一种铁基合金的耐磨低温省煤器管排及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及低温省煤器领域，尤其是涉及低温省煤器选材和制备方法。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，对电力的需求也越来越大，因此很多电厂发电设备也在不断的改进。由于发电机组的增容改建，很多电厂的锅炉排烟温度都会升高，偏离原始设计值，升高温度达到20?500度，这样不但影响了锅炉效率和发电厂的循环效率还增加了燃煤使用量。为了解决烟气温度升高的问题，很多电厂在烟道内设置省煤器，利用省煤器将烟气降温，但是传统的省煤器在使用过程中会出现腐蚀严重，使用寿命短的问题，而且传统的省煤器还存在换热效率低、换热管束容易积灰堵灰、设备造价及维修成本高的缺点。
[0003]另外现有的低温省煤器由于本身材质所限制，在使用中容易出现磨损和或腐蚀，导致设备顺坏不能使用，增加了使用和维护成本，即使人们想出了很多办法，比如在低温省煤器管排受热面前面增加假管，但由于本身材质问题，上述缺陷仍然存在，得不到解决。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新方案，尤其是一种能够从根本上有效解决磨损和腐蚀问题的方案。
[0005]为解决上述问题，本发明采用的方案如下:一种铁基合金的耐磨低温省煤器管排制备方法，其特征在于，耐磨低温省煤器管排由直管部和U管部组成，直管部和U管部焊接形成低温省煤器管排，直管部的制备包括以下步骤:
①先在中频感应炉中熔炼直管部的高铬铁基合金熔液，高铬铁基合金熔液包括质量分数20-25%的高碳铬铁、5-5.5%的氮化铬铁、2-2.5%工业多晶硅、1.2-1.8%电解铜、3_4%金属钴、1.1-2%金属镍、0.1-0.5%金属铬、0.2-0.5%钼铁、2-4.1%金属铝、0.1-0.2%硼铁、0.1-1.4%硅钙钡铝合金、1.1-1.5%工业铌铁和余量的工业铁，在高铬铁基合金熔炼过程中，先将工业铁、高碳铬铁、氮化铬铁和工业多晶硅混合加热融化，保持中频熔炼炉起始功率20-40kW，当温度达到300-380摄氏度时功率提升到80-100 kff,当中频感应炉底部合金原料温度达到1100-1535摄氏度时，合金原料开始熔化，此时加入电解铜、金属钴和金属镍，并将中频感应炉功率提升到140-160 kW，当中频感应炉内温度达到1500摄氏度时保持功率不变，1-2分钟后加入金属铬、钼铁、金属铝、硼铁、硅钙钡铝合金和工业铌铁，当合金原料全部熔化后停止加热，将炼钢造渣剂覆盖于合金熔液上防止氧化并除渣，保持5-10分钟后，将造渣剂清除干净；
②将步骤①熔炼后的合金溶液向前倾斜15-20°，并调节中频熔炼炉功率至30-40kW，保持1-2分钟，迅速将功率升至100_120kW，使合金熔液在熔炼炉内翻滚，保持3-5分钟后再将功率降至30-40kW，重复该步骤3-5次，合金熔液浇铸出炉，制得合金锭；
③将步骤②所得合金锭破碎并加入氧化剂，按含碳和氧化剂摩尔比为1:1加入，然后粉碎至100-150目，混合后投入氧化炉吹氧氧化并加热升温至200-90(TC，反应2_8小时变蓝降碳，生成降碳合金粉；
④将步骤③所得合金粉加入中频感应炉中重熔后浇铸成马氏体钢管管胚；
⑤对马氏体钢管管胚进行退火处理，退火后用酸洗液对马氏体钢管管胚进行酸洗，然后依次磷化、皂化和润滑处理，将润滑处理后的马氏体钢管管胚进行冷乳，得到直管部成品Ο
[0006]进一步，根据上述设计方案所述铁基合金的耐磨低温省煤器管排制备方法，所述退火处理包括以下步骤①将马氏体钢管管胚放入炉内，温度升至740-750摄氏度，保温1-1.5小时；②将炉内温度升至770-800摄氏度，处理3.5-4小时；③将炉内温度降至700-730摄氏度，处理1-2小时；④将炉内温度降至600-650摄氏度，保温1_2小时；⑤将马氏体钢管管胚出炉，冷却至室温。
[0007]进一步，根据上述设计方案所述铁基合金的耐磨低温省煤器管排制备方法，所述高碳铬铁的化学组分及质量分数为60-65%Cr，7-8%C，2-3%Si，P ^ 0.04%，S ^ 0.04%，余量Fe。
[0008]进一步，根据上述设计方案所述铁基合金的耐磨低温省煤器管排制备方法，所述氮化铬铁的化学组分及质量分数为55-60%Cr，5.5_6%N，C彡0.1%，Si ( 2.5%，P彡0.03%，S 彡 0.04%，余量 Fe。
[0009]进一步，根据上述设计方案所述铁基合金的耐磨低温省煤器管排制备方法，所述酸洗温度为55-60摄氏度，酸洗时间为10-30分钟。
[0010]进一步，根据上述设计方案所述铁基合金的耐磨低温省煤器管排制备方法，所述酸洗液为重铬酸钾、稀硫酸和氯化钠混合溶液。
[0011]进一步，根据上述设计方案所述铁基合金的耐磨低温省煤器管排制备方法，所述磷化温度为60-65摄氏度，磷化时间为10-20分钟。
[0012]进一步，根据上述设计方案所述铁基合金的耐磨低温省煤器管排制备方法，所述冷却方法为在石棉保温箱中缓慢冷却。
[0013]进一步，根据上述设计方案所述任一方法制备得到的耐磨低温省煤器管排。
[0014]进一步，根据上述设计方案所述任一方法制备得到的耐磨低温省煤器管排，所述低温省煤器管排焊接有Η型翅片，所述Η型翅片的化学组分与低温省煤器的直管部相同。
[0015]本发明的技术效果如下:
1)本发明的耐磨低温省煤器管排具有管面硬度高(78-82HS)硬度均匀性好，管面硬度差小于1.2HS，以及Η型翅片硬度高。
[0016]2)本发明的耐磨低温省煤器管排具有优异的耐磨性，使用寿命更长，是现有的低温省煤器管排的3-4倍。
[0017]3)本发明的耐磨低温省煤器管排具有超强的耐腐蚀性能，保证了其在复杂的烟气环境下也能长久使用，其使用寿命是现有的低温省煤器管排的3-4倍。
[0018]4)本发明所设计的方法中加入了降碳程序，使得直管部的抗磨能力得到极大的提升。
[0019]5)本发明所用材料多为工业原料，来源广泛，成本低廉，具有极大的市场空间和竞争力。
【具体实施方式】
[0020]实施例1:一种铁基合金的耐磨低温省煤器管排制备方法，所述耐磨低温省煤器管排由直管部和U管部组成，直管部和U管部焊接形成低温省煤器管排，直管部的制备包括以下步骤:①先在中频感应炉中熔炼直管部的高铬铁基合金熔液，高铬铁基合金熔液包括质量分数20-25%的高碳铬铁、5-5.5%的氮化铬铁、2-2.5%工业多晶硅、1.2-1.8%电解铜、3-4% 金属钴、1.1-2% 金属镍、0.1-0.5% 金属铬、0.2-0.5% 钼铁、2-4.1% 金属铝、0.1-0.2%硼铁、0.1-1.4%硅钙钡铝合金、1.1-1.5%工业铌铁和余量的工业铁，在高铬铁基合金熔炼过程中，先将工业铁、高碳铬铁、氮化铬铁和工业多晶硅混合加热融化，保持中频熔炼炉起始功率20-40kW，当温度达到300-380摄氏度时功率提升到80-100 kff,当中频感应炉底部合金原料温度达到1100-1535摄氏度时，合金原料开始熔化，此时加入电解铜、金属钴和金属镍，并将中频感应炉功率提升到140-160 kW，当中频感应炉内温度达到1500摄氏度时保持功率不变，1-2分钟后加入金属铬、钼铁、金属铝、硼铁、硅钙钡铝合金和工业铌铁，当合金原料全部熔化后停止加热，将炼钢造渣剂覆盖于合金熔液上防止氧化并除渣，保持5-10分钟后，将造渣剂清除干净；②将步骤①熔炼后的合金溶液向前倾斜15-20°，并调节中频熔炼炉功率至30-40kW，保持1-2分钟，迅速将功率升至100_120kW，使合金熔液在熔炼炉内翻滚，保持3-5分钟后再将功率降至30-40kW，重复该步骤3-5次，合金熔液浇铸出炉，制得合金锭；③将步骤②所得合金锭破碎并加入氧化剂，按含碳和氧化剂摩尔比为1:1加