專利名稱：一種耐220℃濃硫酸腐蝕的合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐腐蝕性合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐220°C濃硫酸腐蝕的合 金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著全球能源危機的日益加劇，在研究開發(fā)新型能源的同時對現(xiàn)有能源的充分 利用更加重視。在硫酸行業(yè)，除了節(jié)能降耗以外，人們更加注重生產(chǎn)過程中熱能的回收利 用，提高熱能的利用率，最大限度的回收熱能。在國內(nèi)硫酸行業(yè)，特別是近幾年建成的一系 列大中型硫磺制酸裝置，基本上都回收了生產(chǎn)過程中的高、中溫位熱能，使得蒸汽產(chǎn)率達到 1.0 1.3t/t硫酸?？傆酂崂寐蔬_到70%左右。利用低溫?zé)崮芑厥占夹g(shù)，回收制酸裝置 中的低溫位余熱副產(chǎn)低壓蒸汽，可提高余熱回收率到90%以上，是硫酸生產(chǎn)實現(xiàn)兩轉(zhuǎn)兩吸 以后又一個里程碑式的技術(shù)進步。低溫位熱能回收工藝技術(shù)在制酸系統(tǒng)上的應(yīng)用，濃硫酸的溫度從過去的80°C升至 220°C以上，循環(huán)酸的腐蝕性增強，目前國內(nèi)生產(chǎn)的耐硫酸腐蝕合金材料已不能滿足該工況 的使用要求，到目前為止，國內(nèi)建成的低溫位熱能回收利用裝置，設(shè)備多從國外進口，但價 格昂貴，交貨周期長，備品備件供應(yīng)困難。為提高我國硫酸生產(chǎn)裝備的國產(chǎn)化水平，開發(fā)一 種耐220°C濃硫酸腐蝕的合金材料及其制備方法成為設(shè)備廠家的當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)工藝簡便，耐220°C濃硫酸腐蝕性及機械加工性 能良好的的合金材料。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的合金材料含有下列成分(以重量單位計) CO. 03 0. 08 %、Sil. 5 2. 5 %、Cu2. 0 % 3. 0 Mo2. 0 2. 5 %、Mnl. 0 1. 5 %、 Cr30 33%、Nil9 22%、N0. 08 0. 15%、NbO. 5 1. 0%、余量為純鐵，并且P 彡 0. 04%, S 彡 0. 03%。本發(fā)明合金材料按如下工序生產(chǎn)①按如下重量百分比配料，純鐵19 22%，F(xiàn)eMo60_A鉬鐵3 4. 5%，氮化鉻鐵 2. 0 3. 0 %，錳鐵 1. 0 1. 5 %，硅鐵 1. 5 2. 5 %，Cu2. 0 3. 0 %，鈮鐵 0. 5 1. 5 %， Ni 19 22 %，其余為FeCr69C0. 03微碳鉻；②依次往中頻爐內(nèi)加入純鐵、微碳鉻、鎳板和鉬鐵，當(dāng)溫度升至1540 1560°C時， 先加錳鐵、后加硅鐵，待其熔化后再將氮化鉻鐵及鈮鐵混合加入，最后加入銅板；③爐料熔清后，去除表面熔渣，加入硅鈣進行擴散脫氧，并加入造渣劑重造新 渣，當(dāng)溫度達到1540 1560°C時，攪拌鋼液，合格后，插鋁終脫氧，終脫氧用鋁量0. 05 0. 08%，將鋼水倒入鋼水包中澆注鑄件模型；④根據(jù)鋼水溫度高低，確定鎮(zhèn)錠時間及澆注速度，澆注溫度控制1520 1540°C，；⑤澆注后30分鐘去除箱卡，空冷下凝固自由收縮，鑄件保溫8 24小時后開箱清
3理打磨；⑥對鑄件采用固熔熱處理工藝進行處理，得到產(chǎn)品。上述步驟②中頻爐內(nèi)加入純鐵、微碳鉻、鎳板和鉬鐵時，其余配料在200°C 250°C烘烤預(yù)熱。上述步驟③硅鈣脫氧分3 5批進行，每次加入量為鋼水重量的0. 05%，脫氧時間 間隔為3 4分鐘。上述步驟③鋼水倒入鋼水包前，鋼包應(yīng)在500°C以上預(yù)烘烤；步驟⑥鑄件固熔熱 處理條件是，升溫速度120°C /小時，溫度升至1100 1150°C，保溫2小時，出爐水冷。本發(fā)明的有益效果由于本發(fā)明的合金材料通過提高鉻鎳含量和降低含碳量及加入適量的硅、鉬銅和 氮補充合金化，使其具有較高的高溫強度和組織穩(wěn)定性，尤其在高溫條件下具有良好的抗 氧化性和耐晶間腐蝕能力，并具有良好的機械性能和耐高溫和耐腐蝕、耐沖刷性能，其在靜 態(tài)溫度T = 220°C的98. 6% 100% H2S04中腐蝕率小于0. 04mm/a，其抗腐蝕性能等級達到 良好標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的機械性能和適宜的價格，完全滿足低溫?zé)崮芑厥障到y(tǒng)裝置設(shè)備用材 料的使用要求。特別適用于低溫?zé)崮芑厥障到y(tǒng)裝置制造超高溫循環(huán)酸泵、酸排出泵、各式閥 門、管槽式分酸器、蒸發(fā)器等設(shè)備的零部件。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不對本發(fā)明作任何限制。附圖為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施例方式實施例1本發(fā)明之本發(fā)明合金材料含有下列成分(以重量單位計)C:彡0.08% ；Si 1. 5% ；Cu 2. 0%% ；Mo 2. 0% ；Mn 1. 05% ；Cr 30% ；Ni 19% ；N 0. 08% ；Nb 0. 5% ；；余 量為純鐵；并且P彡0. 04% ；S ^ 0. 03% ；該發(fā)明JSB-25合金材料按如下工序生產(chǎn)A、模具準(zhǔn)備首先做好零件的鑄造工藝圖紙，并準(zhǔn)備好所需工裝模具。B、造型、制芯將所需逐漸模具放入砂箱內(nèi)，用樹脂砂將整個砂箱充填充實，并按 鑄造工藝將澆注系統(tǒng)配置完善，待砂型自然硬化后，將模具取出，在型腔表面涂刷醇基石墨 涂料，將其點燃，表面干燥后待用。根據(jù)鑄件型形狀的不同，需配置的泥芯用樹脂砂充填芯 盒內(nèi)，待自然干燥后備用。根據(jù)鑄件要求，將外型與型芯配置完善后合箱，準(zhǔn)備澆注。C、配料及熔煉按如下重量比例做好原材料的配料微碳鉻(FeCr69cO.03) 52 %，純鐵19 %，鉬鐵(FeMo60_A) 3 %，氮化鉻鐵 2. 0 %，Mn 鐵1. 0%，Si鐵1. 5%，Cu :2. 0%，Nb鐵0. 5%，Ni鐵19%。依次往中頻爐內(nèi)加入純鐵、 微碳鉻、鎳板、鉬鐵。當(dāng)溫度升至1540 1560°C時，按順序?qū)⒁呀?jīng)200°C以上烘烤的其余合 金加入爐內(nèi)。加料順序為先加錳鐵、后加硅鐵，待其熔化后再將氮化鉻鐵及鈮鐵混合加入， 最后加入銅板。D、脫氧、澆注處理1、爐料熔清后，將表面熔渣去除干凈，加入硅鈣進行擴散脫氧，并加入造渣劑重造新渣。2、采用硅鈣脫氧分三至五批進行，每次加入量為鋼水的0.05%，脫氧時間間隔 3 4分鐘。3、當(dāng)溫度達到1540 1560°C時，充分?jǐn)嚢桎撘?，并取收縮試樣，觀察試樣表面收 縮情況，合格后，插鋁終脫氧，終脫氧用鋁量0. 05 0. 08%，一切準(zhǔn)備就緒，即可準(zhǔn)備出鋼。4、出鋼時，將預(yù)先經(jīng)500°C以上烘烤的鋼包吊至出鋼指定位置，順利將鋼水倒入鋼 水包中。5、并根據(jù)鋼水溫度高低，確定鎮(zhèn)錠時間及澆注速度，澆注溫度一般控制1520 1540°C。6、澆注完畢后，30分鐘去除箱卡，任其凝固自由收縮，鑄件保溫8 24小時后開箱 清理打磨；E、熱處理鑄件采用固熔熱處理工藝，其工藝如下升溫速度120°C /小時，溫度升至1100 1150°C，保溫2小時，出爐水冷。得到本 發(fā)明耐220°C濃硫酸腐蝕的合金材料。實施例2本發(fā)明之本發(fā)明合金材料含有下列成分(以重量單位計)C:彡0.08% ；Si 2. 0%;Cu 2. 5%%;Mo 2. 25%;Mn 1. 25%;Cr 31. 5%;Ni 20. 5%;N 0. 15%;Nb 0. 75%；； 余量為純鐵；并且P彡0. 04% ；S ^0. 03% ；該發(fā)明JSB-25合金材料按如下工序生產(chǎn)A、模具準(zhǔn)備首先做好零件的鑄造工藝圖紙，并準(zhǔn)備好所需工裝模具。B、造型、制芯將所需逐漸模具放入砂箱內(nèi)，用樹脂砂將整個砂箱充填充實，并按 鑄造工藝將澆注系統(tǒng)配置完善，待砂型自然硬化后，將模具取出，在型腔表面涂刷醇基石墨 涂料，將其點燃，表面干燥后待用。根據(jù)鑄件型形狀的不同，需配置的泥芯用樹脂砂充填芯 盒內(nèi)，待自然干燥后備用。根據(jù)鑄件要求，將外型與型芯配置完善后合箱，準(zhǔn)備澆注。C、配料及熔煉按如下重量比例做好原材料的配料微碳鉻(Fecr69c0.03)46. 0%，純鐵20. 5%，鉬鐵(FeMo60_A) 3. 75%，氮化鉻鐵 2. 5%, Mn 鐵1. 25%, Si 鐵2. 0%, Cu 2. 5%, Nb 鐵1. 0%, Ni 鐵20. 5%, 依次往中頻 爐內(nèi)加入純鐵、微碳鉻、鎳板、鉬鐵。當(dāng)溫度升至1540 1560°C時，按順序?qū)⒁呀?jīng)200°C以 上烘烤的其余合金加入爐內(nèi)。加料順序為先加錳鐵、后加硅鐵，待其熔化后再將氮化鉻鐵 及鈮鐵混合加入，最后加入銅板。D、脫氧、澆注處理1、爐料熔清后，將表面熔渣去除干凈，加入硅鈣進行擴散脫氧，并加入造渣劑重造 新渣。2、采用硅鈣脫氧分三至五批進行，每次加入量為鋼水的0.05%，脫氧時間間隔 3 4分鐘。3、當(dāng)溫度達到1540 1560°C時，充分?jǐn)嚢桎撘海⑷∈湛s試樣，觀察試樣表面收 縮情況，合格后，插鋁終脫氧，終脫氧用鋁量0. 05 0. 08%，一切準(zhǔn)備就緒，即可準(zhǔn)備出鋼。4、出鋼時，將預(yù)先經(jīng)500°C以上烘烤的鋼包吊至出鋼指定位置，順利將鋼水倒入鋼 水包中。
5
5、并根據(jù)鋼水溫度高低，確定鎮(zhèn)錠時間及澆注速度，澆注溫度一般控制1520 1540°C。6、澆注完畢后，30分鐘去除箱卡，任其凝固自由收縮，鑄件保溫8 24小時后開箱 清理打磨；E、熱處理鑄件采用固熔熱處理工藝，其工藝如下升溫速度120°C /小時，溫度升至1100 1150°C，保溫2小時，出爐水冷。得到本 發(fā)明耐220°C濃硫酸腐蝕的JSB-25合金材料。實施例3本發(fā)明之本發(fā)明合金材料含有下列成分(以重量單位計)C:彡0.08% ；Si
2.5% ；Cu 3. 0% ；Mo 2. 5% ；Mn 1. 5% ；Cr 33% ；Ni 22% ；N 0. 15% ；Nb 1. 0% ；；余量 為純鐵；并且P彡0. 04% ；S ^ 0. 03% ；該發(fā)明JSB-25合金材料按如下工序生產(chǎn)A、模具準(zhǔn)備首先做好零件的鑄造工藝圖紙，并準(zhǔn)備好所需工裝模具。B、造型、制芯將所需逐漸模具放入砂箱內(nèi)，用樹脂砂將整個砂箱充填充實，并按 鑄造工藝將澆注系統(tǒng)配置完善，待砂型自然硬化后，將模具取出，在型腔表面涂刷醇基石墨 涂料，將其點燃，表面干燥后待用。根據(jù)鑄件型形狀的不同，需配置的泥芯用樹脂砂充填芯 盒內(nèi)，待自然干燥后備用。根據(jù)鑄件要求，將外型與型芯配置完善后合箱，準(zhǔn)備澆注。C、配料及熔煉按如下重量比例做好原材料的配料微碳鉻(Fecr69c0.03) 40. 0 %，純鐵22 %，鉬鐵(FeMo60_A) 4. 5 %，氮化鉻鐵
3.0%，Mn 鐵1. 5%, Si 鐵2. 5%,Cu 3. 0%，Nb 鐵1. 5%,Ni 鐵22%, 依次往中頻爐內(nèi) 加入純鐵、微碳鉻、鎳板、鉬鐵。當(dāng)溫度升至1540 1560°C時，按順序?qū)⒁呀?jīng)200°C以上烘 烤的其余合金加入爐內(nèi)。加料順序為先加錳鐵、后加硅鐵，待其熔化后再將氮化鉻鐵及鈮 鐵混合加入，最后加入銅板。D、脫氧、澆注處理1、爐料熔清后，將表面熔渣去除干凈，加入硅鈣進行擴散脫氧，并加入造渣劑重造 新渣。2、采用硅鈣脫氧分三至五批進行，每次加入量為鋼水的0.05%，脫氧時間間隔 3 4分鐘。3、當(dāng)溫度達到1540 1560°C時，充分?jǐn)嚢桎撘?，并取收縮試樣，觀察試樣表面收 縮情況，合格后，插鋁終脫氧，終脫氧用鋁量0. 05 0. 08%，一切準(zhǔn)備就緒，即可準(zhǔn)備出鋼。4、出鋼時，將預(yù)先經(jīng)500°C以上烘烤的鋼包吊至出鋼指定位置，順利將鋼水倒入鋼 水包中。5、并根據(jù)鋼水溫度高低，確定鎮(zhèn)錠時間及澆注速度，澆注溫度一般控制1520 1540°C。6、澆注完畢后，30分鐘去除箱卡，任其凝固自由收縮，鑄件保溫8 24小時后開箱 清理打磨；E、熱處理鑄件采用固熔熱處理工藝，其工藝如下升溫速度120°C /小時，溫度升至1100 1150°C，保溫2小時，出爐水冷。得到本
6發(fā)明耐220°C濃硫酸腐蝕的JSB-25合金材料。本發(fā)明合金材料性能與特點1、耐220V濃硫酸腐蝕性能良好。2、機械性能好。經(jīng)熱處理的本發(fā)明合金其力學(xué)性能見下表
權(quán)利要求
一種耐220℃濃硫酸腐蝕的合金材料，其特征是含有下列重量百分比成分C0.03～0.08％、Si1.5～2.5％、Cu2.0％～3.0％、Mo2.0～2.5％、Mn1.0～1.5％、Cr30～33％、Ni19～22％、N0.08～0.15％、Nb0.5～1.0％、余量為純鐵，并且P≤0.04％，S≤0.03％。
2.如權(quán)利要求1的耐220°C濃硫酸腐蝕的合金材料的制備方法，其特征在于步驟如下①按如下重量百分比配料，純鐵19 22%，F(xiàn)eMo60-A鉬鐵3 4. 5 %，氮化鉻鐵2. 0 3. 0%，猛鐵 1. 0 1. 5%，硅鐵 1. 5 2. 5%, Cu2. 0 3. 0%，鈮鐵 0. 5 1. 5%, Ν 19 22%，其余為FeCr69C0. 03微碳鉻；②依次往中頻爐內(nèi)加入純鐵、微碳鉻、鎳板和鉬鐵，當(dāng)溫度升至1540 1560°C時，先加 錳鐵、后加硅鐵，待其熔化后再將氮化鉻鐵及鈮鐵混合加入，最后加入銅板；③爐料熔清后，去除表面熔渣，加入硅鈣進行擴散脫氧，并加入造渣劑重造新渣，當(dāng)溫 度達到1540 1560°C時，攪拌鋼液，合格后，插鋁終脫氧，終脫氧用鋁量0. 05 0. 08%，將 鋼水倒入鋼水包中澆注鑄件模型；④根據(jù)鋼水溫度高低，確定鎮(zhèn)錠時間及澆注速度，澆注溫度控制1520 1540°C，；⑤澆注后30分鐘去除箱卡，空冷下凝固自由收縮，鑄件保溫8 24小時后開箱清理打磨；⑥對鑄件采用固熔熱處理工藝進行處理，得到產(chǎn)品。
3.如權(quán)利要求2所述的耐220°C濃硫酸腐蝕的合金材料的制備方法，其特征在于步驟②中頻爐內(nèi)加入純鐵、微碳鉻、鎳板和鉬鐵時，其余配料在200°C 250°C烘烤預(yù)熱。
4.如權(quán)利要求2所述的耐220°C濃硫酸腐蝕的合金材料的制備方法，其特征在于步驟③硅鈣脫氧分3 5批進行，每次加入量為鋼水重量的0.05%，脫氧時間間隔為3 4分鐘。
5.如權(quán)利要求2所述的耐220°C濃硫酸腐蝕的合金材料的制備方法，其特征在于步驟 ③鋼水倒入鋼水包前，鋼包應(yīng)在500°C以上預(yù)烘烤；步驟⑥鑄件固熔熱處理條件是，升溫速 度120°C /小時，溫度升至1100 1150°C，保溫2小時，出爐水冷。
全文摘要
本發(fā)明涉及耐腐蝕性合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐220℃濃硫酸腐蝕的合金材料及其制備方法。本發(fā)明的合金材料含有下列成分(以重量單位計)C0.03～0.08％、Si1.5～2.5％、Cu2.0％～3.0％、Mo2.0～2.5％、Mn1.0～1.5％、Cr30～33％、Ni19～22％、N0.08～0.15％、Nb0.5～1.0％、余量為純鐵，并且P≤0.04％，S≤0.03％。本合金材料具有較高的高溫強度和組織穩(wěn)定性，尤其在高溫條件下具有良好的抗氧化性和耐晶間腐蝕能力，并具有良好的機械性能和耐高溫、耐腐蝕、耐沖刷性能。
文檔編號C22C33/04GK101984125SQ201010511348
公開日2011年3月9日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者王靜, 趙駿, 陳興 申請人:昆明嘉和科技股份有限公司