一种用于石化工业炉三次风管的合金材料及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于无机合金材料技术领域，具体涉及一种用于石化工业炉三次风管的合 金材料及其应用。
【背景技术】
[0002] 石化工业炉三次风管的工作介质为空气和颗粒状煅烧石油焦，工作温度通常为 1200-1350°C。目前，该类三次风管的材料多为进口 HK40,其化学成分为（质量百分数）： 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%，Fe余量。HK40属于中碳耐热钢，具有较好的高温工作能力，但以 HK40为材料的三次风管在使用超过1年后容易出现熔化、穿孔等现象，使用寿命和更换周 期较短，导致生产成本增加。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于石化工业炉三次风管的合 金材料。与HK40相比，由该合金材料制备而成的三次风管在常温和高温下均表现出了明显 更为优异的力学性能和硬度，在应用中能够具有更好的耐冲刷能力和更长的使用寿命，从 而能够显著减少更换次数，节约成本。
[0004] 本发明的用于石化工业炉三次风管的合金材料，按质量百分比计，包括下列化 学成分：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%，Fe 余量。
[0005] 优选地，本发明的合金材料中，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%，Fe 余量。
[0006] 更为优选地，本发明的合金材料中，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%，Fe 余量。
[0007] 在制备上述用于石化工业炉三次风管的合金材料时，可以以金属铬、金属镍、金属 钨、金属铈、铌铁、硅铁和锰铁为原料，按照各元素比例进行称量配比，然后经过常规合金制 备工艺加工即可。制备过程中，原料的熔炼和混合过程可以使用直读光谱仪对试样包进行 化学成分分析，以确保化学成分达标；可采用本领域熟悉且公知的方法监控熔炼温度，如使 用红外线测温仪或接触式热电偶测温。
[0008] 本发明的目的还在于提供上述合金材料在制备石化工业炉三次风管中的应用。利 用已知组成的合金材料制备石化工业炉三次风管的工艺对本领域技术人员而言是公知的， 例如可以采用现有技术中以HK40为材料制备三次风管的那些常规制备工艺。更为具体地， 例如可以采用常规的静态铸造、离心铸造等。根据使用需要，本发明的合金材料可用来制造 各种规格尺寸的产品。
[0009] 相比于现有技术中用于制备三次风管的材料如HK40,本发明通过调整合金材料的 元素构成，使得各组分之间发挥出了更加优越的协同功能。以该合金材料制备而成的三次 风管具有优异的常温、高温力学性能和硬度，耐磨性能优越，在实际应用中的综合性能明显 优于HK40。本发明能够有效降低我国相关行业对进口材料的依赖，促进行业健康发展。 [0010] 附图简要说明 图1是实施例中制备的石化工业炉三次风管的结构示意图。
[0011]
【具体实施方式】
[0012] 以下将结合实施例以对本发明做进一步详细说明，但不应将其理解为对本发明保 护范围的限制。
[0013] 实施例
[0014] 制备具有如附图1所示结构的石化工业炉三次风管，具体尺寸如下：Ll=1046mm， L2=418mm，A=560mm，B=E=355mm，C=D=305mm，R=10mm。
[0015] I、模具制作 根据产品外形尺寸制作木模； 造型，根据产品外形尺寸确定型腔尺寸，型腔内径为产品外形尺寸加3mm余量，打气 目艮，修型，放置冷铁，造型材料为普通型砂； 制内芯，内芯尺寸为Φ 302mm，放置内芯，固定内芯位置；内芯材料为树脂砂，是以4重 量％树脂(购自苏州可隆化工有限公司，KPJ-L8850树脂)、1重量％固化剂(购自苏州可隆化 工有限公司，与前述树脂对应的固化剂)和95重量％普通石英砂为原料，经常规方法制备而 成； 喷涂，在型腔和内芯表面喷上厚度约为I. Omm的耐高温涂料，耐高温涂料采用醇基锆 英粉涂料，或者由30重量％娃藻土、15重量％娃微粉、5. 0重量％钠基膨润土和50重量％ 水组成的涂料组合物； 烘烤，使用酒精燃烧把砂型和内芯烘干； 合箱。
[0016] 2、静态铸造 A、根据合金材料的组成要求，以金属铬、金属镍、金属钨、金属铈、铌铁、硅铁和锰铁为 原料，按照各元素比例进行称量配比以备用；合金材料的化学组分如下(质量百分比）：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%，Fe 余量。
[0017] B、将金属铬、金属镍、金属钨、金属铈和铌铁加入中频电炉熔炼，待温度达到 1660-1700°C时出炉，然后加入硅铁和锰铁，得到合金液体。
[0018] C、将合金液体注入模具中。
[0019] D、待自然冷却后，取出成形的三次风管铸件，并对管段内外表面采用外车内镗(夕卜 表面车削、内表面镗孔）的方法进行加工，得到符合结构和尺寸要求的材料成品。
[0020] 对比例 以HK40为合金原材料，其他条件不变，参照上述实施例制备同样规格的三次风管。其 中，使用的HK40的化学组分如下(质量百分比）：C 0. 43%，Cr 26. 2%，Ni 19. 5%，Si 1. 5%，Mn I. 1%，Mo 0· 35%，S 0· 007%，P 0· 008%，Fe 余量。
[0021] 产品件能表征 对产品的常温和高温力学性能以及常温硬度进行了测试，并检测了产品在实际生产中 的表现。
[0022] 1、常温力学性能试验 根据GB/T228制备试样和进行试验，对产品常温下（25°C )的屈服强度和抗拉强度进行 测试，测试结果见表1。
[0023] 表 1
【主权项】
1. 一种用于石化工业炉三次风管的合金材料，按质量百分比计，包括下列化学成分：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%，Fe 余量。
2. 根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于，包括下列化学成分：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%，Fe 余量。
3. 根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于，包括下列化学成分：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. 权利要求1-3所述的合金材料在制备石化工业炉三次风管中的应用。
【专利摘要】本发明公开一种用于石化工业炉三次风管的合金材料，按质量百分比计，包括下列化学成分：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%，Fe余量。与HK40相比，由该合金材料制备而成的三次风管在常温和高温下均表现出明显更为优异的力学性能和硬度，在应用中能够具有更好的耐冲刷能力和更长的使用寿命，从而能够显著减少更换次数，节约成本。
【IPC分类】C22C30-00
【公开号】CN104561727
【申请号】CN201410829341
【发明人】李勤峰
【申请人】江苏双勤民生冶化设备制造有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月26日