[发明专利]一种沸腾炉中心筒合金及其生产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高温耐磨合金材料，特别是涉及一种沸腾炉中心筒合金及其生产方法。尤其是涉及一种氢氧化铝沸腾炉中心筒合金及其生产方法。

背景技术：

氢氧化铝设备成套装置大多是在高温状态下运行的，而其中的承热件又往往位于高温设备的核心部位，承热件质量优劣，直接影响整个设备正常运行。其中，沸腾炉是整个氧化铝生产重要装置，是出成品阶段的关键设备，关系到整个公司的生产效益，而中心筒是沸腾炉的关键承热部件。氢氧化铝经过高温煅烧成氧化铝，高温氧化铝料由煅烧区出来沿螺旋方向落入中心筒区，达到冷却后进行分选。目前国内使用的沸腾炉中心筒直径一般为Φ2500mm-3000mm，高度1500mm-2000mm，自重2-3吨。中心筒置于燃烧区下部，环境温度1000℃左右，生产过程中，中心筒金属表面在高温下氧化，同时又受高温物料的冲蚀、磨损，加上较大的重力作用，中心筒易发生蠕变和开裂。目前沸腾炉中心筒主要由不锈钢板焊制，损坏方式主要是氧化磨损，其次是变形、焊口开裂。沸腾炉中心筒因高温氧化磨损使其厚度减薄而磨穿或变形开裂。从而迫使生产全线停机检修，检修程序：停机-冷却---检修(或安装)---升温---运行.检修一次需全线停机3-10天，直接经济损失就达数十万元，目前，我国大型铝业公司主要采用烧结法和释尔法生产氧化铝，其沸腾炉中心筒材料是1Cr18Ni9Ti不锈钢板和铬锰氮耐热钢，使用寿命仅2-3个月，每年需停产检修4-6次，损失巨大。

近几年，我国在高温抗磨材料研究方面，有一定的发展。如发明专利CN1418975A，北京航空航天大学研发的一种超高碳Cr-Ni-C高温耐磨合金材料，该合金材料主要由Cr、Ni、C三种元素组成，主要运用于850℃条件下的机械磨损、冲蚀磨损等；发明专利CN1335417A湖南省高科有限公司研发的“一种高温耐磨合金钢及其生产方法”主要用于钢铁冶金行业中制造轧钢生产线所使用的轧辊、导卫轮及导卫板。针对氧化铝行业沸腾炉中心筒高温耐磨合金材料，目前国内还没有新型高温耐磨材料问世，因此，新型高温耐磨合金材料沸腾炉中心筒的开发，是氧化铝行业急待解决的重大技术课题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种沸腾炉中心筒合金及其生产方法，从而解决沸腾炉中心筒在1000℃以上高温条件下的耐磨问题。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：

一种沸腾炉中心筒合金的生产方法，该沸腾炉中心筒合金的成分及其重量百分比为：碳C 0.25～0.60，铬Cr 26.00～30.00，镍Ni 9.00～12.00，硅Si 0.80～1.50，锰Mn 1.00～2.00，氮N 0.15～0.30，钼Mo 0.20～0.50，钨W 0.50～1.00，钛Ti 0.20～0.60，铌Nb 0.20～0.60，钒V 0.20～0.50，稀土RE 0.20～0.50，硫S≤0.04，磷P≤0.05，余量为铁Fe，其特征在于是通过以下具体生产工艺来实现的：

a、型砂准备：选用天然石英砂、水玻璃通过适当配比，混制4～6分钟后备用；

b、造型准备：按照设计要求制作沸腾炉中心筒模具后，将模具放入专用砂箱内，然后加入已经混制好的型砂并适当紧实，送入VRH真空置换硬化装置；

c、硬化组型：在VRH真空置换硬化装置中，先抽真空2分钟，使其真空度为98，然后吹入CO₂气体，吹气压力0.150～0.258Mpa，吹气时间为1～2分钟，使水玻璃型砂硬化，具备一定强度，以待浇注；

d、熔炼浇注：将返回料、不锈钢废料、铬铁、钼铁、钨铁、硅铁、锰铁和镍板这些原料按适当比例和规定的次序加入电炉中进行融化，用直读光谱检测并调整化学成分；钛Ti在脱氧后临出炉前加入，出炉前作成分分析；稀土RE在包底加入，冲入钢水；浇注前取样作最终分析，其中，出炉温度1650～1680℃，浇注温度1520～1580℃，快速浇注；

e、热处理：将精整后的工件在1050℃～1100℃时进行固溶处理，之后加热至850～900℃，保温2～4小时，然后出炉空冷。

在步骤“a”中，所述天然石英砂原料的SiO₂含量大于98％，粒度40～70目；所述天然石英砂和水玻璃砂的重量份配比为：天然石英砂100份，水玻璃5份；所述水玻璃的模数要求为M＝2.2～2.5，密度50波美度。

本发明的积极有益效果在于：解决了现有沸腾炉中心筒高温条件下不耐磨的技术问题。其优点突出表现在以下三方面：一是常温下拉力、硬度延伸率指标高；二是高温条件下抗氧化性强；三是使用寿命明显优于现有产品。