, del 12 al 32% de Cr, de al menos el 0,05% a menos del 2% de W, de al menos el 0,05% a menos del 1% de Ti, hasta el 3,5% de Si, hasta el 3% de Mn, hasta el 2% de Nb y hasta el 0,3%de N, siendo el resto Fe.

El documento EP 0 391 381 A1 describe una aleación resistente al calor usada como material para tubos de craqueopara producir etileno y tubos reformadores para su uso en las industrias petroquímica y química, que tienen altaresistencia la deformación por termofluencia y alta ductilidad después del envejecimiento que comprende, en % en peso, el 0,3-0,8% de C, el 0,5-3% de Si, de más del 0% a no más del 2% de Mn, de al menos el 23% a menos del30% de Cr, el 40-55% de Ni, el 0,2-1,8% de Nb, de más del 0,08% a no más del 0,2% de N, el 0,01-0,5% de Ti y/o el0,01-0,5% de Zr, y el resto Fe e impurezas inevitables. Al menos un componente seleccionado entre el grupo constituido por el 0,02-0,6% de Al, el 0,001-0,5% de Ca, hasta el 0,05% de B, hasta el 0,5% de Y y hasta el 0,5% deHf, puede estar contenido adicionalmente en su composición.

Sin embargo, los tubos de reformado para la producción de hidrógeno preparados a partir de estas aleacionesresistentes al calor no siempre fueron satisfactorios en resistencia a la rotura por termofluencia.

Los inventores de la presente invención realizaron una exhaustiva investigación y descubrieron que, cuando se haceque un fino carburo de Ti-Nb-Cr (o carburo de Ti-Nb-Zr-Cr cuando Zr también está presente) precipite a una temperatura de reacción de reformado catalítico de al menos aproximadamente 800 grados C, el desarrollo dedeslizamiento de dislocaciones puede retardarse dentro de los granos para dar una resistencia a la rotura portermofluencia marcadamente mejorada.

Un objeto de la presente invención es proporcionar una aleación resistente al calor adaptada para precipitar un finocarburo de Ti-Nb-Cr (o carburo de Ti-Nb-Zr-Cr cuando Zr también está presente) cuando se calienta después de lacolada y, de este modo, dotada de una alta resistencia a la rotura por termofluencia.

Otro objeto de la invención es proporcionar una aleación resistente al calor que tenga una extraordinaria conductividad térmica.

Otro objeto más de la invención es proporcionar un tubo de reformado para la producción de hidrógeno que seprepara a partir de una aleación resistente al calor adaptada para precipitar un fino carburo de Ti-Nb-Cr (o carburode Ti-Nb-Zr-Cr cuando Zr también está presente) cuando se calienta después de la colada.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Para cumplir los objetos anteriores, la presente invención proporciona una aleación resistente al calor quecomprende, en % en peso, de más del 0,6% a no más del 0,9% de C, Si presenta hasta el 2,5%, Mn presente hastael 3,0%, del 20 al 28% de Cr, del 8 al 55% de Ni, del 0,01 al 0,8% de Ti y del 0,05 al 1,5% de Nb, siendo el valor de(Ti + Nb)/C de 0,12 a 0,29 en relación atómica,

**(Ver fórmula)**

que contiene opcionalmente hasta el 0,5% de Zr, siendo entonces el valor de (Ti + Nb + Zr)/C de 0,12 a 0,29 en %de relación atómica,

que contiene opcionalmente al menos un elemento seleccionado entre el grupo constituido por hasta el 3% de W,hasta el 3% de Mo y hasta el 0,05% de B,

que contiene además opcionalmente del 0,001 al 0,05% de Mg,

que contiene opcionalmente del 0,001 al 0,2% de Ce, siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una vista de sección que muestra un ejemplo de tubo de reformado para la producción dehidrógeno en uso;

La figura 2 es un gráfico que muestra los resultados de ensayo de tiempo de rotura por termofluenciaenumerados en la Tabla 1;

La figura 3 es una fotomicrografía óptica (X400) que muestra la estructura metálica (como colada) de unapieza de ensayo cortada del tubo de muestra del Ejemplo Nº 3;

La figura 4 es una fotomicrografía óptica (X400) que muestra la estructura metálica de la pieza de ensayo dela figura 3, después de haberla calentado a 1050 grados C y sometida a una tensión de tracción de 24,5 MPadurante 100 horas;

La figura 5 es una fotografía de TEM (X45000) de la estructura metálica de la figura 4;

La figura 6 es una fotografía de TEM (X90000) de la estructura metálica de la figura 4;

La figura 7 es una fotografía de TEM (X450000) de la estructura metálica de la figura 4;

La figura 8 muestra los resultados de espectroscopía de fluorescencia de rayos X de Cr23C6; y

La figura 9 muestra los resultados de espectroscopía de fluorescencia de rayos X de un carburo de Ti-Nb-Cr.

MEJOR MODO DE REALIZAR LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona una aleación resistente al calor que comprende, en % en peso, de más del 0,6%a no más del 0,9% de C, Si presente hasta el 2,5%, Mn presente hasta el 3,0%, del 20 al 28% de Cr, del 8 al 55% deNi, del 0,01 al 0,8% de Ti y del 0,05 al 1,5% de Nb, siendo el valor de (Ti + Nb)/C de 0,12 a 0,29 en % de relaciónatómica, que contiene opcionalmente hasta el 0,5% de Zr, y el valor de (Ti + Nb + Zr)/C es de 0,12 a 0,29 en % derelación atómica, que contiene opcionalmente al menos un elemento seleccionado entre el grupo constituido porhasta el 3% de W, hasta el 3% de Mo y hasta el 0,05% de B, que contiene opcionalmente del 0,001 al 0,05% de Mg,que contiene opcionalmente del 0,001 al 0,2% de Ce, siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

La principal característica de la aleación resistente al calor de la invención es que la aleación está definida de modoque el valor de (Ti + Nb)/C [o (Ti + Nb + Zr)/C cuando la aleación contiene Zr] es de 0,12 a 0,29 en % de relaciónatómica. (La expresión que define la relación se denominará en lo sucesivo en este documento la “expresiónrelacional”.)

La expresión relacional... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una aleación resistente al calor que comprende, en % en peso, de más del 0,6% a no más del 0,9% de C, Si presente hasta el 2,5%, Mn presente hasta el 3,0%, del 20 al 28% de Cr, del 8 al 55% de Ni, del 0,01 al 0,8% deTi y del 0,05 al 1,5% de Nb, siendo el valor de (Ti + Nb)/C de 0,12 a 0,29 en % de relación atómica,

que contiene opcionalmente hasta el 0,5% de Zr, siendo el valor de (Ti + Nb + Zr)/C de 0,12 a 0,29 en % de relación5 atómica,

que contiene opcionalmente al menos un elemento seleccionado entre el grupo constituido por hasta el 3% de W,hasta el 3% de Mo y hasta el 0,05% de B,

que contiene opcionalmente del 0,001 al 0,05% de Mg,

que contiene opcionalmente del 0,001 al 0,2% de Ce, siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

2. Un tubo de reformado para producir hidrógeno que se fabrica a partir de una aleación resistente al calor de acuerdo con la reivindicación 1.


 

Patentes similares o relacionadas:

Métodos para procesar aleaciones metálicas, del 22 de Julio de 2020, de ATI Properties LLC: Un método para procesar una aleación de acero inoxidable superaustenítico, en donde la aleación de acero inoxidable superaustenítico comprende menos de un 50 por […]

Proceso de fabricación de superaleación a base de Ni y miembro de superaleación a base de Ni, superaleación a base de Ni, miembro de superaleación a base de Ni, palanquilla forjada de superaleación a base de Ni, componente de superaleación a base de Ni, estructura de superaleación a base de Ni, tubo de caldera, revestimiento de cámara de combustión, pala de turbina de gas, y disco de turbina de gas, del 3 de Junio de 2020, de Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd: Un proceso de fabricación de un material de ablandamiento de superaleación a base de Ni que comprende: una etapa (S1) para preparar materiales de partida de la superaleación […]

Método para producir aleación súper resistente al calor con base en Fe-Ni, del 27 de Mayo de 2020, de HITACHI METALS, LTD.: Un método de producción para una superaleación resistente al calor con base en Fe-Ni que tiene una composición que comprende 0.08 % en masa o menos de C, 0.35 % en masa o menos […]

Material de soldadura para aleación a base de níquel resistente al calor y metal soldado y unión soldada formada usando los mismos, del 27 de Mayo de 2020, de NIPPON STEEL CORPORATION: Un material de soldadura para aleaciones a base de Ni, resistentes al calor, que tiene una composición química que consiste, en % en masa, en: […]

Lámina de soldadura dura a base de níquel, objeto con un cordón de soldadura y procedimiento para la soldadura dura, del 6 de Mayo de 2020, de VACUUMSCHMELZE GMBH & CO. KG: Lámina de soldadura dura dúctil, amorfa a base de Ni con una composición que está constituida por NiRestoCraBbPcSid con 21 % atómico < a ≤ 28 % […]

Material de soldadura basado en níquel reforzado por precipitación para soldadura por fusión de superaleaciones, del 15 de Abril de 2020, de LIBURDI ENGINEERING LIMITED: Un material de soldadura basado en níquel reforzado por precipitación para soldadura por fusión de superaleaciones compuesto por los siguientes elementos en porcentajes en peso: […]

Tubo resistente al calor que tiene una capa de barrera de alúmina, del 25 de Marzo de 2020, de KUBOTA CORPORATION: Un tubo resistente al calor que tiene una capa de barrera de alúmina a ser usado para la descomposición térmica de hidrocarburos, comprendiendo la capa de barrera […]

Producto de aleación a base de Ni y método para producirlo, del 18 de Marzo de 2020, de Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd: Un producto de aleación a base de Ni, que es un material de base de producción para un miembro de aleación a base Ni en el que una fase γ' que es estable de forma […]

Utilizamos cookies para mejorar nuestros servicios y mostrarle publicidad relevante. Si continua navegando, consideramos que acepta su uso. Puede obtener más información aquí. .