CN108950308A - 一种化工装备降膜用纯镍管及其制备方法 - Google Patents

一种化工装备降膜用纯镍管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种化工装备降膜用纯镍管及其制备方法，属于镍铬冶炼和常用有色金属压延加工领域。其配方比例按质量百分比计如下：包括：Ni+Co≥99.0%和Ti 0.05%‑0.60%，杂质元素控制Cu≤0.015%、Si≤0.03%、Mn≤0.002%、Mg≤0.01%；通过真空熔炼、电渣重熔、锻造、斜轧穿孔、管坯修磨、联合轧制、内孔修磨和退火制备而成。采用上述配方及工艺可以有效控制降膜用纯镍管的有害杂质元素C、S、P等含量控制在较低限以内，同时添加Ti元素，增强了镍管的强度，使镍管材在工作环境条件下的变形抗力大大提高。通过以上成分控制、加工工艺提高了产品的成品率、降低生产成本，减少了夹杂等有害物质含量，强度和延伸性能有明显的提高，增强了镍管在使用时的寿命。

Description

一种化工装备降膜用纯镍管及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种化工装备降膜用纯镍管及其制备方法，属于镍铬冶炼和常用有色金属压延加工领域。
背景技术
化工装备降膜用纯镍管在氯碱行业是不可或缺的材料。在化工产业中，烧碱制备装备和烧碱行业占据着重要的地位。烧碱具有很强的腐蚀性，特别是在高温、高浓度碱环境下，对构成相关质检设备技术材料的腐蚀危害更大。
自从我国制碱工业引进瑞士BERTRAM公司的降膜式固碱节能高效制碱工艺技术后，一改传统的大锅蒸发式的能耗高、固碱效率低、环境污染严重落后的工艺。而降膜式制碱工艺装置中，与碱液直接发生作用的核心材料为——纯镍管。在相当长一段时间内，降膜用纯镍管选用进口的N02201材质镍管，其相当于国内的N5或N6牌号的镍管。该材料C含量最大值达到了0.02%，S含量高达0.01%，而对于P元素更是没有给出明确的规定。有害元素C是造成镍管在碱环境中发生晶间腐蚀的主要元素；有害元素S、P直接影响管材的塑性、延展性等，也是导致纯镍管在机械加工、塑性变形、热处理等工艺过程中形成表面微裂纹的主要原因。有害杂质元素含量过高将会加速降膜用纯镍管在高温碱环境下腐蚀、变形加速，变形加速将会导致降膜过程中降膜用纯镍管表面成膜不均匀，而出现局部的干壁现象，严重影响降膜装备的使用寿命。频繁调整或更换降膜用纯镍镍管，大大增加工业降膜制碱的成本，同时严重降低固碱生产的效率。另外，在上述材料降膜管使用过程中易产生弯曲变形，使得降膜固碱过程中，中心管——纯镍管内壁成膜不均匀而影响纯镍管自身的使用寿命，从而增加降膜固碱的成本，降低固碱生产的效率。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种化工装备降膜用纯镍管及其制备方法。
本发明的技术方案，一种化工装备降膜用纯镍管，配方比例按质量百分比计如下：包括：Ni+Co≥99.0%和Ti 0.05%-0.60%。控制其中杂质元素如下：C≤0.01%、S≤0.01%、P≤0.01%、Cu≤0.015%、Si≤0.03%、Mn≤0.002%和Mg≤0.01%。
其中Ti元素的加入增加了纯镍管的强度，使其在使用过程中的抗变形强度增强，从而提高了纯镍管的使用寿命，并且Ti元素含量需控制在一定范围内，避免增加碳化物的形成及有害相的形成。而C元素的控制含量的控制，则增强了纯镍管的耐晶间腐蚀性能，S、P等含量的控制则提高了纯镍管的机械加工性能。提高了化工装备降膜用纯镍管的使用寿命，增加了降膜效率，降低了成本。
所述化工装备降膜用纯镍管的制备方法，步骤如下：
（1）真空熔炼：取电解镍，在10-1~10-2MPa真空条件下，1500-1600℃下熔炼2-3h制备纯镍铸锭；
（2）电渣重熔：对步骤（1）制备所得纯镍铸锭进行电渣重熔，化渣电压32-40V，电流1-3kA；
（3）锻造：对步骤（2）所得重熔的铸锭进行锻造，终锻温度不低于要求温度30-50℃，锻造得到圆形锻坯；
（4）斜轧穿孔：通过斜轧穿孔将锻造后的圆形锻坯轧得到荒管；
（5）管坯修磨：将穿孔后的荒管进行切头、表面修磨；
（6）联合轧制：将步骤（5）中的荒管联合轧至所需成品管尺寸；
（7）定尺锯切、修磨整理：对步骤（6）所得成品管进行定尺锯切，并将定尺锯切后的纯镍管的内、外表面修磨整理；
（8）退火：将步骤（7）中所得的镍管进行成品退火，退火温度为550-800℃。
步骤（1）中在熔炼后期加入以电解镍质量计，Ti 0.05%-0.6%。
步骤（1）中熔炼后期加入以电解镍质量计，Ni-Mg合金0.01%-0.08%；所述Ni-Mg合金中Mg含量的比例为10%-30%。
对步骤（6）所制备的成品管进行逐根水压试验，最大试验压力为6.9MPa。
步骤（4）所述荒管外径为159mm，壁厚12mm。
步骤（7）定尺锯切至每段管5-7m长。
本发明的有益效果：与原有化工装备降膜用纯镍管相比，本发明化工装备降膜用纯镍管采用上述真空感应熔炼和电渣重熔，严格控制了有害杂质元素C、S、P等元素的含量，提高了纯镍管在降膜固碱过程中的耐腐蚀性能，机械加工性能，同时添加元素Ti，增强了纯镍管的强度，减小了降膜过程中出现局部干壁现象的发生，增加了纯镍管的使用寿命。另外采用本发明的加工工艺增加了纯镍管材的成品率，降低了生产成本。打破国外对进口化工装备降膜用纯镍管的垄断现象。
附图说明
图1是本发明所述化工装备降膜用纯镍管的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种化工装备降膜用纯镍管，具体结构如图1所示。其特征是按质量百分比计配方如下，包括：Ni+Co≥99.0%、Ti 0.3%、Ni-Mg合金0.02%。并控制有害杂质元素含量：C≤0.01%、S≤0.01%、P≤0.01%、Cu≤0.015%、Si≤0.03%、Mn≤0.002%、Mg≤0.01%。
其制备工艺如下：
（1）真空熔炼：取电解镍，在10-1MPa-10-2MPa真空条件下，1500℃熔炼3h，在熔炼后期先后加入以电解镍质量计，Ti 0.3%、Ni-Mg合金 0.02%，制备纯镍铸锭；所述Ni-Mg合金中Mg含量的比例为10%。
（2）电渣重熔：对步骤（1）制备所得纯镍锭进行电渣重熔，化渣电压32V，电流3kA；
（3）锻造：终锻温度，不得低于要求温度30℃，钢坯锻打完毕，如有严重裂纹应予以清除，锻造成品为圆形锻坯；
（4）斜轧穿孔：通过斜轧穿孔将锻造后的坯料轧至外径为159mm，壁厚12mm的荒管。
（5）管坯修磨：将穿孔后的荒管进行切头、修磨；
（6）轧制：将步骤（5）中的管坯通过多次轧制得到外径为57mm，壁厚3.5mm的成品管尺寸。
（7）水压试验：对步骤（6）所制备的管材进行逐根水压试验，最大试验压力为6.9MPa。
（8）定尺锯切、修磨整理：对步骤（7）所得管坯进行定尺锯切至6m长，并将定尺锯切后的纯镍管的内、外壁修磨整理。
（9）退火：将步骤（8）中所得的镍管进行成品退火，退火温度为550℃。
实施例2
本发明提供一种化工装备降膜用纯镍管，具体结构如图1所示。其特征是按质量百分比计配方如下，包括：Ni+Co≥99.0%、Ti 0.60%、Ni-Mg合金0.04%。并控制有害杂质元素含量：C≤0.01%、S≤0.01%、P≤0.01%、Cu≤0.015%、Si≤0.03%、Mn≤0.002%、Mg≤0.01%。
其制备工艺如下：
（1）真空熔炼：按重量百分比计取电解镍在10-1MPa-10-2MPa真空条件下， 1600℃熔炼2h，在熔炼后期先后加入Ti 0.6%、Ni-Mg合金0.04%，制备纯镍铸锭；所述Ni-Mg合金中Mg含量的比例为30%。
（2）电渣重熔：对步骤（1）制备所得纯镍锭进行电渣重熔，化渣电压40V，电流1kA；
（3）锻造：终锻温度，不得低于要求温度50℃，钢坯锻打完毕，如有严重裂纹应予以清除，锻造成品为圆形锻坯；
（4）斜轧穿孔：通过斜轧穿孔将锻造后的坯料轧至外径为159mm，壁厚12mm的荒管。
（5）管坯修磨：将穿孔后的荒管进行切头、修磨；
（6）轧制：将步骤（5）中的管坯通过多次轧制得到外径为112 mm，壁厚3.5 mm的成品管尺寸。
（7）水压试验：对步骤（6）所制备的管材进行逐根水压试验，最大试验压力为6.9MPa。
（8）定尺锯切、修磨整理：对步骤（7）所得管坯进行定尺锯切至6.5 m长，并将定尺锯切后的纯镍管的内、外壁修磨整理。
（9）退火：将步骤（8）中所得的镍管进行成品退火，退火温度为800℃。
实施例3
本发明提供一种化工装备降膜用纯镍管，具体结构如图1所示。其特征是按质量百分比计配方如下，包括：Ni+Co≥99.0%、Ti 0.05%、Ni-Mg合金0.08%。并控制有害杂质元素含量：C≤0.01%、S≤0.01%、P≤0.01%、Cu≤0.015%、Si≤0.03%、Mn≤0.002%、Mg≤0.01%。
其制备工艺如下：
（1）真空熔炼：取电解镍，在10-1MPa-10-2MPa真空条件下，1550℃熔炼2.5h，在熔炼后期先后加入以电解镍质量计，Ti 0.3%、Ni-Mg合金0.02%，制备纯镍铸锭；所述Ni-Mg合金中Mg含量的比例为20%。
（2）电渣重熔：对步骤（1）制备所得纯镍锭进行电渣重熔，化渣电压35V，电流2kA；
（3）锻造：终锻温度，不得低于要求温度40℃，钢坯锻打完毕，如有严重裂纹应予以清除，锻造成品为圆形锻坯；
（4）斜轧穿孔：通过斜轧穿孔将锻造后的坯料轧至外径为159mm，壁厚12mm的荒管。
（5）管坯修磨：将穿孔后的荒管进行切头、修磨；
（6）轧制：将步骤（5）中的管坯通过多次轧制得到外径为57mm，壁厚3.5mm的成品管尺寸。
（7）水压试验：对步骤（6）所制备的管材进行逐根水压试验，最大试验压力为6.9MPa。
（8）定尺锯切、修磨整理：对步骤（7）所得管坯进行定尺锯切至6m长，并将定尺锯切后的纯镍管的内、外壁修磨整理。
（9）退火：将步骤（8）中所得的镍管进行成品退火，退火温度为700℃。

Claims (9)

1.一种化工装备降膜用纯镍管，其特征是配方比例按质量百分比计如下：包括：Ni+Co≥99.0%和Ti 0.05%-0.60%。
2.如权利要求1所述化工装备降膜用纯镍管，其特征是按质量百分比计控制其中杂质元素如下：C≤0.01%、S≤0.01%、P≤0.01%、Cu≤0.015%、Si≤0.03%、Mn≤0.002%和Mg≤0.01%。
3.如权利要求1所述化工装备降膜用纯镍管，其特征是：所述化工装备降膜用纯镍管的尺寸规格为外径50-120mm，壁厚3-4mm，长度为5-7m。
4.权利要求1-3之一所述化工装备降膜用纯镍管的制备方法，其特征是步骤如下：
（1）真空熔炼：取电解镍，在10-1~10-2MPa真空条件下，1500-1600℃下熔炼2-3h制备纯镍铸锭；
（2）电渣重熔：对步骤（1）制备所得纯镍铸锭进行电渣重熔，化渣电压32-40V，电流1-3kA；
（3）锻造：对步骤（2）所得重熔的铸锭进行锻造，终锻温度不低于要求温度30-50℃，锻造得到圆形锻坯；
（4）斜轧穿孔：通过斜轧穿孔将锻造后的圆形锻坯轧得到荒管；
（5）管坯修磨：将穿孔后的荒管进行切头、表面修磨；
（6）联合轧制：将步骤（5）中的荒管联合轧至所需成品管尺寸；
（7）定尺锯切、修磨整理：对步骤（6）所得成品管进行定尺锯切，并将定尺锯切后的纯镍管的内、外表面修磨整理；
（8）退火：将步骤（7）中所得的镍管进行成品退火，退火温度为550-800℃。
5.如权利要求4所述化工装备降膜用纯镍管的制备方法，其特征是：步骤（1）中在熔炼后期加入以电解镍质量计，Ti 0.05%-0.6%。
6.如权利要求4所述化工装备降膜用纯镍管的制备方法，其特征是：步骤（1）中熔炼后期加入以电解镍质量计，Ni-Mg合金0.01%-0.08%；所述Ni-Mg合金中Mg含量的比例为10%-30%。
7.如权利要求4所述化工装备降膜用纯镍管的制备方法，其特征是：对步骤（6）所制备的成品管进行逐根水压试验，最大试验压力为6.9MPa。
8.如权利要求4所述化工装备降膜用纯镍管的制备方法，其特征是：步骤（4）所述荒管外径为159mm，壁厚12mm。
9.如权利要求4所述化工装备降膜用纯镍管的制备方法，其特征是：步骤（7）定尺锯切至每段管5-7m长。
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