專利名稱：一種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵及冶煉方法
技術領域：
本發明涉及一種稀土合金鑄鐵制造技術，尤其是一種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵及冶煉方法，屬于金屬冶煉領域。
背景技術：
在冶金、化工、化肥、石油和制酸化工企業中都會遇到酸腐蝕問題，其中硫酸是三大強酸中腐蝕性最強、但又是適用范圍最廣泛的強腐蝕液體介質。我國是世界上硫酸生產 和使用大國，也是受到酸腐蝕危害影響最大的國家之一。目前，我國絕大多數企業的硫酸生產裝置的輸酸管道、泵、閥及分酸器等設備的材質均傳統地采用普通鑄鐵和低鉻鑄鐵或者是不銹鋼加陽極保護技術。但普通鑄鐵和低鉻 鑄鐵由于存在材料耐腐蝕性能上的先天性不足，因此存在耐腐蝕性能差、適用范圍小的問 題。在硫酸濃度低于90%或酸溫度超過100°C時，普通鑄鐵和低鉻鑄鐵的耐腐蝕性能明顯 降低。如果采用不銹鋼陽極保護技術，雖然使用壽命較長，但除了要使用價格較貴的不銹鋼 材料外，還需配置一套恒電位儀等儀器、儀表及供電設備，這樣不僅增加了設備投資和管理 成本，而且在具體操作中對酸溫及酸中負離子的含量有嚴格的工藝控制要求，常常由于介 質中的鹵素離子的增加、或者酸溫度和濃度的變化而出現嚴重腐蝕現象。如果采用耐腐蝕 性能更加理想的進口 “Sandvik Sx”合金、“LeWmet55#”合金和“Hastelloy”合金等高級耐 酸不銹鋼材料，雖然耐腐性能很理想，但使用價格將會十分昂貴。因此，對于國內的冶金、化工及制酸行業的生產廠家而言，亟需探尋一種既有優良耐腐蝕性能和機械性能、又相對價格比較便宜的新材料，來替代普通鑄鐵、低鉻鑄鐵和不銹 鋼陽極保護設備在強腐蝕介質中的使用，以求達到既能降低設備投資又能長時間連續生產 的目的。
發明內容
本發明的目的旨在提出一種既有優良耐腐蝕性能和機械性能、又相對價格比較便宜的合金材料，來替代普通鑄鐵、低鉻鑄鐵和不銹鋼陽極保護設備在強腐蝕介質中的使 用，以求達到既能降低設備投資又能長時間連續生產的目的。這種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵，其特征在于它包括Fe、Cr、Ni、Mo、Cu、Si、Mn、C、 S、P及微量元素Nb、V、Zr、N和Re合金元素熔煉而成；其合金成份配比為(按重量百分比 計)Cr:0.50 18.80% Ni :0.10 21. 50% Mo :0.15 3. 80% Cu :0. 20 3. 50%Si :2. 50 18. 50% Mn :0. 60 1. 20% C:0.80 3. 20% S:0.02 0. 15%P:0.10 0.20% Re :0. 50 3. 20% Nb、V、Zr、N:適量 Fe 余量。上述這種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵經合金配方一微量元素合金化(熔煉中間合金)一合金熔煉一造渣脫氧一排渣鑄造五道工藝流程完成，整個合金的熔煉應在1600 1750°C高溫條件下進行，鑄造時的溫度應控制在1500 1550°C之間；所采用的微量元素Nb、V、Zr、N以中間合金的形式在鋼水熔清脫氧之后、排渣之前加入到鋼液中；稀土元素Re 在鋼水脫氧排渣之后、出鋼鑄造之前加在鋼包之內。所述的中間合金按Nb V Zr N=1.2 2 0.8 1.0 0. 5 0. 8 1.5 2. 5配制，并經真空電爐中冶煉而稀土元素烘烤處理的溫度為750 800°C。根據以上技術方案提出的這種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵新材料，不但具有優良的耐 腐蝕性能，而且還具有良好的機械性能和焊接性能。同時還可以依據不同的工況條件，采取 調整合金配方成份和冶煉工藝，冶煉出多種具有不同耐腐蝕性能的系列合金材料。因此運 用該方法配制的系列合金材料，不但能在濃度和溫度變化較大的高溫濃硫酸中使用，而且 也能在稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、氟硅酸以及含有氟、氯、溴、碘、砷等多種鹵素離子的強 腐蝕介質中使用。
具體實施例方式以下給出本發明的實施例，并結合實施例進一步闡述本發明本發明提出的這種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵，它之所以能夠具有優良的耐腐性能和 良好的機械性能，其關鍵技術是根據組成該合金鑄鐵材料的合金元素(原子)的電化學原 理和合金晶相組織的分子結構原理，在采用科學合理的合金配方及冶煉工藝，通過添加了 適量的鉻、鎳、鉬、銅和硅等合金元素及多種微量元素，改變了合金相體間的電極電位，降低 了合金相體間原電池的電動勢，提高了合金基體的電極電位，優化了合金基體原子結構的 穩定性和分子結構的合理性，從而提高了合金材料的耐腐蝕性能和機械性能。正是通過合 金元素的科學配比組合、微量元素的合理運用和冶煉工藝的創新突破，使這種稀土高硅鎳 鉻合金鑄鐵既克服了普通鑄鐵、低鉻鑄鐵耐腐蝕能性差的缺陷，同時又能降低合金材料的 成本。實施例1 (以重量百分比含量計)Cr 0. 50 0. 80 Ni 0. 10 0. 50 Mo 0. 15 0. 20Cu 0. 20 0. 25Si :2. 50 3. 80% Mn :0. 60 0. 80 C :3. 00 3. 20S ≤ 0. 15P ≤ 0. 20Re:0.50 0.60 Nb+V+Zr+N :() 8 0. 90 Fe 余量。實施例2 (以重量百分比含量計)Cr:8.00 9.50 Ni 12. 50 13. 50 Mo 80 2. 00Cu:1.50 1.80Si :15. 20 18. 50 Mn :0. 80 0. 90 C :2. 00 2. 50S ^ 0. 15P ≤0. 20Re 60 2. 00 Nb+V+Zr+N :() 60 0. 80 Fe 余量。實施例3 (以重量百分比含量計)Cr 16. 00 18. 80 Ni 18. 50 21. 50 Mo 2. 80 3. 80Cu :3. 00 3. 50Si :7. 50 8. 50 Mn:1.00 1.20 C :2. 80 3. 20S ≤ 0. 15 P ≤ 0.20Re :2. 50 3. 20 Nb+V+Zr+N 1. 20 1. 50 Fe 余量。在上述技術方案的具體實施中，首先按照工藝流程將需要配制的稀土高硅鎳鉻合 金鑄鐵按照配方組成進行合金配方，隨后在電爐中以1600 1750°C熔煉溫度條件下進行 該合金的熔煉，當鋼水在電爐中熔清、脫氧之后、排漁之前扒開鋼漁，將微量元素Nb、V、&、N 的中間合金加入到鋼液中。待該鋼液達到熔煉的技術要求以后，將鋼液溫度控制在1500 1550°C時，進行排渣處理，同時將已經過烘烤處理的稀土元素放到鋼包內，隨后出鋼澆鑄， 即成為本發明所提出的稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵。所述的中間合金按Nb V Zr N=1.2 2 0.8 1.0 0. 5 0. 8 1.5 2. 5配制，并必須在真空電爐中冶煉而成。經實際使用標明在正常工況條件下使用，該合金的其耐腐性能可與價格昂貴的 "Sandvik Sx”合金、“LeWmet55#”合金和“Hastelloy”合金等高級耐酸不銹鋼材料相媲美； 不但可以鑄成品質優良的鑄件，而且還可以采用鍛造、機械切削加工和焊接加工制成各種 類型的耐強腐蝕設備和配件，但是造價卻相對便宜，是一種價廉物美的新材料。
權利要求
一種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵，其特征在于它包括Fe、Cr、Ni、Mo、Cu、Si、Mn、C、S、P及微量元素Nb、V、Zr、N和Re，在電爐中熔煉而成；其合金成份(按重量百分比)組成Cr0.50～18.80％Ni0.10～21.50％Mo0.15～3.80％Cu0.20～3.50％Si2.50～18.50％Mn0.60～1.20％ C0.80～3.20％ S0.02～0.15％P0.10～0.20％ Re0.50～3.20％ Nb、V、Zr、N適量 Fe余量。
2.如權利要求1所述的一種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵，其特征在于所述稀土高硅鎳鉻 合金鑄鐵經合金配方一微量元素合金化一合金熔煉一造渣脫氧一排渣鑄造五道工藝流程 完成，整個合金的熔煉在電爐中以1600 1750°C高溫條件下進行，鑄造時的溫度控制在 1500 1550°C之間；所采用的微量元素Nb、V、Zr、N以中間合金的形式在鋼水熔清、脫氧之 后、排渣之前加入到鋼液中；稀土元素Re需經烘烤處理后，應在鋼水脫氧排渣之后、出鋼鑄 造之前加入到在鋼包之內。
3.如權利要求2所述的一種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵，其特征在于所述的中間合金按 Nb V Zr N=1.2 2 0. 8 1. 0 0. 5 0. 8 1. 5 2. 5配制，并必須在真空 電爐中冶煉而成。
4.如權利要求2所述的一種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵，其特征在于所述的稀土元素Re 在使用前應進行烘烤處理，烘烤處理的溫度為750 800°C。
全文摘要
一種稀土高硅鎳鉻合金鑄鐵，它包括Fe、Cr、Ni、Mo、Cu、Si、Mn、C、S、P及微量元素Nb、V、Zr、N和Re，在電爐中熔煉而成；其合金成份(按重量百分比)組成Cr0.50～18.80、Ni0.10～21.50、Mo0.15～3.80、Cu0.20～3.50、Si2.50～18.50、Mn0.60～1.20、C0.80～3.20、S0.02～0.15、P0.10～0.20、Re0.50～3.20、Nb、V、Zr、N適量、Fe余量。在正常工況條件下的強腐蝕介質中使用，其耐腐蝕性能可與價格昂貴的進口的高級耐酸不銹鋼材料相媲美；不但可以鑄成耐腐蝕性能優良的鑄件，而且還可以采用鍛造、機械切削加工和焊接加工等工藝，制成各種類型的耐腐蝕設備和配件，但其造價卻相對較便宜，是一種價廉物美的合金新材料。
文檔編號C22C37/08GK101798653SQ20101015031
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月16日 優先權日2010年4月16日
發明者夏才貴 申請人:上海貴煌特種鋼有限公司