一種用于石化工業(yè)爐三次風(fēng)管的合金材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機(jī)合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于石化工業(yè)爐三次風(fēng)管的合 金材料及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 石化工業(yè)爐三次風(fēng)管的工作介質(zhì)為空氣和顆粒狀煅燒石油焦，工作溫度通常為 1200-1350°C。目前，該類三次風(fēng)管的材料多為進(jìn)口 HK40,其化學(xué)成分為（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）： C 0. 35-0. 45%, Si 0. 5-2. 0%, Mn ^ 1. 50%, Cr 23. 0-27. 0%, Ni 19. 0-22. 0%, Mo ^ 0. 50%, P彡0. 04%，S彡0. 04%，F(xiàn)e余量。HK40屬于中碳耐熱鋼，具有較好的高溫工作能力，但以 HK40為材料的三次風(fēng)管在使用超過1年后容易出現(xiàn)熔化、穿孔等現(xiàn)象，使用壽命和更換周 期較短，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于石化工業(yè)爐三次風(fēng)管的合 金材料。與HK40相比，由該合金材料制備而成的三次風(fēng)管在常溫和高溫下均表現(xiàn)出了明顯 更為優(yōu)異的力學(xué)性能和硬度，在應(yīng)用中能夠具有更好的耐沖刷能力和更長的使用壽命，從 而能夠顯著減少更換次數(shù)，節(jié)約成本。
[0004] 本發(fā)明的用于石化工業(yè)爐三次風(fēng)管的合金材料，按質(zhì)量百分比計，包括下列化 學(xué)成分：C 0· 35-0. 45%，Cr 26. 0-30. 0%，Ni 38. 0-42. 0%，W 14. 0-17. 0%，Si L 0-2. 5%， Mn 彡 2. 0%，Nb 1. 5-3. 0%，Ce 0· 5-1. 5%，S 彡 0· 015%，P 彡 0· 015%，F(xiàn)e 余量。
[0005] 優(yōu)選地，本發(fā)明的合金材料中，C 0· 40-0. 45%，Cr 27. 0-29. 0%，Ni 38. 0-40. 0%， W 14. 5-16. 0%, Si 1. 0-1. 5%, Mn 1. 0-2. 0%, Nb 1. 5-2. 0%, Ce 0. 5-1. 5%, S^O. 015%, P 彡 0· 015%，F(xiàn)e 余量。
[0006] 更為優(yōu)選地，本發(fā)明的合金材料中，C 0. 42%，Cr 27. 8%，Ni 38. 5%，W 15. 1%，Si L 2%，Mn L 8%，Nb L 7%，Ce 0· 8%，S 彡 0· 01%，P 彡 0· 01%，F(xiàn)e 余量。
[0007] 在制備上述用于石化工業(yè)爐三次風(fēng)管的合金材料時，可以以金屬鉻、金屬鎳、金屬 鎢、金屬鈰、鈮鐵、硅鐵和錳鐵為原料，按照各元素比例進(jìn)行稱量配比，然后經(jīng)過常規(guī)合金制 備工藝加工即可。制備過程中，原料的熔煉和混合過程可以使用直讀光譜儀對試樣包進(jìn)行 化學(xué)成分分析，以確?；瘜W(xué)成分達(dá)標(biāo)；可采用本領(lǐng)域熟悉且公知的方法監(jiān)控熔煉溫度，如使 用紅外線測溫儀或接觸式熱電偶測溫。
[0008] 本發(fā)明的目的還在于提供上述合金材料在制備石化工業(yè)爐三次風(fēng)管中的應(yīng)用。利 用已知組成的合金材料制備石化工業(yè)爐三次風(fēng)管的工藝對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的， 例如可以采用現(xiàn)有技術(shù)中以HK40為材料制備三次風(fēng)管的那些常規(guī)制備工藝。更為具體地， 例如可以采用常規(guī)的靜態(tài)鑄造、離心鑄造等。根據(jù)使用需要，本發(fā)明的合金材料可用來制造 各種規(guī)格尺寸的產(chǎn)品。
[0009] 相比于現(xiàn)有技術(shù)中用于制備三次風(fēng)管的材料如HK40,本發(fā)明通過調(diào)整合金材料的 元素構(gòu)成，使得各組分之間發(fā)揮出了更加優(yōu)越的協(xié)同功能。以該合金材料制備而成的三次 風(fēng)管具有優(yōu)異的常溫、高溫力學(xué)性能和硬度，耐磨性能優(yōu)越，在實(shí)際應(yīng)用中的綜合性能明顯 優(yōu)于HK40。本發(fā)明能夠有效降低我國相關(guān)行業(yè)對進(jìn)口材料的依賴，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。 [0010] 附圖簡要說明 圖1是實(shí)施例中制備的石化工業(yè)爐三次風(fēng)管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下將結(jié)合實(shí)施例以對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)將其理解為對本發(fā)明保 護(hù)范圍的限制。
[0013] 實(shí)施例
[0014] 制備具有如附圖1所示結(jié)構(gòu)的石化工業(yè)爐三次風(fēng)管，具體尺寸如下：Ll=1046mm， L2=418mm，A=560mm，B=E=355mm，C=D=305mm，R=10mm。
[0015] I、模具制作 根據(jù)產(chǎn)品外形尺寸制作木模； 造型，根據(jù)產(chǎn)品外形尺寸確定型腔尺寸，型腔內(nèi)徑為產(chǎn)品外形尺寸加3mm余量，打氣 目艮，修型，放置冷鐵，造型材料為普通型砂； 制內(nèi)芯，內(nèi)芯尺寸為Φ 302mm，放置內(nèi)芯，固定內(nèi)芯位置；內(nèi)芯材料為樹脂砂，是以4重 量％樹脂(購自蘇州可隆化工有限公司，KPJ-L8850樹脂)、1重量％固化劑(購自蘇州可隆化 工有限公司，與前述樹脂對應(yīng)的固化劑)和95重量％普通石英砂為原料，經(jīng)常規(guī)方法制備而 成； 噴涂，在型腔和內(nèi)芯表面噴上厚度約為I. Omm的耐高溫涂料，耐高溫涂料采用醇基鋯 英粉涂料，或者由30重量％娃藻土、15重量％娃微粉、5. 0重量％鈉基膨潤土和50重量％ 水組成的涂料組合物； 烘烤，使用酒精燃燒把砂型和內(nèi)芯烘干； 合箱。
[0016] 2、靜態(tài)鑄造 A、根據(jù)合金材料的組成要求，以金屬鉻、金屬鎳、金屬鎢、金屬鈰、鈮鐵、硅鐵和錳鐵為 原料，按照各元素比例進(jìn)行稱量配比以備用；合金材料的化學(xué)組分如下(質(zhì)量百分比）：C 0. 42%, Cr 27. 8%, Ni 38. 5%, W 15. 1%, Si I. 2%, Mn I. 8%, Nb I. 7%, Ce 0. 8%, S^O. 01%, P 彡（λ 01%，F(xiàn)e 余量。
[0017] B、將金屬鉻、金屬鎳、金屬鎢、金屬鈰和鈮鐵加入中頻電爐熔煉，待溫度達(dá)到 1660-1700°C時出爐，然后加入硅鐵和錳鐵，得到合金液體。
[0018] C、將合金液體注入模具中。
[0019] D、待自然冷卻后，取出成形的三次風(fēng)管鑄件，并對管段內(nèi)外表面采用外車內(nèi)鏜(夕卜 表面車削、內(nèi)表面鏜孔）的方法進(jìn)行加工，得到符合結(jié)構(gòu)和尺寸要求的材料成品。
[0020] 對比例 以HK40為合金原材料，其他條件不變，參照上述實(shí)施例制備同樣規(guī)格的三次風(fēng)管。其 中，使用的HK40的化學(xué)組分如下(質(zhì)量百分比）：C 0. 43%，Cr 26. 2%，Ni 19. 5%，Si 1. 5%，Mn I. 1%，Mo 0· 35%，S 0· 007%，P 0· 008%，F(xiàn)e 余量。
[0021] 產(chǎn)品件能表征 對產(chǎn)品的常溫和高溫力學(xué)性能以及常溫硬度進(jìn)行了測試，并檢測了產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)中 的表現(xiàn)。
[0022] 1、常溫力學(xué)性能試驗(yàn) 根據(jù)GB/T228制備試樣和進(jìn)行試驗(yàn)，對產(chǎn)品常溫下（25°C )的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度進(jìn)行 測試，測試結(jié)果見表1。
[0023] 表 1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于石化工業(yè)爐三次風(fēng)管的合金材料，按質(zhì)量百分比計，包括下列化學(xué)成分：c 0. 35-0. 45%, Cr 26. 0-30. 0%, Ni 38. 0-42. 0%, W 14. 0-17. 0%, Si I. 0-2. 5%, Mn ^ 2. 0%, Nb 1. 5-3. 0%，Ce 0· 5-1. 5%，S 彡 0· 015%，P 彡 0· 015%，F(xiàn)e 余量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金材料，其特征在于，包括下列化學(xué)成分：C 0. 40-0. 45%， Cr 27. 0-29. 0%, Ni 38. 0-40. 0%, W 14. 5-16. 0%, Si I. 0-1. 5%, Mn I. 0-2. 0%, Nb 1. 5-2. 0%, Ce 0· 5-1. 5%，S 彡 0· 015%，P 彡 0· 015%，F(xiàn)e 余量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金材料，其特征在于，包括下列化學(xué)成分：C 0. 42%，Cr 27. 8%, Ni 38. 5%, W 15. 1%, Si I. 2%, Mn I. 8%, Nb I. 7%, Ce 0. 8%, S^O. 01%, P^O. 01%, Fe余量。
4. 權(quán)利要求1-3所述的合金材料在制備石化工業(yè)爐三次風(fēng)管中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于石化工業(yè)爐三次風(fēng)管的合金材料，按質(zhì)量百分比計，包括下列化學(xué)成分：C？0.35-0.45%，Cr？26.0-30.0%，Ni？38.0-42.0%，W？14.0-17.0%，Si？1.0-2.5%，Mn≤2.0%，Nb？1.5-3.0%，Ce？0.5-1.5%，S≤0.015%，P≤0.015%，F(xiàn)e余量。與HK40相比，由該合金材料制備而成的三次風(fēng)管在常溫和高溫下均表現(xiàn)出明顯更為優(yōu)異的力學(xué)性能和硬度，在應(yīng)用中能夠具有更好的耐沖刷能力和更長的使用壽命，從而能夠顯著減少更換次數(shù)，節(jié)約成本。
【IPC分類】C22C30-00
【公開號】CN104561727
【申請?zhí)枴緾N201410829341
【發(fā)明人】李勤峰
【申請人】江蘇雙勤民生冶化設(shè)備制造有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月26日