[发明专利]一种耐高温浓硫酸双相合金及其分酸器

说明书

一种耐高温浓硫酸双相合金及其分酸器，属于铸造技术领域。先将低碳废钢、不锈钢废料、微碳铬铁、氮化铬铁、钼铁、镍板、电解铜块在电炉内混合加热熔化，钢水熔化后，升温至1573‑1596℃，依次加入硅铁、电解锰和硼铁，继续升温至1658‑1675℃，加入纯铝脱氧和合金化，然后出炉到钢包；钢包内预先加入了颗粒尺寸3‑6mm的多元合金复合变质剂。钢水在砂型中浇注成铸件，经热处理后获得力学性能和耐高温浓硫酸腐蚀性能优异的双相合金，并根据分酸器结构要求组合安装成一体，即可获得耐高温浓硫酸双相合金的分酸器，耐磨蚀性能好，使用寿命长，推广应用具有良好的经济和社会效益。

技术领域

本发明公开了双相合金及其分酸器，特别涉及一种耐高温浓硫酸双相合金及其分酸器，属于铸造技术领域。

背景技术

浓硫酸分酸器是硫酸生产中至关重要的设备之一，分酸器是干燥塔和吸收塔内重要组件，其分酸效果直接影响到干燥、吸收的效率。分酸器按分酸类型可分为管式分酸器、管槽式分酸器和蝶式分酸器，其中以管式分酸器因安装方便，已获得广泛应用。制作分酸器材质通常为奥氏体不锈钢、合金铸铁或耐蚀镍基合金，上述材质都具有较好的耐高温浓硫酸腐蚀和冲刷性能。但是，在铜冶炼烟气制酸系统中，因为氟和氯是铜精矿的伴生物，在火法冶炼流程中，大部分氟和氯或以固体粉尘状态，或以气态挥发形式进入工艺烟气中，在制酸净化工序，大部分氟和氯，被稀酸捕集进入污酸中，少部分氟和氯随烟气进入干燥和吸收工序，被浓硫酸捕集。常用的奥氏体不锈钢、合金铸铁或耐蚀镍基合金，对氟、氯离子的耐蚀性较弱，已成为分酸器腐蚀的重要原因。

为了提高分酸器的耐浓硫酸腐蚀能力，中国发明专利CN107312937A公开了一种耐高温浓硫酸用高硅不锈钢制造方法及其设备，首先，设计钢锭的化学成分组成，通过中频感应炉初炼+氩氧脱碳炉精炼工艺冶炼圆形电极；通过电渣重熔(ESR)工艺冶炼钢锭，保证高硅不锈钢处于稳定的奥氏体区，减少钢锭中的δ铁素体含量，获得均匀的奥氏体组织；各元素组成及质量百分比含量为：C≤0.03；Si：5.2-5.8；Mn≤1.0；P≤0.025；S≤0.01；Cr：17.5-18.5；Ni：21-22；Mo：0.5-1.3；Cu：2.0-2.5；Al：≤0.05；Ce:≤0.05；Nb：0.02-0.05；O：≤0.006；N：≤0.01；其余为不可避免的杂质和Fe；另外，通过中频感应炉初炼+氩氧脱碳炉精炼工艺冶炼圆形电极；所述电极的元素组成及重量百分比为：C≤0.03；Si：5.8-6.0；Mn≤1.0；P≤0.025；S≤0.01；Cr：17.5-18.5；Ni：21-22；Mo：0.5-1.3；Cu：2.0-2.5；Al：0.04-0.06；Ce≤0.05；Nb：0.02-0.05；O：≤0.006；N：≤0.01；其余为不可避免的杂质和Fe；电极的直径d与钢锭的直径D的比值为0.7-0.8；。用于所述耐高温浓硫酸用高硅不锈钢制造方法的设备，包括电极和液态渣池；在液态渣池上方设有保护罩，所述保护罩设有内腔，内腔中设有电极；保护罩底部设有惰性气体的内壁出气孔，侧面下方设有惰性气体的主进气孔，侧面上方设有惰性气体的主进气孔。该发明该方法和设备所制备的高硅不锈钢，在高温环境下，耐浓硫酸腐蚀性强，在150℃的98％浓度的H₂SO₄溶液中，本发明的腐蚀速率为小于0.08mm/年。中国发明专利CN106756559A还公开了一种耐浓硫酸腐蚀用高硅奥氏体不锈钢及其制备方法，能耐浓硫酸腐蚀，具有良好的机械性能和焊接性能，可用于生产浓硫酸所用的设备及管道。该不锈钢按照重量百分比组成如下：Cr：13-15％，Ni：13-17％，Si：5.5-6.5％，C：＜0.03％，Mn：＜2％，Al：≤0.30％，N：＜0.1％，P：＜0.04％，S：＜0.02％，Mo：0.75-1.5％，Cu：0.75-1.5％，W：0.5-1％，Sn：0.5-1％，Sb≤0.15％，其他微量元素：0.005-0.01％，余量为Fe。该制备方法采用Consteel电炉加中频炉冶炼母液→AOD→LF→铸造→电渣重熔的生产工艺。中国发明专利CN113201697A还公开了一种具有优良热加工性能的耐高温浓硫酸腐蚀奥氏体不锈钢及其热穿孔方法，属于奥氏体不锈钢技术领域。该不锈钢成分(质量百分比)：C：0.015-0.030％；Cr：14.00-16.00％；Ni：15.00-17.00％；Si：4.00-6.00％；V：0.10-0.20％；稀土Ce：0.003-0.03％；Mn：0.50-1.50％；Mo：0.50-2.00％；Al＜0.10％；N＜0.02％；Cu：0.50-1.50％；Fe余量。该发明的高硅奥氏体不锈钢具有优异的抗热加工裂纹性能、优良的耐高温浓硫酸腐蚀性能，锻材可直接进行热穿孔加工，在材料成材率、成本控制方面具有明显的优势。但是，上述发明材料尽管耐蚀性较好，但需要经过电渣重熔工艺或锻造加工工艺生产，能耗高，生产周期长，材料制造成本高。