气提法制备尿素的气提管材料的制备方法

文档序号:9502178阅读:533来源:国知局
气提法制备尿素的气提管材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料领域,设及一种用于c〇2气提法制备尿素的气提管材料的制 备方法。
【背景技术】
[0002] 尿素生产装置中的气提塔是尿素生产工艺过程中主要的设备之一。作为尿素生产 方法之一的二氧化碳气提法,其气提塔换热管长一般为6m,其尿素装置生产能力的大小一 般由气提管数量多少而定。气提管中溫度较高的尿素甲锭液中含有氨基甲酸根(C00NH2-)、 氯酸锭等离子,其对不诱钢表面的纯化膜有破坏作用,严重影响气提管的寿命,因此为了提 高气提管的寿命,除了从工艺上进行控制外,如在0)2中加入氧气W提高钢管表面的纯化效 果,控制溫度,控制氨碳比、水碳比等,选择耐腐蚀性能更为优异的气提管材料也是一个非 常重要的措施。
[0003] 针对尿素生产工艺流程的要求,对于我国全循环法、荷兰C〇2气提法W及日本ACES 法,确定气提管的成分为奥氏体不诱钢,较早的牌号为00化17Nil4Mo2 (31化),其腐蚀速率 0. 3-0. 5mm/年,目前广泛采用耐腐蚀性能和强度更为优异的X2化25Ni22Mo2N,其腐蚀速率 小于0. 15mm/年。最近几年又出现了工业纯铁W及错材复合管,能够进一步提高气提管的 寿命,但是由于铁与错成本太高,导致其很难大规模的推广应用。因此开发一种即具有优异 耐腐蚀性能、同时具备良好力学性能的低成本气提管材料尤为重要。

【发明内容】

[0004] 本发明是在现有00化17Nil4Mo2和X2化25Ni22Mo2N合金成分的基础上,充分利用 奥氏体的优异耐蚀性能和铁素体的高强度,并通过控制合金元素的类型、含量W及热处理 工艺来控制二者的比例,同时提高奥氏体相、铁素体相自身的耐腐蚀性能,另外,通过减少 化和Mo在铁素体中的扩散W及减少N在奥氏体中的扩散,减少奥氏体与铁素体界面处的晶 间腐蚀,从而提高该材料的整体耐腐蚀性能。 阳0化]一种用于C〇2气提法制备尿素的气提管材料的制备方法,具体内容为:
[0006] 1)合金成分(wt%):C:0. 015-0. 03;Si:0. 4-0.8;Mn:2-3;P《0. 03;S《0. 001 ; Cr:30-33;Ni:7-8;Mo :2-4;W:1. 2-1.7;V:0. 10-0. 3;Nb:0. 06-0. 10 ;A1 :0. 03-0. 05;N: 0. 4-0.8;Cu:0. 5-1. 5,其余为化,其中Nb:A1 = 2 :1。
[0007] 2)采用真空感应烙炼母合金和电渣重烙相结合的工艺进行原材料的制备,感应 烙炼过程中氮元素采用氮化铭铁的方式加入,氮化铭铁应最后添加,添加前应保证炉内真 空低于10ipa,添加氮化铭铁的同时充入氮气进行保护,氮气压力控制在0. 5MPa,最后出钢 诱注成电渣锭;诱注溫度应控制在1550-1600°C;电渣渣系成分Al2〇3为25-30% ;CaO为 35-40% ;氮化铭铁(FeNCrlO-B)为 2. 5-5% ;氮化儘铁 2. 5-5% ;CaF2为 20-35%。
[0008] 3)将电渣锭进行锻造制巧,然后进行热社成管巧棒材,再进行热社穿孔最后冷社, 冷社后将管巧于1100°c-115(TC进行固溶退火,最后进行校直得到最终尺寸规格的成品气 提管。
[0009] 采用上述材料成分和制造工艺,可W制造各种尺寸规格的气提管,并且具有优异 的综合性能,包括力学和耐腐蚀性能,因此可W在采用其他材质的厚度规格基础上进一步 缩减厚度,达到节约原材料的目的。具体的性能如下表所示:
[0010]

【具体实施方式】: 柳川 (1)制备长度750mmx外径28mmX壁厚2. 5mm气提管
[0012] 首先按照合金成分配比称取原材料,其中氮元素通过氮化铭铁合金添加,合金成 分取中线值,即C:0. 02% ;Si:0. 6% ;Mn:2. 5%;Cr:32%;Ni:7. 5%;Mo:3% ;W:1. 45% ; V:0. 2% ;Nb:0. 08% ;A1 :0. 04% ;N:0. 6% ;Cu:l%,其余为化。将原材料采用真空感应炉 进行合金冶炼,烙炼加料过程中,应先将除氮化铭铁和侣W外的原材料一起加入炉内进行 烙炼,氮化铭铁最后添加,添加前应保证炉内真空低于10ipa,添加氮化铭铁的同时充入氮 气进行保护,氮气压力应控制为0. 5MPa,诱注溫度应控制在1550-1600°C。将烙炼合金锭 进行电渣重烙,电渣渣系成分仍然取中线值,即Al2〇3为27. 5% ;CaO为37. 5% ;氮化铭铁 (化NCrlO-B)为3. 5% ;氮化儘铁为4% ;CaF2为27. 5%。然后将电渣锭进行锻造,锻造溫 度为115(TC-118(TC,锻造规格按照下一步热社工序的热社机规格确定。锻造完成后,将锻 造巧体热社成管巧棒材,热社溫度115(TC-118(TC,再进行热社穿孔最后冷社,冷社后将管 巧于iiocrc-115(TC进行固溶退火,最后进行校直得到最终尺寸规格的成品气提管。
[0013] 表1为采用上述合金成分和工艺所制备气提管的性能。
[0014]
阳〇1引 似制备长度600mmX外径50mmX壁厚10mm气提管
[0016] 首先按照合金成分配比称取原材料,其中氮元素通过氮化铭铁合金添加,合金成 分取下限值:C:0. 015%;Si:0. 4%;Mn:2%;Cr:30%;Ni:7%;Mo 2%;V:0. 1%;佩: 0. 06% ;A1 :0. 03%;N:0. 4%;Cu:0. 5%,其余为化。将原材料采用真空感应炉进行合金冶 炼,烙炼加料过程中,应先将除氮化铭铁W外的原材料一起加入炉内进行烙炼,氮化铭铁最 后添加,添加前应保证炉内真空低于10ipa,添加氮化铭铁的同时充入氮气进行保护,氮气 压力控制在0. 5MPa,诱注溫度应控制在1550-1600°C。将烙炼合金锭进行电渣重烙,电渣渣 系成分Al2〇3为30 % ;CaO为40 %;氮化铭铁(FeNCr10-B)为2. 5 %;氮化儘铁2. 5 %;CaF2为 25%。然后将电渣锭进行锻造,锻造溫度为115(TC-118(TC,锻造规格按照下一步热社工序 的热社机规格确定。锻造完成后,将锻造巧体热社成管巧棒材,热社溫度115(TC-118(TC, 再进行热社穿孔最后冷社,冷社后将管巧于iiocrc-115(TC进行固溶退火,最后进行校直 得到最终尺寸规格的成品气提管。
[0017] 表2为采用上述合金成分和工艺所制备气提管的性能。
[0018]
[0019] 做制备长度SOOmmX外径lOOmmX壁厚15mm气提管
[0020] 首先按照合金成分配比称取原材料,其中氮元素通过氮化铭铁合金添加,合金成 分取上限值:C:0. 03% ;Si:0. 8% ;Mn:3%;Cr:33%;Ni:8%;Mo:4% ;W:1. 7% ;V:0. 3% ; Nb:0. 1% ;A1 :0. 05%;N:0. 8%;Cu:1. 5%,其余为化。将原材料采用真空感应炉进行合金 冶炼,烙炼加料过程中,应先将除氮化铭铁W外的原材料一起加入炉内进行烙炼,氮化铭铁 最后添加,添加前应保证炉内真空低于10ipa,添加氮化铭铁的同时充入氮气进行保护,氮 气压力控制在0. 5MPa,诱注溫度应控制在1550-1600°C。将烙炼合金锭进行电渣重烙,电渣 渣系成分Al2〇3为25% ;CaO为35% ;氮化铭铁(FeNCrlO-B)为5% ;氮化儘铁5% ;CaF2为 30%。然后将电渣锭进行锻造,锻造溫度为115(TC-118(TC,锻造规格按照下一步热社工序 的热社机规格确定。锻造完成后,将锻造巧体热社成管巧棒材,热社溫度115(TC-118(TC, 再进行热社穿孔最后冷社,冷社后将管巧于iiocrc-115(TC进行固溶退火,最后进行校直 得到最终尺寸规格的成品气提管。
[0021] 表3为采用上述合金成分和工艺所制备气提管的性能。
[0022]
【主权项】
1. 一种用于CO2气提法制备尿素的气提管材料的制备方法,其特征在于在已有奥氏体 不锈钢的基础上,设计了一种新的合金成分,并对相应的冶炼、电渣、锻造、制管、热处理关 键工序进行了设计和要求,内容包括: 1) 合金成分(Wt% ):C:0· 015-0. 03;Si:0· 4-0. 8 ;Mn:2-3;P彡 0· 03;S彡 0· 001 ; Cr:30-33;Ni:7-8;Mo:2-4 ;W: 1· 2-1. 7 ;V:0. 10-0. 3;Nb:0· 06-0. 10 ;A1 :0· 03-0. 05;N: 0· 4-0. 8;Cu:0· 5-1. 5,其余为Fe,其中Nb:A1 = 2 :1 ; 2) 采用真空感应熔炼母合金和电渣重熔相结合的工艺进行原材料的制备,感应熔炼过 程中氮元素采用氮化铬铁的方式加入,氮化铬铁要最后添加,添加前应保证炉内真空低于 10ipa,添加氮化铬铁的同时充入氮气进行保护,氮气压力控制在0. 5MPa,最后出钢浇注成 电渣锭; 3) 将电渣锭进行锻造制坯,然后进行热乳成管坯棒材,再进行热乳穿孔最后冷乳,冷 乳后将管坯于ll〇〇°C-1150°C进行固溶退火,最后进行校直得到最终尺寸规格的成品气提 管。2. -种用于C0 2气提法制备尿素的气提管材料的制备方法,其特征在于步骤2)所述浇 注温度控制在1550-1600°C;熔炼过程中电渣渣系成分A1203为25-30%;CaO为35-40% ; 氮化铬铁FeNCrlO-Β为 2. 5-5% ;氮化锰铁 2. 5-5% ;CaF2S20-35%。
【专利摘要】本发明提供一种CO2气提法制备尿素的气提管材料的制备方法,属于金属材料领域。目前气提管的材料为奥氏体不锈钢,包括00Cr17Ni14Mo2(316L)和耐腐蚀性能和强度较为优异的X2Cr25Ni22Mo2N。本发明是在现有合金成分的基础上,充分利用奥氏体的优异耐蚀性能和铁素体的高强度,设计了一种新的合金成分,通过减少Cr和Mo在铁素体中的扩散以及减少N在奥氏体中的扩散,从而减少奥氏体与铁素体界面处的晶间腐蚀,最终在提高材料强度的同时保证合金具有更优异的耐腐蚀性能。除了气提管的合金成分外,本发明也同时确定了相应的电渣、穿孔以及热处理工艺等关键制造工序。
【IPC分类】C21D8/10, C22C38/58, C22C33/06, C22B9/18
【公开号】CN105256254
【申请号】CN201510725452
【发明人】祁进坤, 方玉诚, 赵钢, 寇晓磊, 任淑彬
【申请人】河北五维航电科技有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月30日
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