CN107739894A - 抗高温尘化合金材料及抗高温尘化合金管的制造方法 - Google Patents

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李振
李一振
孙东升
林毓云
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Abstract

本发明提供一种抗高温尘化合金材料及抗高温尘化合金管的制造方法，抗高温尘化合金材料，包括以下重量百分比的组分：58％～62％的Ni，28％～32％的Cr，1％～2％的Mn，1％～2％的Si，0.2％‑0.4％的C，余量的Fe。实现提高抗高温尘化合金材料的高温性能，并降低热变形量，同时，降低制造成本。

Description

抗高温尘化合金材料及抗高温尘化合金管的制造方法
技术领域
本发明涉及新型镍基高温合金材料技术领域，尤其涉及一种抗高温尘化合金材料及抗高温尘化合金管的制造方法。
背景技术
目前，石化高温装置裂解炉、制氢转化炉是整套装置的心脏，合金炉管要承受高温(900—1100℃)、高压，同时由于炉管内转化物料成份复杂，铁、镍合金在高碳复杂气氛中易发生金属粉尘化灾难性的破坏，而且要求炉管使用寿命时间达10万小时。现有技术中的合金炉管通常采用Inconel Alloy690合金，据资料介绍具有可抗高温金属粉末化，但InconelAlloy690合金为锻轧材，进口价格昂贵，高温性能差、热变形大等缺点。如何设计一种高温性能强且热变形量小的合金材料是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种抗高温尘化合金材料及抗高温尘化合金管的制造方法，实现提高抗高温尘化合金材料的高温性能，并降低热变形量，同时，降低制造成本。
本发明提供一种抗高温尘化合金材料，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：58％～62％的Ni，28％～32％的Cr，1％～2％的Mn，1％～2％的Si，0.2％-0.4％的C，余量的Fe。
本发明还提供一种抗高温尘化合金管的制造方法，采用上述抗高温尘化合金材料，方法包括：
步骤1、向电炉中添加相应重量的各类合金组分进行熔炼，获得合金钢水；
步骤2、向管模中浇筑步骤1中的合金钢水，将管模放置到离心机进行卧式离心铸造；
步骤3、管模中的合金钢水结晶凝固后，冷却到设定温度后，停机拔管。
本发明提供的抗高温尘化合金材料及抗高温尘化合金管的制造方法，通过提高合金中的含C量，有利提高合金的热强性，C一方面固溶于奥氏体中，起固溶强化作用，另一方面，C合理分布于晶界能阻止晶界滑移，并同合金生成间隙相强化晶界，来保证合金的高温性能；同时，较高含量的Ni可形成纯奥氏体相，Cr的加入可保持有高的抗氧化性，并可提高Ni的奥氏体化能力，抑制脆性的形成并降低变形量，保持了奥氏体组织的稳定性，提高了合金的抗高温尘化能力，从而提高了产品的使用寿命。
具体实施方式
本实施例抗高温尘化合金材料，包括以下重量百分比的组分：抗高温尘化合金材料，包括以下重量百分比的组分：58％～62％的Ni，28％～32％的Cr，1％～2％的Mn，1％～2％的Si，0.2％-0.4％的C，余量的Fe。其中，抗高温尘化合金材料中P和S为不利元素，其含量不能超标，具体为：不高于0.02％的P，不高于0.01％的S。优选的，为了达到细化晶粒、强化晶界、提高合金的抗尘化能力等作用，还包括：0.5％-2％的Al，0.1％-0.5％的Ti，0.1％-0.5％的Zr，0.1％-0.5％的Ce，0.1％-0.5％的B。
例如：本实施例抗高温尘化合金材料，包括58％的Ni，28％的Cr，1％的Mn，1％的Si，0.2％的C，0.02％的P，0.01％的S，0.5％的Al，0.5％的Ti，0.5％的Zr，0.5％的Ce，0.5％的B，余量的Fe。
或者，本实施例抗高温尘化合金材料，包括60％的Ni，30％的Cr，1.5％的Mn，1.5％的Si，0.3％的C，0.01％的P，0.01％的S，2％的Al，0.5％的Ti，0.5％的Zr，0.5％的Ce，0.5％的B，余量的Fe。
或者，本实施例抗高温尘化合金材料，包括62％的Ni，32％的Cr，2％的Mn，2％的Si，0.4％的C，0.02％的P，0.01％的S，0.5％的Al，0.1％的Ti，0.1％的Zr，0.1％的Ce，0.1％的B，余量的Fe。
或者，本实施例抗高温尘化合金材料，包括61％的Ni，29％的Cr，2％的Mn，1％的Si，0.3％的C，0.01％的P，0.01％的S，2％的Al，0.5％的Ti，0.5％的Zr，0.1％的Ce，0.1％的B余量的Fe。
或者，本实施例抗高温尘化合金材料，包括59％的Ni，31％的Cr，1％的Mn，1％的Si，0.4％的C，0.02％的P，0.01％的S，1％的Al，0.4％的Ti，0.4％的Zr，0.4％的Ce，0.4％的B，余量的Fe。
或者，本实施例抗高温尘化合金材料，包括60％的Ni，31％的Cr，1.5％的Mn，1.5％的Si，0.4％的C，0.02％的P，0.01％的S，1.5％的Al，0.2％的Ti，0.3％的Zr，0.4％的Ce，0.5％的B，余量的Fe。
综合性能见表1。
表1
本发明还提供一种抗高温尘化合金管的制造方法，采用上述抗高温尘化合金材料，方法包括：
步骤1、向电炉中添加相应重量的各类合金组分进行熔炼，获得合金钢水；步骤1还包括：在熔炼完成后出炉前，再向电炉中添加AL、Ti、Zr、Ce、B进行微合金化处理，出炉前在炉内加入微量的AL、Ti、Zr、Ce、B做微合金化处理，达到细化晶粒、强化晶界、提高合金的抗尘化能力等作用。
步骤2、向管模中浇筑步骤1中的合金钢水，将管模放置到离心机进行卧式离心铸造。步骤2具体为：在浇注前，管模预先烘烤加热到规定的工艺温度，然后在管模内壁喷上高温铸造涂料。
步骤3、管模中的合金钢水结晶凝固后，冷却到设定温度后，停机拔管。
举例说明：
实施例1
(1)按重量百分比取C为0.40％、Si为2.0％、Mn为2.0％、P为0.02％、S为0.02％、Cr为29.0％、Ni为59.0％、AI为2.0％，余量为Fe；(2)将上述的各金属原料投入到底吹氩气的强电磁搅拌中频感应电炉熔炼，在整个熔炼过程中底部吹入0.2MaP的氩气入炉镗保护，金属原料化清、成份合格、钢水温度达1650℃时准备出钢；(3)出钢前在钢包内加入Ti为0.50％、Zr为0.30％、Ce为0.20％、B为0.20％的微量合金，进化微合金化处理；(4)将钢包内微合金化处理后的钢水浇注到2600n/min转的离心机内，进行离心铸造出管子或浇注静态铸造件等产品。
实施例2
(1)按重量百分比取C为：0.30％、Si为：1.50％、Mn为：1.50％、P为：0.02％、S为：0.02％、Cr为：28.0％、Ni为：57.0％、AI为：1.0％、余量为Fe(2)将上述的各金属原料投入到底吹氩气的强电磁搅拌中频感应电炉熔炼，在整个熔炼过程中底部吹入0.2MaP的氩气入炉镗保护，金属原料化清、成份合格、钢水温度达1680℃时准备出钢；(3)出钢前在钢包内加入Ti为：0.15％、Zr为：0.12％、Ce为：0.10％、B为：0.10％、的微量合金，进化微合金化处理；(4)将钢包内微合金化处理后的钢水浇注到2800n/min转的离心机内，进行离心铸造出管子或浇注静态铸造件等产品。
实施例3
(1)按重量百分比取C为：0.20％、Si为：0.60％、Mn为：0.80％、P为：0.015％、S为：0.010％、Cr为：26.0％、Ni为：56.0％、AI为：0.60％、余量为Fe(2)将上述的各金属原料投入到底吹氩气的强电磁搅拌中频感应电炉熔炼，在整个熔炼过程中底部吹入0.2MaP的氩气入炉镗保护，金属原料化清、成份合格、钢水温度达1700℃时准备出钢；(3)出钢前在钢包内加入Ti为：0.50％、Zr为：0.50％、Ce为：0.30％、B为：0.20％、的微量合金，进化微合金化处理；(4)将钢包内微合金化处理后的钢水浇注到3000n/min转的离心机内，进行离心铸造出管子或浇注静态铸造件等产品。
本发明提供的抗高温尘化合金材料及抗高温尘化合金管的制造方法，通过提高合金中的含C量，有利提高合金的热强性，C一方面固溶于奥氏体中，起固溶强化作用，另一方面，C合理分布于晶界能阻止晶界滑移，并同合金生成间隙相强化晶界，来保证合金的高温性能；同时，较高含量的Ni可形成纯奥氏体相，Cr的加入可保持有高的抗氧化性，并可提高Ni的奥氏体化能力，抑制脆性的形成并降低变形量，保持了奥氏体组织的稳定性，提高了合金的抗高温尘化能力，从而提高了产品的使用寿命。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种抗高温尘化合金材料，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：58％～62％的Ni，28％～32％的Cr，1％～2％的Mn，1％～2％的Si，0.2％-0.4％的C，余量的Fe。
2.根据权利要求1所述的抗高温尘化合金材料，其特征在于，还包括：不高于0.02％的P。
3.根据权利要求1所述的抗高温尘化合金材料，其特征在于，还包括：不高于0.01％的S。
4.根据权利要求1所述的抗高温尘化合金材料，其特征在于，还包括：0.5％-2％的Al，0.1％-0.5％的Ti，0.1％-0.5％的Zr，0.1％-0.5％的Ce，0.1％-0.5％的B。
5.一种抗高温尘化合金管的制造方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一所述的抗高温尘化合金材料，方法包括：
步骤1、向电炉中添加相应重量的各类合金组分进行熔炼，获得合金钢水；
步骤2、向管模中浇筑步骤1中的合金钢水，将管模放置到离心机进行卧式离心铸造；
步骤3、管模中的合金钢水结晶凝固后，冷却到设定温度后，停机拔管。
6.根据权利要求5所述的抗高温尘化合金管的制造方法，其特征在于，步骤1还包括：在熔炼完成后出炉前，再向电炉中添加Al、Ti、Zr、Ce、B进行微合金化处理。
7.根据权利要求5所述的抗高温尘化合金管的制造方法，其特征在于，步骤2具体为：在浇注前，管模预先烘烤加热到规定的工艺温度，然后在管模内壁喷上高温铸造涂料。
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