CN108950308B - 一种化工装备降膜用纯镍管及其制备方法 - Google Patents
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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
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 (6)
1.一种化工装备降膜用纯镍管的制备方法,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%;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%;尺寸规格为外径50-120mm,壁厚3-4mm,长度为5-7m;
具体制备步骤如下:
(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℃。
2.如权利要求1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%。
3.如权利要求1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%。
4.如权利要求1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。
5.如权利要求1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。
6.如权利要求1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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