一種合金材料法蘭及其鍛造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種合金材料法蘭及其鍛造工藝，選擇合金坯料的重量百分比化學(xué)成分為：鎳12.7-12.9%、鉻25.3-25.5%、碳0.1-0.12%、硅0.17-0.19%、錳0.72-0.79%、硫0.0015-0.0035%、鉬2.25-2.35%、鈦3.25-3.45%、鋁3-3.25%、銅1.25-1.85%、磷0.015-0.017%、鎢0.9-1.1%、硼0.018-0.022%、鈮0.9-1.1%、稀土元素0.11-0.13%，其余為Fe和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12-18%、鉺6-11%、鏑19-25%、釓16-26%、鈰8-17%、鑭13-18%和釷15-22%。通過對原材料進(jìn)行化學(xué)分析、鍛造的溫度和鍛造比的控制、鍛造后的固溶處理、熱處理以及之后的結(jié)構(gòu)硬化處理，使得鍛造出的鍛件能夠適應(yīng)在含硫和含磷成分較高的工況條件下使用，并具有良好的機(jī)械性能，該合金材料具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕開裂性能，耐點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕性能，同時(shí)具有良好的抗氧化性和非氧化性熱酸性能，在室溫至550℃的高溫下都能保證穩(wěn)定的機(jī)械性能。
【專利說明】一種合金材料法蘭及其鍛造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料加工領(lǐng)域，涉及一種合金材料的鍛造加工，具體地說是一種合金材料法蘭及其鍛造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代工業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)中，尤其是在石油化工行業(yè)中，在高溫高壓的作用下，法蘭受介質(zhì)腐蝕、沖刷、溫度、壓力、震動等因素的影響，會不可避免的出現(xiàn)泄露問題。由于密封面加工尺寸的誤差，密封元件的老化以及安裝緊固不當(dāng)?shù)仍驑O易造成法蘭的滲漏。如果不能及時(shí)治理法蘭滲漏問題，在介質(zhì)的沖刷下會使?jié)B漏迅速擴(kuò)大，造成物料的損失，生產(chǎn)環(huán)境的破壞，導(dǎo)致企業(yè)停機(jī)停產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如果是有毒有害、易燃易爆的介質(zhì)泄漏，還有可能造成人員中毒、火災(zāi)爆炸等重大事故。
[0003]傳統(tǒng)解決法蘭滲漏的方法為更換密封元件和涂抹密封膠或者更換法蘭及管道，但該方法具有很大的局限性，且有的滲漏受工作環(huán)境安全的要求限制，無法現(xiàn)場進(jìn)行解決。于是尋求耐腐蝕材料成為實(shí)際工程技術(shù)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種合金材料法蘭及其鍛造工藝，該合金材料法蘭具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕開裂性能，耐點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕性能，同時(shí)具有良好的抗氧化性和非氧化性熱酸性能，在室溫至550°C的高溫下都能保證穩(wěn)定的機(jī)械性能。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種合金材料法蘭，其重量百分比化學(xué)成分為:鎳 12.7-12.9%、鉻 25.3-25.5%、碳 0.1-0.12%、硅 0.17-0.19%、錳 0.72-0.79%、硫 0.0015-0.0035%、鑰 2.25-2.35%、鈦 3.25-3.45%、鋁 3-3.25%、銅 1.25-1.85%、磷
0.015-0.017%、鎢 0.9-1.1%、硼 0.018-0.022%、鈮 0.9-1.1%、稀土元素 0.11-0.13%,其余為Fe和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12-18%、鉺6-11%、鏑19_25%、釓16_26%、鈰8_17%、鑭
13-18% 和釷 15-22%。
[0006]本發(fā)明還提供一種合金材料法蘭，選擇合金坯料的重量百分比化學(xué)成分為:鎳12.7%、鉻 25.3%、碳 0.1%、硅 0.17%、錳 0.72%、硫 0.0015%、鑰 2.25%、鈦 3.25%、鋁 3%、銅
1.25%、磷0.015%、鎢0.9%、硼0.018%、鈮0.9%、稀土元素0.11%，其余為Fe和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12%、鉺6%、鏑19%、釓26%、鈰8%、鑭14%和釷15%。
[0007]本發(fā)明還提供一種合金材料法蘭，選擇合金坯料的重量百分比化學(xué)成分為:鎳12.9%、鉻 25.5%、碳 0.12%、 硅 0.19%、錳 0.79%、硫 0.0035%、鑰 2.35%、鈦 3.45%、鋁 3.25%、銅1.85%、磷0.017%、鎢1.1%、硼0.022%、鈮1.1%、稀土元素0.13%，其余為Fe和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12%、鉺11%、鏑19%、釓16%、鈰8%、鑭18%和釷16%。
[0008]本發(fā)明還提供一種合金材料法蘭，選擇合金坯料的重量百分比化學(xué)成分為:鎳
12.8%、鉻 25.4%、碳 0.11%、硅 0.18%、錳 0.76%、硫 0.0025%、鑰 2.30%、鈦 3.35%、鋁 3.15%、銅1.55%、磷0.016%、鎢1.0%、硼0.020%、鈮1.0%、稀土元素0.12%，其余為Fe和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12%、鉺8%、鏑21%、釓16%、鈰8%、鑭13%和釷22%。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:
本發(fā)明還提供一種合金材料法蘭的鍛造工藝，包括如下具體步驟:
步驟(1):先用化學(xué)分析儀器對合金坯料進(jìn)行化學(xué)分析，確保其化學(xué)成份符合上述合金材料的成份要求；
步驟(2):步驟(1)分析合格后，選用5000Kg以下的合金坯料，采用電爐煉鋼，在3500°C下對坯料進(jìn)行熔煉；
步驟(3):將步驟(2)中經(jīng)過高溫熔煉的合金坯料進(jìn)爐保溫在940-980°C，保溫3_6h后進(jìn)行鍛造，去除氧化皮，并預(yù)成型；
步驟(4):將步驟(3)得到的預(yù)成型合金坯料在920-950°C下進(jìn)行鍛造終端成型，終鍛溫度控制在900°C以上，當(dāng)?shù)陀诖藴囟葧r(shí)，須增加火次，控制鍛造比≥3 ；
步驟(5):將步驟(4)中終端成型后的合金坯料切邊，并將切邊后的合金坯料保持在1150-1180°C溫度下 3-6h ；
步驟(6):將步驟(5)中得到的合金坯料進(jìn)行熱處理，處理方法為固溶處理，熱處理設(shè)備采用罩式爐，熱處理溫度范圍為980-1200°C，保溫時(shí)間為25-35min，然后將合金坯料在5分鐘內(nèi)冷卻到38-42°C，得到法蘭坯料；
步驟(7):將上述熱處理后的法蘭坯料進(jìn)行結(jié)構(gòu)硬化處理，處理的方法為:在700-750°C下保溫8h，然后隨爐冷卻到600-650°C左右時(shí)，再在此溫度范圍保溫10小時(shí)，隨后在空氣中冷卻至室溫；
步驟(8):將上述冷卻至室溫的法蘭坯料通過超聲波檢測其內(nèi)部的鍛造質(zhì)量，并取樣對鍛件的機(jī)械性能進(jìn)行分析，以上監(jiān)測分析均合格后，將法蘭坯料收集備用。
[0010]進(jìn)一步的，前述合金材料法蘭的鍛造工藝，步驟(5 )中將終端成型后的合金坯料進(jìn)行切邊，切除量為鋼錠總重的25% ;步驟(6)中，將合金坯料在5分鐘內(nèi)冷卻到38-42°C，采用的冷卻方法是將合金坯料快速放入盛有循環(huán)流動水流的水池內(nèi)。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的用于制造法蘭的合金材料中含鉻25.3-25.5%，其中鉻起抗氧化和抗腐蝕作用，在650~1000°C高溫下有較高的強(qiáng)度和抗氧化、抗燃?xì)飧g能力，甚至可在1000~1100°C溫度下長期使用；其中含銅1.25-1.85%，鑰2.25-2.35%，可提高耐各種酸腐蝕和應(yīng)力腐蝕的能力；其中含鋁3-3.25%，使得合金具有較高的電阻率、較低的電阻率溫度系數(shù)和良好的耐蝕性，提高合金材料的抗氧化性，耐高溫強(qiáng)度。
[0012]加入0.11-0.13%的稀土元素到合金材料中，能起到精煉、脫硫、中和低熔點(diǎn)有害雜質(zhì)的作用，并可以改善合金的加工性能，尤其是鎳合金中，可以在很大程度上改善合金的物理化學(xué)性能，并提高合金室溫及高溫機(jī)械性能。
[0013]本發(fā)明采用自由鍛的方式，消除了縮孔、縮松、氣孔等缺陷，使毛坯具有更高的力學(xué)性能。
[0014]通過對原材料進(jìn)行化學(xué)分析、鍛造的溫度和鍛造比的控制、鍛造后的固溶處理、熱處理以及之后的結(jié)構(gòu)硬化處理，使得鍛造出的鍛件能夠適應(yīng)在含硫和含磷成分較高的工況條件下使用，并具有良好的機(jī)械性能，同時(shí)可達(dá)到以下機(jī)械性能:①法蘭常溫抗拉強(qiáng)度≥1275MPa；
②法蘭高溫(250°C)抗拉強(qiáng)度≥945MPa ；
③法蘭布氏硬度HB≥330。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種合金材料法蘭，選擇合金坯料的重量百分比化學(xué)成分為:鎳12.7%、鉻 25.3%、碳 0.1%、硅 0.17%、錳 0.72%、硫 0.0015%、鑰 2.25%、鈦 3.25%、鋁 3%、銅 1.25%、磷
0.015%、鎢0.9%、硼0.018%、鈮0.9%、稀土元素0.11%，其余為Fe和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿 12%、鉺 6%、鏑 19%、釓 26%、鈰 8%、鑭 14% 和釷 15%。
[0016]本實(shí)施例還提供一種合金材料法蘭的鍛造工藝，包括如下具體步驟:
步驟(1):先用化學(xué)分析儀器對合金坯料進(jìn)行化學(xué)分析，確保其化學(xué)成份符合上述合金材料的成份要求；
步驟(2):步驟(1)分析合格后，選用5000Kg的合金坯料，采用電爐煉鋼，在3500°C下對坯料進(jìn)行熔煉；
步驟(3):將步驟(2)中經(jīng)過高溫熔煉的合金坯料進(jìn)爐保溫在940°C，保溫6h后進(jìn)行鍛造，去除氧化皮，并預(yù)成型；
步驟(4):將步驟(3)得到的預(yù)成型合金坯料在920°C下進(jìn)行鍛造終端成型，終鍛溫度控制在900°C以上，當(dāng)?shù)陀诖藴囟葧r(shí)，須增加火次，控制鍛造比為3 ；
步驟(5):將步驟(4)中終端成型后的合金坯料切邊，并將切邊后的合金坯料保持在1150°C溫度下6h ；
步驟(6):將步驟(5)中得到的合金坯料進(jìn)行熱處理，處理方法為固溶處理，熱處理設(shè)備采用罩式爐，熱處理溫度范圍為980°C，保溫時(shí)間為35min，然后將合金坯料在5分鐘內(nèi)冷卻到38°C，得到法蘭坯料；
步驟(7):將上述熱處理后的法蘭坯料進(jìn)行結(jié)構(gòu)硬化處理，處理的方法為:在700°C下保溫8h，然后隨爐冷卻到600°C左右時(shí)，再在此溫度范圍保溫10小時(shí)，隨后在空氣中冷卻至室溫；
步驟(8):將上述冷卻至室溫的法蘭坯料通過超聲波檢測其內(nèi)部的鍛造質(zhì)量，并取樣對鍛件的機(jī)械性能進(jìn)行分析，以上監(jiān)測分析均合格后，將法蘭坯料收集備用。
[0017]其中，步驟(5)中將終端成型后的合金坯料進(jìn)行切邊，切除量為鋼錠總重的25%;步驟(6)中，將合金坯料在5分鐘內(nèi)冷卻到38 °C，采用的冷卻方法是將合金坯料快速放入盛有循環(huán)流動水流的 水池內(nèi)。
[0018]實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種合金材料法蘭，選擇合金坯料的重量百分比化學(xué)成分為:鎳12.9%、鉻 25.5%、碳 0.12%、硅 0.19%、錳 0.79%、硫 0.0035%、鑰 2.35%、鈦 3.45%、鋁 3.25%、銅 1.85%、磷0.017%、鎢1.1%、硼0.022%、鈮1.1%、稀土元素0.13%，其余為Fe和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12%、鉺11%、鏑19%、釓16%、鈰8%、鑭18%和釷16%。
[0019]本實(shí)施例還提供一種合金材料法蘭的鍛造工藝，包括如下具體步驟:
步驟(1):先用化學(xué)分析儀器對合金坯料進(jìn)行化學(xué)分析，確保其化學(xué)成份符合上述合金材料的成份要求；
步驟(2):步驟(1)分析合格后，選用4800Kg以下的合金坯料，采用電爐煉鋼，在3500°C下對坯料進(jìn)行熔煉；
步驟(3):將步驟(2)中經(jīng)過高溫熔煉的合金坯料進(jìn)爐保溫在980°C，保溫3h后進(jìn)行鍛造，去除氧化皮，并預(yù)成型；
步驟(4):將步驟(3)得到的預(yù)成型合金坯料在950°C下進(jìn)行鍛造終端成型，終鍛溫度控制在900°C以上，當(dāng)?shù)陀诖藴囟葧r(shí)，須增加火次，控制鍛造比為3.2 ；
步驟(5):將步驟(4)中終端成型后的合金坯料切邊，并將切邊后的合金坯料保持在1180°C溫度下3h ；
步驟(6):將步驟(5)中得到的合金坯料進(jìn)行熱處理，處理方法為固溶處理，熱處理設(shè)備采用罩式爐，熱處理溫度范圍為1200°C，保溫時(shí)間為25min，然后將合金坯料在5分鐘內(nèi)冷卻到42°C，得到法蘭坯料；
步驟(7):將上述熱處理后的法蘭坯料進(jìn)行結(jié)構(gòu)硬化處理，處理的方法為:在750°C下保溫8h，然后隨爐冷卻到650°C左右時(shí)，再在此溫度范圍保溫10小時(shí)，隨后在空氣中冷卻至室溫；
步驟(8):將上述冷卻至室溫的法蘭坯料通過超聲波檢測其內(nèi)部的鍛造質(zhì)量，并取樣對鍛件的機(jī)械性能進(jìn)行分析，以上監(jiān)測分析均合格后，將法蘭坯料收集備用。
[0020]其中，步驟(5)中將終端成型后的合金坯料進(jìn)行切邊，切除量為鋼錠總重的25% ；步驟(6)中，將合金坯料在5分鐘內(nèi)冷卻到42 °C，采用的冷卻方法是將合金坯料快速放入盛有循環(huán)流動水流的水池內(nèi)。
[0021]實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種合金材料法蘭，選擇合金坯料的重量百分比化學(xué)成分為:鎳12.8%、鉻 25.4%、碳 0.11%、硅 0.18%、錳 0.76%、硫 0.0025%、鑰 2.30%、鈦 3.35%、鋁 3.15%、銅 1.55%、磷0.016%、鎢1.0%、硼0.020%、鈮1.0%、稀土元素0.12%，其余為Fe和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12%、鉺8%、鏑21%、釓16%、鈰8%、鑭13%和釷22%。
[0022]本本實(shí)施例還提供一種合金材料法蘭的鍛造工藝，包括如下具體步驟:
步驟(1):先用化學(xué)分析儀器對合金坯料進(jìn)行化學(xué)分析，確保其化學(xué)成份符合上述合金材料的成份要求；
步驟(2):步驟(1)分析合格后，選用4600Kg以下的合金坯料，采用電爐煉鋼，在3500°C下對坯料進(jìn)行熔煉；
步驟(3):將步驟(2)中經(jīng)過高溫熔煉的合金坯料進(jìn)爐保溫在960°C，保溫4.5h后進(jìn)行鍛造，去除氧化皮，并預(yù)成型；
步驟(4):將步驟(3)得到的預(yù)成型合金坯料在930°C下進(jìn)行鍛造終端成型，終鍛溫度控制在900°C以上，當(dāng)?shù)陀诖藴囟葧r(shí)，須增加火次，控制鍛造比為3.5 ；
步驟(5):將步驟(4)中終端成型后的合金坯料切邊，并將切邊后的合金坯料保持在1170°C溫度下 4.5h ；
步驟(6):將步驟(5)中得到的合金坯料進(jìn)行熱處理，處理方法為固溶處理，熱處理設(shè)備采用罩式爐，熱處理溫度范圍為1100°C，保溫時(shí)間為30min，然后將合金坯料在5分鐘內(nèi)冷卻到40°C，得到法蘭坯料；步驟(7):將上述熱處理后的法蘭坯料進(jìn)行結(jié)構(gòu)硬化處理，處理的方法為:在720°C下保溫8h，然后隨爐冷卻到630°C左右時(shí)，再在此溫度范圍保溫10小時(shí)，隨后在空氣中冷卻至
室溫；
步驟(8):將上述冷卻至室溫的法蘭坯料通過超聲波檢測其內(nèi)部的鍛造質(zhì)量，并取樣對鍛件的機(jī)械性能進(jìn)行分析，以上監(jiān)測分析均合格后，將法蘭坯料收集備用。
[0023]其中，步驟(5)中將終端成型后的合金坯料進(jìn)行切邊，切除量為鋼錠總重的25%;步驟(6)中，將合金坯料在5分鐘內(nèi)冷卻到40°C，采用的冷卻方法是將合金坯料快速放入盛有循環(huán)流動水流的水池內(nèi)。
[0024]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種合金材料法蘭，其特征在于，其重量百分比化學(xué)成分為:鎳12.7-12.9%、鉻 25.3-25.5%、碳 0.1-0.12%、硅 0.17-0.19%、錳 0.72-0.79%、硫 0.0015-0.0035%、鑰2.25-2.35%、鈦 3.25-3.45%、鋁 3-3.25%、銅 1.25-1.85%、磷 0.015-0.017%、鎢 0.9-1.1%、硼0.018-0.022%、鈮0.9-1.1%、稀土元素0.11-0.13%，其余為Fe和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12-18%、鉺 6-11%、鏑 19-25%、釓 16-26%、鈰 8_17%、鑭 13-18% 和釷 15-22%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金材料法蘭，其特征在于，選擇合金坯料的重量百分比化學(xué)成分為 M 12.7%、鉻 25.3%、碳 0.1%、硅 0.17%、錳 0.72%、硫 0.0015%、鑰 2.25%、鈦 3.25%、鋁3%、銅1.25%、磷0.015%、鎢0.9%、硼0.018%、鈮0.9%、稀土元素0.11%，其余為Fe和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12%、鉺6%、鏑19%、釓26%、鈰8%、鑭14%和釷15%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金材料法蘭，其特征在于，選擇合金坯料的重量百分比化學(xué)成分為:鎳 12.9%、鉻 25.5%、碳 0.12%、硅 0.19%、錳 0.79%、硫 0.0035%、鑰 2.35%、鈦 3.45%、鋁 3.25%、銅 1.85%、磷 0.017%、鎢 1.1%、硼 0.022%、鈮 1.1%、稀土元素 0.13%，其余為 Fe 和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12%、鉺11%、鏑19%、釓16%、鈰8%、鑭18%和釷16%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金材料法蘭，其特征在于，選擇合金坯料的重量百分比化學(xué)成分為:鎳 12.8%、鉻 25.4%、碳 0.11%、硅 0.18%、錳 0.76%、硫 0.0025%、鑰 2.30%、鈦 3.35%、鋁 3.15%、銅 1.55%、磷 0.016%、鎢 1.0%、硼 0.020%、鈮 1.0%、稀土元素 0.12%，其余為 Fe 和雜質(zhì)；所述稀土元素包括鐿12%、鉺8%、鏑21%、釓16%、鈰8%、鑭13%和釷22%。
5.一種合金材料法蘭的鍛造工藝，其特征在于，包括如下具體步驟: 步驟(1):先用化學(xué)分析儀器對合金坯料進(jìn)行化學(xué)分析，確保其化學(xué)成份符合上述合金材料的成份要求； 步驟(2):步驟(1)分析合格后，選用5000Kg以下的合金坯料，采用電爐煉鋼，在3500°C下對坯料進(jìn)行熔煉； 步驟(3):將步驟(2)中經(jīng)過高溫熔煉的合金坯料進(jìn)爐保溫在940-980°C，保溫3_6h后進(jìn)行鍛造，去除氧化皮，并預(yù)成型； 步驟(4):將步驟(3)得到的預(yù)成型合金坯料在920-950°C下進(jìn)行鍛造終端成型，終鍛溫度控制在900°C以上，當(dāng)?shù)陀诖藴囟葧r(shí)，須增加火次，控制鍛造比≥3 ； 步驟(5):將步驟(4)中終端成型后的合金坯料切邊，并將切邊后的合金坯料保持在1150-1180°C溫度下 3-6h ； 步驟(6):將步驟(5)中得到的合金坯料進(jìn)行熱處理，處理方法為固溶處理，熱處理設(shè)備采用罩式爐，熱處理溫度范圍為980-1200°C，保溫時(shí)間為25-35min，然后將合金坯料在5分鐘內(nèi)冷卻到38-42°C，得到法蘭坯料； 步驟(7):將上述熱處理后的法蘭坯料進(jìn)行結(jié)構(gòu)硬化處理，處理的方法為:在700-750°C下保溫8h，然后隨爐冷卻到600-650°C左右時(shí)，再在此溫度范圍保溫10小時(shí)，隨后在空氣中冷卻至室溫； 步驟(8):將上述冷卻至室溫的法蘭坯料通過超聲波檢測其內(nèi)部的鍛造質(zhì)量，并取樣對鍛件的機(jī)械性能進(jìn)行分析，以上監(jiān)測分析均合格后，將法蘭坯料收集備用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合金材料法蘭的鍛造工藝，其特征在于，所述步驟(5)中將終端成型后的合金坯料進(jìn)行切邊，切除量為鋼錠總重的25%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合金材料法蘭的鍛造工藝，其特征在于，所述步驟(6)中，將合金坯料在5分鐘內(nèi)冷卻到38-42°C，采用的冷卻方法是將合金坯料快速放入盛有循環(huán)流動水流的 水池內(nèi)。
【文檔編號】C22C38/54GK104004971SQ201410193092
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】李忠云 申請人:無錫市華爾泰機(jī)械制造有限公司