耐熱鋼鑄造鑄就高溫防線：2520材料在鍋爐護板與爐門框的應用在火力發電廠、煉化企業、大型化工廠等核心生產領域，工業鍋爐如同心臟般推動著龐大系統的運轉。其內部燃燒室的工作溫度，對關鍵部件性能提出了嚴峻挑戰——如何在高溫、反復熱沖擊（熱震）、磨損及氧化氣氛中，保障部件的結構穩定與長久服役壽命？這一核心問題的答案，常在于正確選擇并精密控制制造工藝的高性能耐熱鋼材料。

一、守護爐膛的“高溫盔甲"：上下側護板與爐門框的嚴苛工況

* 鍋爐上下側護板：位于鍋爐爐膛的側壁區域，直接承受高溫火焰輻射、煙氣沖刷（高速含灰氣流）以及巨大的溫差應力。它們不僅需要隔絕爐膛高溫、保證爐墻穩定，更要具備優異的抗高溫氧化能力，以防止因表面氧化剝落或燒損而“洞穿"爐壁。

* 鍋爐爐門框：作為檢修門、點火器、觀察孔或測量裝置的安裝“門戶"，爐門框反復承受門體開合引起的劇烈溫度波動，是最易產生熱疲勞裂紋的區域之一。同時，其密封面需長期抵抗煙氣腐蝕、輕微煙灰磨蝕，保證氣密性能不失效。

ZGCr25Ni20Si2（2520）耐熱鋼：高溫環境中的理想守護者耐熱鋼鑄造鑄板 鍋爐上下側護板2520爐門框

針對護板、爐門框所面對的嚴酷工作環境（1100°C或更高），ZG45Cr25Ni20Si2合金被為理想的解決方案。這種材質具有以下難以替代的關鍵優勢：

* 抗氧化/硫化能力： 得益于高達25%的鉻（Cr）含量，在高溫下可形成極其穩定的富鉻氧化物（Cr?O?）保護層，有效隔絕內部金屬基體與氧氣、煙氣中腐蝕性氣體（SO?等）的直接接觸。這是支撐其在長期高溫服役下不易“燒毀"的根本。

* 高溫強度與蠕變韌性： 高鎳（Ni）含量（~20%）顯著增強奧氏體組織的穩定性與高溫持久強度，即使在接近運行極限溫度（1100°C以上）環境下，仍能有效抵抗因重力、煙氣壓力造成的變形與緩慢松弛（抗蠕變）。硅（Si）元素進一步提升了材料高溫強度與抗熱疲勞能力。

* 杰出的熱疲勞抗力： 材料具備良好的韌性基礎，結合優化的鑄造/熱處理工藝（控制晶界析出，減少有害相），使得零件對反復開閉爐門帶來的劇烈溫度循環具有更優異的疲勞耐受性，有效延緩裂紋產生。

二、精密鑄造工藝：從液態鋼水到穩固屏障的關鍵路徑

雖然ZG45Cr25Ni20Si2材料理論性能優異，但復雜的鑄造工藝過程對最終部件的性能穩定和服役壽命具有決定性影響。以下為其核心環節中的關鍵控制點：

1. 材料控制是關鍵起點：

   * 合金成分精度： 嚴格按國家或行業標準（如GB/T 8492）控制Cr、Ni、Si、C含量，確保高溫強度與耐蝕性達標。碳含量控制（C ≤ 0.30%）對優化抗晶間腐蝕尤為重要。

   * 鋼水純凈度追求： 熔煉后期采用電弧爐（EAF）+ AOD/LF精煉技術深度脫除有害的雜質元素硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）含量——高硫低磷的鋼液會顯著惡化高溫塑性（延展性），容易導致熱裂紋開裂；低氧可減輕鑄件內部微小氣孔形成傾向。

2. 精妙造型與鑄造方案：

   * 優化模具設計： 針對護板的大平板結構或爐門框的復雜空腔結構（尤其是門框可能具有多層密封臺階或冷卻腔），使用精密計算機輔助設計（CAD/CAE）仿真充型凝固規律，合理布置保溫冒口系統及激冷點位置，平衡補縮壓力與冷卻速率，避免大平面區域產生內部縮松。

   * 先進造型材料： 使用熱穩定高、耐火度達標的優質覆膜砂或鋯砂鑄造材料制作型殼（對于失蠟法精密鑄造），減少澆注后砂型本身因高溫變形可能對鑄件尺寸帶來的影響，保證幾何精度。

3. 澆注溫控決定成敗：耐熱鋼鑄造鑄板 鍋爐上下側護板2520爐門框

   * 科學澆注溫度控制： 將ZG45Cr25Ni20Si2合金澆注溫度精確控制在1530°C至1580°C之間。過高易加劇成分偏析（晶內不均勻）和收縮應力；過低則會顯著惡化流動性（變得粘稠），無法有效填充型腔輪廓末端及薄壁部位，增加冷隔、澆不足等風險。

4. 熱處理工藝解鎖韌性：

   * 熱處理的必要性： 鑄態組織通常含有粗大的枝晶和二次碳/氮化物脆性相沿晶界分布，因此必須執行“固溶處理"：在1100°C到1150°C的預熱溫度下均勻保溫，充分溶解各類脆性相組織，而后進行迅速水淬（Q），從而將韌性的過飽和奧氏體基體“凍結"保存下來。

   * 爐溫精度要求： 必須使用溫控精度穩定的臺車式電阻爐處理大鑄件，確保大型護板或爐門框各部受熱均勻，避免溫差大造成零件扭曲變形或內應力殘留。

三、定制化關鍵部件應用：護板、門框的差異化挑戰

* 上下側護板：大平面的抗形變之道

   * 設計要點： 針對其大平面的結構特點，通常采用加強筋網格結構設計（筋條高度厚度設計需合理），或優化布局形成“魚背拱形曲面"，以有效抵抗高負荷下的高溫蠕變變形與受壓失穩。

   * 工藝控制核心： 澆注系統設計中側重金屬液充填過程平穩，強化冒口保溫措施（如發熱冒口套），對大塊平板區域設置多道內冷鐵激冷加速冷卻，避免因補縮不足形成中心縮松問題。

* 爐門框：熱沖擊下的“堡壘"

   * 設計強化策略： 在應力高度集中區域（尤其是門框四周轉角），通常采用過渡圓角設計（減少內應力聚集點），并考慮必要時增設外部冷卻通道結構設計（以加速危險部位降溫），顯著提升抗熱疲勞壽命。

   * 鑄造難點攻堅： 爐門框結構復雜，內腔（冷卻道）、外型面及各密封臺階須成形。采用精密組芯技術或使用3D打印砂型（以突破幾何復雜度限制）成為主要解決方案。澆注溫度控制、水冷強度設置對抑制焊接熱影響區（補焊位置）裂紋至關重要。

* 常用耐熱鑄造鋼性能對比及應用場景參考（摘要）

材料牌號 典型高溫抗氧化等級 高溫持久強度等級 抗熱疲勞能力 典型應用位置/溫度范圍 相對成本水平

ZG15Cr1Mo1V (常見1Cr0.5Mo) 中等 (≤580°C) 中等/良好 (在550~600°C) 尚可 集箱、常規管板、中溫聯箱 低

ZG35Cr24Ni7SiN（RE） 良好 (900~1000°C) 良好 (在750~900°C) 良好 鏈條爐爐排片、部分篦條 中高

ZG45Cr25Ni20Si2(2520) 優異 (1100~1150°C) 優異(950~1100°C) 優異 高溫護板/爐門框、噴火口鑄件 高

ZG40Ni35Cr25Nb (HP-Nb改良) 優異 (1100~1150°C) 優異(高Nb強化) 良好 特殊爐內支架、高溫夾具 很高

注：實際選材仍需結合具體工況溫度、應力狀態、壽命要求及成本預算綜合決策。

四、平衡性能與成本：價值驅動的材料選型考量

ZG45Cr25Ni20Si2合金中Cr、Ni等貴金屬含量高，其原材料成本顯著高于普通碳鋼和低合金耐熱鋼（如ZG20CrMo系列）。因此，選用2520材料制造護板/爐門框通常是基于特定需求：

* 非他不可的選擇： 當爐溫運行區間長期高于1000℃（尤其是1100℃以上）；腐蝕性氣氛（高硫煤、含硫油）嚴重；爐門需要頻繁開閉，溫差沖擊極大——此時唯有2520級材料的高溫綜合性能才能保障5年甚至10年的有效服役安全期。

* 評估回報周期： 初始購置費用雖高，但降低因部件早期失效導致停爐維修次數（每次檢修可能耗費數十萬甚至上百萬元），長期設備總體使用成本（TCO）可能反而降低。

五、結語

在高溫熔爐的核心防線前，ZG45Cr25Ni20Si2耐熱鋼鑄造的鍋爐上下側護板及爐門框，憑借其的高溫力學穩定性和腐蝕抗性，成為了守護爐膛安全的堅實屏障。從材料熔煉的精度控制，到鑄造工藝的精心雕琢，再到部件設計的縝密考量，每一個環節都深刻地影響著最終產品在環境下的表現。雖然前期投入更為高昂，但對于嚴苛工況中的關鍵部件而言，這種投入正是換取長期設備穩定運行和生產效益的根本保障。

注：

* 實際應用中需嚴格遵守相關國家標準（如中國的GB/T 8492《耐熱鋼鑄件》），確保質量合規。

* 復雜的結構鑄件（特別是帶有內腔的爐門框）建議在設計階段與鑄造廠進行工藝可行性評審（DFM：面向制造的設計）。

* 采購成品時務必要求附帶質量證明文件與化學成分、力學性能、金相分析等報告依據，保障核心質量可控。