CN103128129A - 一种Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的短流程制备方法 - Google Patents

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本发明涉及一种Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的短流程制备方法，属于镍基合金的制备、加工技术领域。本发明采用的工艺步骤为：中频炉熔炼→离心铸造管坯→均匀化处理→机械加工→轧制→固溶处理→酸洗→精整→切定尺。本发明工艺简单，与传统工艺相比，不用配置锻造设备和大吨位挤压机，降低成本；适用于Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材，特别是直径60～120mm的Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备加工。

Description

一种 Ni-Cr-Mo 耐蚀合金管材的短流程制备方法
技术领域
本发明涉及一种Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的短流程制备方法，属于镍基合金的制备、加工技术领域。本制备方法适用于Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材，特别是直径60～120mm的Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备加工。
背景技术
Ni-Cr-Mo耐蚀合金（如Hastelloy C-276、00Cr16Ni75Mo2Ti合金等）在广泛的腐蚀介质中具有优异耐蚀性，它既耐氧化性介质又耐还原性介质的腐蚀，特别是在含F-、Cl-离子的氧化性酸中、在氧化性酸和还原性酸的混合介质中以及含氯的水溶液中，均具有其它耐蚀合金无法比拟的独特耐蚀性。Ni-Cr-Mo耐蚀合金良好的耐蚀性能使得该合金被广泛应用于制造石油化工、能源和冶金行业中的各种容器和管材。
Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材一般采用“真空熔炼→电渣重熔→均匀化处理→锻造开坯→挤压→轧制”工艺制造，这种工艺流程长，投资大。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的短流程制备方法，采用离心铸坯→轧制工艺，加工出Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材。
本发明采取一种新的短流程制备工艺，采用离心铸造制备Ni-Cr-Mo耐蚀合金空心管坯，由于Ni-Cr-Mo耐蚀合金为单相奥氏体合金，离心铸造时其密度偏析相对较小，同时由于金属液是在离心力的作用下凝固成形，离心铸件的致密度高，气孔、夹杂等缺陷少，晶粒细小，经过均匀化处理后可以直接冷轧成形。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的短流程制备方法，工艺流程为：中频炉熔炼→ 离心铸造管坯→均匀化处理→机械加工→轧制→固溶处理→酸洗→精整→切定尺→成品管材。其具体步骤如下：
（1）中频炉熔炼和离心铸造：按Ni-Cr-Mo耐蚀合金的成分要求配料，在中频炉中熔化、精炼，然后浇入离心铸造机中铸造成管坯；
（2）均匀化处理：为改善铸造管坯的铸造组织，消除合金元素偏析，提高塑性加工性能，对步骤（1）所得的管坯进行均匀化处理；
（3）机械加工：对步骤（2）所得的管坯进行机械加工，去除内外表面的氧化皮和表皮气孔，加工得到所需的轧制坯料；
（4）轧制和固溶处理：将所得轧制坯料进行多道次冷轧成形，并且在每道次冷轧后进行固溶处理；轧制设备为精密冷轧管机，冷轧成形配合多次固溶处理是制备Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的关键工艺；
（5）酸洗：每次固溶处理（固溶淬火）后的工件，均需在酸洗液中进行酸洗去除氧化皮，然后放入清水槽中冲洗；
（6）精整：轧制后的成品尺寸管坯在经过固溶处理后，会有一定的热处理变形，需在轧机上进行精整，提高尺寸精度；
（7）切定尺：对精整后的管坯按成品尺寸的要求切定尺，得到成品管材。
一种优选技术方案，其特征在于：所述的步骤（1）中所述的Ni-Cr-Mo耐蚀合金为哈氏合金（Hastelloy）C-276、00Cr16Ni75Mo2Ti合金等。
一种优选技术方案，其特征在于：在进行均匀化处理时，均匀化温度为1200℃，时间为3h。
一种优选技术方案，其特征在于：冷轧成形时，第一道次冷轧的变形量为20%～30%，其后每道次冷轧变形量为35%～45%，每道次冷轧后均进行1200℃×40min的固溶处理。
一种优选技术方案，其特征在于：所述的步骤（5）中所述的酸洗液的组成为盐酸:硫酸:硝酸=16׃3׃1(体积比)，在酸洗液中浸泡的时间（酸洗时间）为2小时。
一种优选技术方案，其特征在于：所述的成品管材的直径为60～120mm。
本发明的优点是：
1、采用“离心铸坯→轧制”的短流程工艺制备Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材，本发明工艺简单，与传统工艺相比，减少了锻造开坯和挤压两道工序，不用配置锻造设备和大吨位挤压机，降低成本；
2、生产过程简单，易操作，生产结果稳定性和重现性好；
3、适合于小批量生产Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材，特别是直径60～120mm的Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备加工。
下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
附图说明
图1为Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，为Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备工艺流程图，本发明Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的短流程制备方法，工艺流程为：中频炉熔炼→ 离心铸造管坯→均匀化处理→机械加工→轧制→固溶处理→酸洗→精整→切定尺，最终得到成品管材。
具体步骤包括：
（1）中频炉熔炼和离心铸造：按Ni-Cr-Mo耐蚀合金的成分要求配料，在中频炉中熔化、精炼，然后浇入离心铸造机中铸造成管坯；
（2）均匀化处理：为改善铸造管坯的铸造组织，消除合金元素偏析，提高塑性加工性能，对步骤（1）所得的管坯进行1200℃×3h的均匀化处理；
（3）机械加工：对步骤（2）所得的管坯进行机械加工，去除内外表面的氧化皮和表皮气孔，加工得到所需的轧制坯料；
（4）轧制和固溶处理：轧制设备为精密冷轧管机。冷轧成形配合多次固溶处理是制备Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的关键工艺，第一道次冷轧的变形量为20%～30%，其后每道次冷轧变形量为35%～45%，每道次冷轧后均进行1200℃×40min的固溶处理；
（5）酸洗：每次固溶处理（固溶淬火）后的工件，均需进行酸洗去除氧化皮，放入酸洗液中浸泡，浸泡2小时后，再放入清水槽中冲洗；优选的酸洗液的组成为盐酸:硫酸:硝酸=16׃3׃1(体积比)；
（6）精整：轧制后的成品尺寸管坯在经过固溶处理后，会有一定的热处理变形，需在轧机上进行精整，提高尺寸精度；
（7）切定尺：对精整后的管坯按成品尺寸的要求切定尺，得到成品管材。
实施例1
直径60mm的 Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备工艺如下，以Hastelloy C-276合金为例：
（1）中频炉熔炼和离心铸造：按Hastelloy C-276合金的成分要求配料，其化学成分如表1所示；在中频炉中1600℃熔化、1600℃精炼约30min，然后浇入离心铸造机中铸造（浇注温度约1430℃）成管坯，铸造管坯的尺寸为ф外90×ф内45×1200mm。
表1 Hastelloy C-276合金的化学成分（%）
C P S Cr Mo Fe Co W Ni
0.016 ＜0.05 0.0005 15.70 17.65 5.18 ＜0.05 3.30 基体
（2）均匀化处理：为改善铸造管坯的铸造组织，消除合金元素偏析，提高塑性加工性能，对铸造管坯进行1200℃×3h的均匀化处理。
（3）机械加工：使用车床对铸造管坯进行机械加工，去除内、外表面的氧化皮和表皮气孔，加工出所需的轧制坯料尺寸。机械加工后管坯尺寸为ф外85×ф内75×1195mm（铸造管坯两端平头后长度由1200mm变为1195mm）。
（4）轧制和固溶处理：轧制设备为精密冷轧管机。轧制成形配合多次固溶处理是制备Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的关键工艺。第一道次冷轧的变形量为20%，其后每道次冷轧变形量为35%左右，每道次冷轧后均进行1200℃×40min的固溶处理。最后一道冷轧变形后的管坯尺寸为ф外60×ф内58×8100mm。
（5）酸洗：每次固溶处理（固溶淬火）后的工件，均需进行酸洗去除氧化皮，放入酸洗液中浸泡，浸泡2小时后，再放入清水槽中冲洗。所述的酸洗液的组成为盐酸:硫酸:硝酸=16׃3׃1(体积比)。
（6）精整：冷轧后的成品尺寸管坯在经过固溶处理后，会有一定的热处理变形，需在旋压机上进行精整，提高尺寸精度。
（7）切定尺：对精整后的管坯按成品尺寸的要求切定尺，得到成品管材：ф外60×ф内58× L mm。
实施例2
直径120mm的 Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备工艺如下所示，以00Cr16Ni75Mo2Ti合金为例：
（1）中频炉熔炼和离心铸造：按00Cr16Ni75Mo2Ti合金的成分要求配料，在中频炉中1600℃熔化、1600℃精炼约30min，然后浇入离心铸造机中铸造（浇注温度约1430℃）成管坯。其化学成分如表2所示，铸造管坯的尺寸为ф外150×ф内105×1200mm。
表2 00Cr16Ni75Mo2Ti合金的化学成分（%）
C P S Si W Ti Mn Mo Cr Fe Ni
0.024 ＜0.05 0.0005 0.72 0.02 0.54 0.94 2.79 15.54 7.05 基体
（2）均匀化处理：为改善铸造管坯的铸造组织，消除合金元素偏析，提高塑性加工性能，对铸造管坯进行1200℃×3h的均匀化处理。
（3）机械加工：使用车床对铸造管坯进行机械加工，去除内外表面的氧化皮和表皮气孔，加工出所需的轧制坯料。机械加工后管坯尺寸为ф外145×ф内135×1195mm（铸造管坯两端平头后长度由1200mm变为1195mm）。
（4）轧制和固溶处理：轧制设备为精密冷轧管机。轧制成形配合多次固溶处理是制备Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的关键工艺。第一道次冷轧的变形量为30%，其后每道次冷轧变形量为45%左右，每道次冷轧后均进行1200℃×40min的固溶处理。最后一道冷轧变形后的管坯尺寸为ф外120×ф内118×7020 mm。
（5）酸洗：每次固溶淬火后的工件，均需进行酸洗去除氧化皮，放入酸洗液中浸泡，浸泡2小时后，再放入清水槽中冲洗。
（6）精整：冷轧后的成品尺寸管坯在经过固溶处理后，会有一定的热处理变形，需在轧机上进行精整，提高尺寸精度。
（7）切定尺：对精整后的管坯按成品尺寸的要求切定尺，得到成品管材：ф外120×ф内118× L mm。
本发明工艺简单，与传统工艺相比，不用配置锻造设备和大吨位挤压机，降低成本。本制备方法适用于Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材，特别是直径60～120mm的哈氏合金（Hastelloy）C-276、00Cr16Ni75Mo2Ti合金等Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备加工。

Claims (6)

1.一种Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的短流程制备方法，包括如下步骤：
（1）中频炉熔炼和离心铸造：按Ni-Cr-Mo耐蚀合金的成分要求配料，在中频炉中熔化、精炼，然后浇入离心铸造机中铸造成管坯；
（2）均匀化处理：对步骤（1）所得的管坯进行均匀化处理；
（3）机械加工：对步骤（2）所得的管坯进行机械加工，去除内外表面的氧化皮和表皮气孔，加工得到轧制坯料；
（4）轧制和固溶处理：将所得轧制坯料进行多道次冷轧成形，并且在每道次冷轧后进行固溶处理；
（5）酸洗：每次固溶处理后的工件，均在酸洗液中进行酸洗去除氧化皮，然后放入清水槽中冲洗；
（6）精整：在轧机上进行精整；
（7）切定尺：对精整后的管坯切定尺，得到成品管材。
2.按照权利要求1所述的Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备方法，其特征在于：所述的Ni-Cr-Mo耐蚀合金为哈氏合金C-276或00Cr16Ni75Mo2Ti合金。
3.按照权利要求1所述的Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备方法，其特征在于：均匀化处理时，均匀化温度为1200℃，时间为3h。
4.按照权利要求1所述的Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备方法，其特征在于：冷轧成形时，第一道次冷轧的变形量为20%～30%，其后每道次冷轧变形量为35%～45%，每道次冷轧后均进行1200℃×40min的固溶处理。
5.按照权利要求1所述的Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备方法，其特征在于：所述的酸洗液的体积比组成为盐酸:硫酸:硝酸=16׃3׃1，酸洗时间为2小时。
6.按照权利要求1所述的Ni-Cr-Mo耐蚀合金管材的制备方法，其特征在于：所述的成品管材的直径为60～120mm。
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