本發明屬于金屬冶煉
技術領域：
，具體涉及一種新型高效煉鎂還原罐及其制作方法。
背景技術：
：金屬鎂屬于一種輕質金屬結構材料,具有良好的金屬性能,能與多種金屬組合生產輕質高強度合金材料,廣泛應用于航空、航天、冶金、交通等部門。制取鎂的主要生產工藝為硅熱法和電解法，在硅熱法煉鎂技術的工藝裝備中，還原罐是重要的裝備單元，而還原罐屬易耗部件，占生產成本10%左右。還原罐工況條件惡劣,長時間是在1180℃~1230℃的高溫及罐內抽真空負壓5~13.3pa的條件下，進行周期性生產很容易造成嚴重的氧化腐蝕以及高溫狀態下的強度下降，高溫組織不穩定等，因此要求還原罐具有良好的高溫抗氧化、抗煙氣腐蝕性能,以及足夠的高溫強度和綜合機械性能，以抵抗因抽真空而帶來的罐體變形。目前大多煉鎂企業使用zg35cr24ni7sin還原罐，罐的金屬成分：以fe、cr、ni為基體金屬，mn、mo、si、c、n、re為可控添加元素。其中：c0.3—0.4%；s≤1.3—2%；p≤0.04%；mn1.0—2%；si1.3—2%；cr23—25.5%；ni7—8.5%；mo0.5%；n0.2—0.28%。這種罐的耐熱性能較低，使用壽命較短，質量不穩定，高溫氧化，而且還在高溫下受含硫氣體的腐蝕，罐身易發生蠕變，變形及裂紋，使其過早失效。在使用不足兩個月就出現縱向凹塌，橫向彎曲變形，雖然可進行矯正，但使用壽命也只有60~70天。還原罐壽命低、價格高是國內外煉鎂業的一大難題，提高還原罐的使用壽命，降低還原罐的制造成本已成為鎂業的重要課題，對提高企業經濟效益有著十分重要的意義。技術實現要素：本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足而提供一種新型高效煉鎂還原罐及其制作方法，延長還原罐的使用壽命，降低還原罐的使用成本。本發明是這樣實現的：一種新型高效煉鎂還原罐，包括罐身、帽頭和冷卻水套，其特征在于：所述的罐身經過離心鑄造而成，罐身一端與帽頭焊接，罐身另一端與冷卻水套鉚焊，罐身及帽頭的成分按重量百分比為：c：0.03%～0.07%、cr：20%～23%、ni：8%～12%、al：2%～3%、si：1%～2%、re：0～0.03%、s：0～0.03%、p：0～0.03%、余量為fe。所述的罐身的離心鑄造工藝包括以下步驟：步驟1）按上述練鎂還原罐合金元素進行配比；步驟2）采用中頻感應電爐熔煉合金；步驟3）鋼水熔融后，爐溫在1650—1800℃時，制取試塊經光譜檢驗鋼水化學成分；步驟4）將鑄型預熱至300℃-350℃，型桶轉速控制在900r/min-980r/min；步驟5）將1620-1750℃的熔融鋼水澆鑄在旋轉的鑄型里，在離心力的作用下，鋼水布滿鑄型內表面且隨之轉動，澆筑時間為25-35s，最后形成罐體；步驟6）罐體澆筑完畢后，繼續旋轉10-15min，罐體冷卻至750-850℃時，使離心機斷電，離心機停穩后取出罐體；步驟7）將罐體平穩放置在干燥通風處冷卻后，將罐身兩端切除磨平所述帽頭使用砂型鑄造工藝鑄造。本發明的優點是：碳是形成鋼基礎強度的元素，一般隨含碳量的增加可使鋼的強度提高，但高溫下碳化合物析出聚合，降低合金元素的強化作用，從而使材質的抗氧化性和耐腐蝕性降低，因此，將碳含量控制在0.03-0.07％，在滿足強度鋼強度的基礎上使高溫下的抗氧化性和耐腐蝕性較好，鉻是保證材質抗高溫腐蝕的主要元素，在高溫下形成三氧化二鉻氧化膜，在耐熱鋼中能顯著改善鋼的抗氧化性和抗腐蝕性，將鉻的含量控制在20%～23%之間，能提高還原罐在高溫下的抗氧化性和抗腐蝕性，高溫下鋁元素形成的三氧化二鋁氧化膜緊致堅固，與三氧化二鉻氧化膜緊密結合大大增加了還原罐的高溫抗氧化性，將鋁含量控制在2%～3%之間，使得還原罐在高溫下獲得良好的力學性能和高溫抗氧化性能，硅元素在高溫下形成二氧化硅氧化膜，二氧化硅氧化膜熱穩定性高，不但增加了三氧化二鉻氧化膜的致密度，而且提高了氧化膜與基體的附著力，減少氧化膜剝落的傾向，鉻、鋁、硅氧化膜的復合作用在保證一定高溫力學性能的基礎上，進一步提高合金的耐熱溫度，鎳可提高金屬的抗蠕變性，將其含量控制在8%～12%之間，提高還原罐在高溫下的抗蠕變性，減小還原罐在高溫負壓下的變形，因此本發明的合金以高溫耐熱合金鋼為主料，控制有害元素碳、硫、磷等的含量，將耐熱溫度提高到1200—1280℃范圍內，而且此合金在1250℃時氧化增重速率穩定在0.18-0.21g/m2之間，具有優良的高溫抗氧化性。同時，合金在1250℃氧化500h的氧化膜從x-射線圖譜中可看出氧化膜形貌變化為：粗糙→起薄皮→薄皮脫落→光整致密，氧化膜中各種氧化物晶粒呈米狀，大小均勻，排列緊密，無空隙，較好地保護了罐體合金內部基本組織，本發明合金的使用延長了還原罐的使用壽命，具有非常大的開發和使用價值。具體實施方式實施例1：一種新型高效煉鎂還原罐，包括罐身、帽頭和冷卻水套，所述的罐身經過離心鑄造而成，罐身一端與帽頭焊接，罐身另一端與冷卻水套鉚焊，罐身及帽頭的成分按重量百分比為：c：0.05%5、cr：22%、ni：10%、al：2.5%、si：1.5%、re：0.02%、s：0.03%、p：0.02%、余量為fe所述的罐身的離心鑄造工藝包括以下步驟：步驟1）按上述練鎂還原罐合金元素進行配比；步驟2）采用中頻感應電爐熔煉合金；步驟3）鋼水熔融后，爐溫在1700℃時，制取試塊經光譜檢驗鋼水化學成分，根據化學分析結果調整鋼水化學成分，使鋼水滿足上述配比要求，其中硅在鋼水出爐前10min內進行調整；步驟4）將鑄型預熱至340℃，型桶轉速控制在950r/min；步驟5）選定熔融鋼水在1680℃時澆鑄在旋轉的鑄型里，在離心力的作用下，鋼水布滿鑄型內表面且隨之轉動，澆筑時間為25s，最后形成罐體，由于合金內鉻含量較高，在澆注過程中鋼水表面與空氣接觸，極易產生氧化鉻膜，這些氧化鉻膜極易與氧化鐵形成更復雜的化合物，而降低鋼水的流動性，因此要提高澆注溫度和較少澆注時間；步驟6）罐體澆筑完畢后，繼續旋轉15min，罐體冷卻至750℃時，使離心機斷電，離心機停穩后取出罐體；步驟7）將罐體平穩放置在干燥通風處冷卻后，將罐身兩端切除磨平。所述帽頭使用砂型鑄造工藝鑄造。對直徑339mm、長l2700mm、壁厚32mm的還原罐產品進行化學成分的分析，通過對本發明與原傳統的還原罐各種性能進行現場對比，如表1，本發明的材料與美國hk40合金進行對比，如表2，得出以下結果：表1：本發明與原傳統的還原罐各種性能進行對比對比項目本實驗產品原產品使用壽命2810-3015h1320-1560h生產成本8116元/只7285元/只表2：本發明的材料與美國hk40合金進行對比對比項目本實驗產品美國hk40合金抗拉強度/mpa538-563481硬度/hb174-181170密度/g/cm37.7-8.37.75條件屈服強度/mpa228-241253斷面收縮率/%62-6867伸長率/%12-1414試驗結果：以本發明合金原料配比的鋼水按本發明的鑄造工藝制成的煉鎂還原罐，由于用低價金屬取代部分高價金屬，還原罐的生產成本基本相同，而壽命是同類產品的2倍以上，與美國hk40合金比較，本發明材料的各個參數與美國hk40合金相當，其中抗拉強度及硬度高于美國hk40合金。以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用以限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁12