CN105950961A - 一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层及热处理工艺 - Google Patents

一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层及热处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层及热处理工艺，高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.021‑0.023%，钠：0.02‑0.04%，镁：0.11‑0.13%，铝：0.21‑0.23%，硅：0.05‑0.08%，钙：0.54‑0.58%，钛：0.25‑0.28%，钒：0.48‑0.52%，铬：0.24‑0.28%，钴：0.32‑0.36%，镍：5.23‑5.28%，铜：0.47‑0.49%，锌：0.35‑0.38%，铌：0.75‑0.78%，稀土元素：3.2‑3.8%，助剂：0.62‑0.68%，余量为铁。

Description

一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层及热处理工艺
技术领域
本发明涉及烟气余热管道，具体的说是一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层及热处理工艺。
背景技术
目前随着社会经济的发展，能源危机的问题越来越突出，现在很多生产厂家对于能回收利用的能源尽一切可能的回收利用，尤其对于烟气余热回收利用，不仅仅是因为烟气余热回收操作简单，而且成本低，设备维护简单，还有是因为其回收利用率高，使用范围广，但是在烟气回收过程，尤其烟气具有很强的腐蚀性成分，对管道造成严重的破坏，容易导致泄露，造成不必要的损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层及热处理工艺，不仅能提高管道内壁的强度，还能提高其耐高温、耐腐蚀性能，增加其使用寿命，降低成本，避免管道泄露，降低维护成本。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层，高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.021-0.023%，钠：0.02-0.04%，镁：0.11-0.13%，铝：0.21-0.23%，硅：0.05-0.08%，钙：0.54-0.58%，钛：0.25-0.28%，钒：0.48-0.52%，铬：0.24-0.28%，钴：0.32-0.36%，镍：5.23-5.28%，铜：0.47-0.49%，锌：0.35-0.38%，铌：0.75-0.78%，稀土元素：3.2-3.8%，助剂：0.62-0.68%，余量为铁；
稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.5-8.8%，钕：6.2-6.4%，钷：5.2-5.5%，铕：2.3-2.5%，铒：12.5-12.8%，余量为镥；
助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：15-18份，高岭石：12-14份，粘土：17-19份，铜粉：14-16份，锌粉：11-13份；
助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至750-760℃，煅烧2-3个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
本发明还提供了用于烟气余热管道的高强度金属涂层的热处理工艺，该热处理工艺按以下步骤进行：
步骤1：将碳、钠、镁、铝、硅、钙、钛、钒和铁元素放入熔炼炉中，然后将炉温升至720-730℃后，保温3-5小时，然后将温度升至1250-1360℃，然后放入铬、钴、镍、铜、锌、铌，搅拌均匀，保温3-5小时，然后空冷至450-460℃，保温1-3小时，然后再空冷至室温；
步骤2：经过 LF炉精炼，将温度增加至1420-1430℃，然后放入稀土元素和助剂，保温3-5h，全程吹氮气搅拌，然后将温度降至为870-880℃；然后风冷，以7-10℃/s的速度冷却至350-360℃，然后空冷至室温；
步骤3：将步骤2得到的金属体放入球磨机中，将温度增加至520-550℃，保温1-3小时，然后启动球磨机磨粉粉碎，过100目筛，得粉末颗粒A，将部分粉末颗粒A再次放入球磨机中粉碎，过200目筛，得粉末颗粒B；
步骤4：将步骤3中的粉末颗粒B先喷涂至管道内壁，厚度为0.5-0.8mm，然后加热至550-570℃，保温1-2小时，然后空冷至室温，然后再加热至200-300℃，将粉末颗粒A喷涂覆盖于粉末颗粒B表面，厚度为1.2-1.5mm，然后再加热至500-600℃，保温30-40min，然后再将温度增加至800-820℃，保温5-8小时，然后空冷至室温即可。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的用于烟气余热管道的高强度金属涂层，高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.021%，钠：0.02%，镁：0.11%，铝：0.21%，硅：0.05%，钙：0.54%，钛：0.25%，钒：0.48%，铬：0.24%，钴：0.32%，镍：5.23%，铜：0.47%，锌：0.35%，铌：0.75%，稀土元素：3.2%，助剂：0.62%，余量为铁；
稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.5%，钕：6.2%，钷：5.2%，铕：2.3%，铒：12.5%，余量为镥；
助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：15份，高岭石：12份，粘土：17份，铜粉：14份，锌粉：11份；
助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至750℃，煅烧2个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
前述的用于烟气余热管道的高强度金属涂层，高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.023%，钠：0.04%，镁：0.13%，铝：0.23%，硅：0.08%，钙：0.58%，钛：0.28%，钒：0.52%，铬：0.28%，钴：0.36%，镍：5.28%，铜：0.49%，锌：0.38%，铌：0.78%，稀土元素：3.8%，助剂：0.68%，余量为铁；
稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.8%，钕：6.4%，钷：5.5%，铕：2.5%，铒：12.8%，余量为镥；
助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：18份，高岭石：14份，粘土：19份，铜粉：16份，锌粉：13份；
助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至760℃，煅烧3个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
前述的用于烟气余热管道的高强度金属涂层，高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.022%，钠：0.03%，镁：0.12%，铝：0.22%，硅：0.06%，钙：0.55%，钛：0.27%，钒：0.49%，铬：0.26%，钴：0.35%，镍：5.25%，铜：0.48%，锌：0.36%，铌：0.76%，稀土元素：3.5%，助剂：0.65%，余量为铁；
稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.6%，钕：6.3%，钷：5.4%，铕：2.4%，铒：12.7%，余量为镥；
助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：16份，高岭石：13份，粘土：18份，铜粉：15份，锌粉：12份；
助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至756℃，煅烧2.8个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
本发明的有益效果是：通过在管道内壁设置高强度金属涂层，不仅能提高管道内壁的强度，还能提高其耐高温、耐腐蚀性能，增加其使用寿命，降低成本，高强度金属涂层抗腐蚀能力和抗氧化能力极强，并且其表面的耐摩擦能力大大提高，吸附性好；其中涂层中加入钛元素，能提高耐腐蚀性和强度，加入铌元素，在热处理中能细化晶粒，可加大其强度、韧性、抗腐蚀、耐磨和承受冲击负荷的等，加入锌和铜元素，能细化晶粒和降低其过热敏感性及回火脆性，提高强度，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀，加入铬和镍元素，能提高其耐磨才能力和增加其强度，提高其熔点，增加抗高温的能力和抗氧化能力；并且加入稀土元素，能在热处理过程中细化晶粒，形成致密的晶体结构，增加涂层的强度和耐摩擦性能，并且在助剂中添加了粘土、铜粉和锌粉，能在生产过程中起到催化剂的作用，提高生产效率和增加涂层的强度和耐摩擦性能；
提供的热处理工艺不仅方法简单，成本低，分别制作两种规格粉末颗粒A和粉末颗粒B，先将粉末颗粒B作为底层与管道贴合，然后再将粉末颗粒A包覆于粉末颗粒B表面再次复合，这样能降低成本，并且附着牢固，不易脱落，使用寿命长。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明：
实施例 1
本实施例提供的一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层，高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.021%，钠：0.02%，镁：0.11%，铝：0.21%，硅：0.05%，钙：0.54%，钛：0.25%，钒：0.48%，铬：0.24%，钴：0.32%，镍：5.23%，铜：0.47%，锌：0.35%，铌：0.75%，稀土元素：3.2%，助剂：0.62%，余量为铁；
稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.5%，钕：6.2%，钷：5.2%，铕：2.3%，铒：12.5%，余量为镥；
助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：15份，高岭石：12份，粘土：17份，铜粉：14份，锌粉：11份；
助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至750℃，煅烧2个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
本实施例还提供了用于烟气余热管道的高强度金属涂层的热处理工艺，该热处理工艺按以下步骤进行：
步骤1：将碳、钠、镁、铝、硅、钙、钛、钒和铁元素放入熔炼炉中，然后将炉温升至720℃后，保温3小时，然后将温度升至1250℃，然后放入铬、钴、镍、铜、锌、铌，搅拌均匀，保温3小时，然后空冷至450℃，保温1小时，然后再空冷至室温；
步骤2：经过 LF炉精炼，将温度增加至1420℃，然后放入稀土元素和助剂，保温3h，全程吹氮气搅拌，然后将温度降至为870℃；然后风冷，以7℃/s的速度冷却至350℃，然后空冷至室温；
步骤3：将步骤2得到的金属体放入球磨机中，将温度增加至520℃，保温1小时，然后启动球磨机磨粉粉碎，过100目筛，得粉末颗粒A，将部分粉末颗粒A再次放入球磨机中粉碎，过200目筛，得粉末颗粒B；
步骤4：将步骤3中的粉末颗粒B先喷涂至管道内壁，厚度为0.5mm，然后加热至550℃，保温1小时，然后空冷至室温，然后再加热至200℃，将粉末颗粒A喷涂覆盖于粉末颗粒B表面，厚度为1.2mm，然后再加热至500℃，保温30min，然后再将温度增加至800℃，保温5小时，然后空冷至室温即可。
实施例 2
本实施例提供的一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层，高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.023%，钠：0.04%，镁：0.13%，铝：0.23%，硅：0.08%，钙：0.58%，钛：0.28%，钒：0.52%，铬：0.28%，钴：0.36%，镍：5.28%，铜：0.49%，锌：0.38%，铌：0.78%，稀土元素：3.8%，助剂：0.68%，余量为铁；
稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.8%，钕：6.4%，钷：5.5%，铕：2.5%，铒：12.8%，余量为镥；
助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：18份，高岭石：14份，粘土：19份，铜粉：16份，锌粉：13份；
助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至760℃，煅烧3个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
本实施例还提供了用于烟气余热管道的高强度金属涂层的热处理工艺，该热处理工艺按以下步骤进行：
步骤1：将碳、钠、镁、铝、硅、钙、钛、钒和铁元素放入熔炼炉中，然后将炉温升至730℃后，保温5小时，然后将温度升至1360℃，然后放入铬、钴、镍、铜、锌、铌，搅拌均匀，保温5小时，然后空冷至460℃，保温3小时，然后再空冷至室温；
步骤2：经过 LF炉精炼，将温度增加至1430℃，然后放入稀土元素和助剂，保温5h，全程吹氮气搅拌，然后将温度降至为880℃；然后风冷，以10℃/s的速度冷却至360℃，然后空冷至室温；
步骤3：将步骤2得到的金属体放入球磨机中，将温度增加至550℃，保温3小时，然后启动球磨机磨粉粉碎，过100目筛，得粉末颗粒A，将部分粉末颗粒A再次放入球磨机中粉碎，过200目筛，得粉末颗粒B；
步骤4：将步骤3中的粉末颗粒B先喷涂至管道内壁，厚度为0.8mm，然后加热至570℃，保温2小时，然后空冷至室温，然后再加热至300℃，将粉末颗粒A喷涂覆盖于粉末颗粒B表面，厚度为1.5mm，然后再加热至600℃，保温40min，然后再将温度增加至820℃，保温8小时，然后空冷至室温即可。
实施例 3
本实施例提供的一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层，高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.022%，钠：0.03%，镁：0.12%，铝：0.22%，硅：0.06%，钙：0.55%，钛：0.27%，钒：0.49%，铬：0.26%，钴：0.35%，镍：5.25%，铜：0.48%，锌：0.36%，铌：0.76%，稀土元素：3.5%，助剂：0.65%，余量为铁；
稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.6%，钕：6.3%，钷：5.4%，铕：2.4%，铒：12.7%，余量为镥；
助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：16份，高岭石：13份，粘土：18份，铜粉：15份，锌粉：12份；
助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至756℃，煅烧2.8个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
本实施例还提供了用于烟气余热管道的高强度金属涂层的热处理工艺，该热处理工艺按以下步骤进行：
步骤1：将碳、钠、镁、铝、硅、钙、钛、钒和铁元素放入熔炼炉中，然后将炉温升至725℃后，保温4小时，然后将温度升至1280℃，然后放入铬、钴、镍、铜、锌、铌，搅拌均匀，保温4小时，然后空冷至458℃，保温2小时，然后再空冷至室温；
步骤2：经过 LF炉精炼，将温度增加至1426℃，然后放入稀土元素和助剂，保温4h，全程吹氮气搅拌，然后将温度降至为876℃；然后风冷，以8℃/s的速度冷却至355℃，然后空冷至室温；
步骤3：将步骤2得到的金属体放入球磨机中，将温度增加至540℃，保温2小时，然后启动球磨机磨粉粉碎，过100目筛，得粉末颗粒A，将部分粉末颗粒A再次放入球磨机中粉碎，过200目筛，得粉末颗粒B；
步骤4：将步骤3中的粉末颗粒B先喷涂至管道内壁，厚度为0.6mm，然后加热至560℃，保温1.6小时，然后空冷至室温，然后再加热至260℃，将粉末颗粒A喷涂覆盖于粉末颗粒B表面，厚度为1.3mm，然后再加热至580℃，保温36min，然后再将温度增加至810℃，保温6小时，然后空冷至室温即可。
这样通过以上实施例的技术方案不仅能提高管道内壁的强度，还能提高其耐高温、耐腐蚀性能，增加其使用寿命，降低成本，避免管道泄露，降低维护成本。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于烟气余热管道的高强度金属涂层，其特征在于：所述高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.021-0.023%，钠：0.02-0.04%，镁：0.11-0.13%，铝：0.21-0.23%，硅：0.05-0.08%，钙：0.54-0.58%，钛：0.25-0.28%，钒：0.48-0.52%，铬：0.24-0.28%，钴：0.32-0.36%，镍：5.23-5.28%，铜：0.47-0.49%，锌：0.35-0.38%，铌：0.75-0.78%，稀土元素：3.2-3.8%，助剂：0.62-0.68%，余量为铁；
所述稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.5-8.8%，钕：6.2-6.4%，钷：5.2-5.5%，铕：2.3-2.5%，铒：12.5-12.8%，余量为镥；
所述助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：15-18份，高岭石：12-14份，粘土：17-19份，铜粉：14-16份，锌粉：11-13份；
所述助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至750-760℃，煅烧2-3个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
2.根据权利要求1所述的用于烟气余热管道的高强度金属涂层，其特征在于：所述高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.021%，钠：0.02%，镁：0.11%，铝：0.21%，硅：0.05%，钙：0.54%，钛：0.25%，钒：0.48%，铬：0.24%，钴：0.32%，镍：5.23%，铜：0.47%，锌：0.35%，铌：0.75%，稀土元素：3.2%，助剂：0.62%，余量为铁；
所述稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.5%，钕：6.2%，钷：5.2%，铕：2.3%，铒：12.5%，余量为镥；
所述助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：15份，高岭石：12份，粘土：17份，铜粉：14份，锌粉：11份；
所述助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至750℃，煅烧2个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
3.根据权利要求1所述的用于烟气余热管道的高强度金属涂层，其特征在于：所述高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.023%，钠：0.04%，镁：0.13%，铝：0.23%，硅：0.08%，钙：0.58%，钛：0.28%，钒：0.52%，铬：0.28%，钴：0.36%，镍：5.28%，铜：0.49%，锌：0.38%，铌：0.78%，稀土元素：3.8%，助剂：0.68%，余量为铁；
所述稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.8%，钕：6.4%，钷：5.5%，铕：2.5%，铒：12.8%，余量为镥；
所述助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：18份，高岭石：14份，粘土：19份，铜粉：16份，锌粉：13份；
所述助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至760℃，煅烧3个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
4.根据权利要求1所述的用于烟气余热管道的高强度金属涂层，其特征在于：所述高强度金属涂层的成分按质量百分比为：碳：0.022%，钠：0.03%，镁：0.12%，铝：0.22%，硅：0.06%，钙：0.55%，钛：0.27%，钒：0.49%，铬：0.26%，钴：0.35%，镍：5.25%，铜：0.48%，锌：0.36%，铌：0.76%，稀土元素：3.5%，助剂：0.65%，余量为铁；
所述稀土元素的成分按质量百分比为：镨：8.6%，钕：6.3%，钷：5.4%，铕：2.4%，铒：12.7%，余量为镥；
所述助剂的成分按重量份数计为：滑石粉：16份，高岭石：13份，粘土：18份，铜粉：15份，锌粉：12份；
所述助剂的制备方法为：将滑石粉、高岭石、粘土、铜粉、锌粉混合送入球磨机中粉碎，过40目筛，得到粉末颗粒，然后将温度加热至756℃，煅烧2.8个小时后，空冷至室温，然后粉碎，过100目筛，即可得到助剂。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于烟气余热管道的高强度金属涂层的热处理工艺，其特征在于：该热处理工艺按以下步骤进行：
步骤1：将碳、钠、镁、铝、硅、钙、钛、钒和铁元素放入熔炼炉中，然后将炉温升至720-730℃后，保温3-5小时，然后将温度升至1250-1360℃，然后放入铬、钴、镍、铜、锌、铌，搅拌均匀，保温3-5小时，然后空冷至450-460℃，保温1-3小时，然后再空冷至室温；
步骤2：经过 LF炉精炼，将温度增加至1420-1430℃，然后放入稀土元素和助剂，保温3-5h，全程吹氮气搅拌，然后将温度降至为870-880℃；然后风冷，以7-10℃/s的速度冷却至350-360℃，然后空冷至室温；
步骤3：将步骤2得到的金属体放入球磨机中，将温度增加至520-550℃，保温1-3小时，然后启动球磨机磨粉粉碎，过100目筛，得粉末颗粒A，将部分粉末颗粒A再次放入球磨机中粉碎，过200目筛，得粉末颗粒B；
步骤4：将步骤3中的粉末颗粒B先喷涂至管道内壁，厚度为0.5-0.8mm，然后加热至550-570℃，保温1-2小时，然后空冷至室温，然后再加热至200-300℃，将粉末颗粒A喷涂覆盖于粉末颗粒B表面，厚度为1.2-1.5mm，然后再加热至500-600℃，保温30-40min，然后再将温度增加至800-820℃，保温5-8小时，然后空冷至室温即可。
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