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新型高温耐磨耐蚀合金的研制及其复合铸造技术的应用

作者: 来源: 发布时间:2018-2-11 16:12:47  点击数:491
摘要:本文根据高温耐磨蚀金属零部件对材料的性能要求,研制成功了同时具有优异耐磨性、耐蚀性及耐热性的新型多元高温耐磨耐蚀铸造合金新材料,并在此基础上开发出了在普通砂型铸造条件下在普通铸钢件铸造过程中在铸钢件表面制备上述新型高温耐磨耐蚀合金层的复合铸造新技术,合金层厚度根据需要和铸件壁厚可在3~30mm范围内调节,合金层与铸钢件本体之间为冶金结合。利用本技术生产的复合铸造耐磨件已在线材轧钢导卫板、高压阀门、高压柱塞泵等耐磨耐蚀耐热关键金属零部件上得到成功工业应用,使用寿命大幅度提高。
一.前言
冶金、矿山、电力、水泥、石化等行业中大量金属零部件都因磨损、腐蚀、氧化作用而失效,耐磨耐蚀金属零部件的配件消耗量巨大,据不完全统计,每年全国各种金属耐磨配件消耗量在数百万吨以上(用传统高合金耐磨材料制造整体耐磨零部件,不仅生产成本很高,而且脆性大,使用受到严重限制)。其中许多关键零部件(如:石油化工工业高压阀门阀板、冶金工业轧钢厂高温耐磨件等)都在高温、强腐蚀恶劣工作环境条件下承受强烈的磨损作用,这种严酷的工作条件对材料性能提出了很高的要求,不仅要求具备优异的耐磨性能,而且同时还要求具有优异的耐蚀性能与高温抗氧化性能,迄今同时具有优异耐磨性能、耐蚀性能与高温抗氧化性能的材料国内外并不多见,因此,研制出同时具备上述性能配合的新材料并开发出在普通铸件表面制备上述高温耐磨耐蚀合金层的复合铸造新技术,无疑具有重要的意义。据此,本文研制成果同时具有优异耐磨性、耐蚀性及耐热性的新型多元高温耐磨耐蚀铸造合金新材料,开发出了在普通砂型铸造条件下、普通铸钢件铸造过程中、在铸钢件表面制备上述新型高温耐磨耐蚀合金层的复合铸造新技术,并在在线村轧钢导卫板、高压阀门、高压柱塞泵等耐磨耐蚀耐热关键金属零部件上得到成功工业应用。
二.新型高温耐磨耐蚀铸造合金及其复合铸造技术的特点
本文借鉴航空发动机高温耐磨材料设计思想,研究成功的具有优异耐磨性能的特殊高温耐磨耐蚀铸造合金新材料为ni-fe-cr-si-w-ti-v-nb-c-b多元新型合金,既可采用普通中频感应电炉熔炼直接铸造成型,更可采用本文开发成功的新型复合铸造技术以价格低廉、强韧性高的铸钢材料作为耐磨零部件的本体、在普通铸造生产条件下,在铸件浇铸成型过程中直接合成并复合于铸件承受耐磨作用的特定部件上,达到"好钢用在刀刃上"的目的。本文新型高温耐磨耐蚀铸造合金及其复合铸造技术具有以下突出特点:
1.性能优异、生产成本低:用本技术成果生产的复合铸造高温耐磨耐蚀金属铸件,由于表面合金层为新型高温耐磨耐蚀合金新材料(该高耐磨合金层的厚度根据需要可在3~30mm范围内任意调节),铸件同时具有优异的耐磨性能、耐蚀性能与耐热性能;同时由于铸件体由价格低廉、强韧性高的铸钢材料铸造而成,因而其生产成本低廉。
2.经济效益高:由于采用本技术成果生产的高温耐磨耐蚀复合铸造金属零部件的原材料成本低、产品性能好、销售价格高,因而经济效益很好(例如:用本技术生产轧钢导卫板,其原材料成本平均低于6500元/吨,产品保守地按1.60万元/吨的销售价格计算,年产销1500吨铸件,即可实现1000万元/年以上的利税)。
3.技术先进、生产工艺简单:凡具备普通铸钢生产条件的厂家,毋须其它固定资产投资即可采用本文技术生产产品。
4.适用面广、市场巨大:本文成果可直接应用于冶金、矿山、水泥、石油化工、电力等各行业中各种常温及高温耐磨耐蚀零部件的生产,并大幅度提高耐磨寿命。
三.应用情况
线树轧生产线导卫板是一种消耗量较大的高温高耐磨易损件,其工作条件很恶劣,不仅承受红钢的强烈高速滑动磨擦磨损作用、而且承受水冷激冷激热作用,要求具有高的高温耐磨性与良好的强韧性配合,采用本文技术生产的高温耐磨耐蚀复合铸造轧钢导卫板在首钢等全国10余家轧钢厂使用,使用寿命较现用铸铁导卫板提高20倍以上、达到ni-cr合金导卫板的3-5倍;油田高压阀门阀板、枚塞泵柱塞等金属零部件,由于同时承受高压介质、腐蚀(海洋及海滩油田尤其严重)、泥沙冲蚀磨损等的联合作用,使用寿命很短,采用硬质合金维焊或喷焊的上述零部件,其使用寿命也不足半年,采用本技术生产的上述关键金属零部件,在大庆油田、天津大港油田已使用了近20个月,至今尚未失效。
四.结束语
本文研究成功的新型高温耐磨耐蚀铸造合金新材料,同时具有优异的耐磨性能、耐蚀性能与耐热性能,本身可以直接铸造成型制造高温耐磨耐蚀零部件;开发成功的新型高温耐磨耐蚀金属零部件复合铸造技术,可在普通铸造条件下生产出具有上述新型高温耐磨耐蚀合金层的复合铸造金属零部件。上述高温耐磨耐蚀铸造合金新材料及其复合铸造技术在冶金、石油、化工、电力等行业中具有广阔的应用前景。

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