一种Fe-Ni-Cr高温合金管材铸型装置及其连铸方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种Fe

【技术实现步骤摘要】
一种Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材铸型装置及其连铸方法


[0001]本专利技术属于合金管材加工
，具体涉及一种Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材铸型装置及其连铸方法。

技术介绍

[0002]Fe
‑
Ni
‑
Cr合金是一种时效强化型高强度高温耐蚀合金，在油气、化工、海洋等工程领域有着广泛的应用，由于Fe
‑
Ni
‑
Cr高温耐蚀合金管材合金成分复杂，难加工变形、偏析严重、生产流程长等问题，导致质量优异的高温合金管材难以批量生产，具有较低效益，生产具有特殊性能特殊长度的管材更是在质量上难以保障，技术人员难以整体控制管材的综合性能调控。
[0003]目前传统高温合金无缝管材主要还是采用“离心铸造管坯
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焊接拼合
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多道次冷轧
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退火”、“熔炼
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均匀化退火
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锻造开坯
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热挤压
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多道次冷轧
‑
中间退火”和“熔炼
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均匀化退火
‑
铸锭开坯
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穿孔
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旋压
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退火”的方式，但采取上述传统方法，连带设备较多，且易产生如下问题：1、采用离心铸造管
‑
焊接的方式制备管坯，会造成成分分布不均匀，管材性能难以保证，不能够直接生产较长的高温合金管型材；2、高温合金冷成形困难，热挤压工艺参数难以调控；3、热穿孔的管坯易产生裂纹甚至发生破碎，而采用机械钻孔在坯料较长时难以保证同轴度，不仅穿孔质量参差不齐，而且生产效益较低。
[0004]并且生产高温合金管材的铸型设备大多不是一体式连铸设备，空心管材的连铸设备的结晶器内套材料为石墨，石墨易与Cr金属元素产生反应，不仅会破坏石墨结晶器，还会对铸件本身造成影响，因此目前的铸型设备很难满足高温合金连铸需求，无法应用于高温合金管材连铸成型，为此我们提出一种Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材铸型装置及其连铸方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材铸型装置及其连铸方法，采用定向凝固，无需芯材，装置简单且无焊缝，晶界较少，具有很高的耐腐蚀性能，极大的降低了管材连铸过程中存在的管材断裂、充型不足、管材成形不稳定和芯材断裂等风险，提高Fe
‑
Ni
‑
Cr系高温耐蚀合金管生产效率、质量和稳定性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材铸型装置，包括铸型支撑架，所述铸型支撑架上设置有保温炉，所述保温炉上设置有合金熔体进口和合金管材牵引口，所述保温炉上对应所述合金熔体进口的外侧设置有感应加热保温机构，所述合金熔体进口通过浇筑炉向所述保温炉内填加Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体；所述保温炉上对应所述合金管材牵引口的内侧设置有氮化硼铸型机构，所述氮化硼铸型机构的上端设置有与所述铸型支撑架连接的石墨冷却机构，所述石墨冷却机构的外侧设置有水冷铜套，所述保温炉内的Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体通过所述氮化硼铸型机构连铸加工成Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材，所述Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材通过所述石墨冷却机构和所述水冷铜套冷却，并通过牵引机构持续拉拔至指定长度，完成所述Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材的
连铸加工。
[0007]优选的，所述保温炉上对应所述合金熔体进口的位置处设置有液位及温度检测机构。
[0008]优选的，所述氮化硼铸型机构为采用铜、氮化硼和石墨制作的复合铸型机构。
[0009]优选的，所述水冷铜套外接有冷却循环系统，所述水冷铜套内循环流通有冷却介质。
[0010]一种Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材铸型装置的连铸方法，包括如下步骤：A：预热保温炉和氮化硼铸型机构，将保温炉和氮化硼铸型机构预热至设定温度，然后将氮化硼铸型机构插入保温炉内的合金管材牵引口的内侧，然后通过冷却循环系统向水冷铜套内循环注入冷却介质；B：然后开启感应加热保温机构，然后将熔炼好的Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体通过浇筑炉转移注入到保温炉内，感应加热保温机构对保温炉内的Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体进行加热保温，将保温炉内的Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体的温度保持在设定温度区间；C：然后开启液位及温度检测机构，液位及温度检测机构对保温炉内的Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体液位和温度进行实时检测，将保温炉内的Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体液位和温度保持在低警戒值之上；D：保温炉内的Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体流动接触到氮化硼铸型机构，根据需要制备的Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材的厚度，Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体在氮化硼铸型机构内停留一段时间，然后Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体在氮化硼铸型机构内结晶凝固，形成所需厚度的柱状晶坯壳，然后通过石墨冷却机构和水冷铜套对柱状晶坯壳进行冷却，并从合金管材牵引口延伸出来；E：然后启动牵引机构，通过牵引机构恒速将柱状晶坯壳拉成Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材，然后牵引机构持续拉拔，Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体通过浇筑炉持续补充到保温炉内，将保温炉内的Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体液位高度保持在低警戒值之上；F：当牵引机构牵引Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材达到所需长度时，停止向保温炉内补充Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体，并将Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材切断，然后再对Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材进行下一工序处理。
[0011]优选的，在步骤A中，所述保温炉和所述氮化硼铸型机构采用灼热法进行预热，所述保温炉的预热设定温度为1150
‑
1300℃，所述氮化硼铸型机构的预热设定温度为1000
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材铸型装置，其特征在于，包括铸型支撑架（1），所述铸型支撑架（1）上设置有保温炉（2），所述保温炉（2）上设置有合金熔体进口（201）和合金管材牵引口（202），所述保温炉（2）上对应所述合金熔体进口（201）的外侧设置有感应加热保温机构（3），所述合金熔体进口（201）通过浇筑炉（4）向所述保温炉（2）内填加Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体；所述保温炉（2）上对应所述合金管材牵引口（202）的内侧设置有氮化硼铸型机构（5），所述氮化硼铸型机构（5）的上端设置有与所述铸型支撑架（1）连接的石墨冷却机构（6），所述石墨冷却机构（6）的外侧设置有水冷铜套（7），所述保温炉（2）内的Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金熔体通过所述氮化硼铸型机构（5）连铸加工成Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材（8），所述Fe
‑
Ni
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Cr高温合金管材（8）通过所述石墨冷却机构（6）和所述水冷铜套（7）冷却，并通过牵引机构（9）持续拉拔至指定长度，完成所述Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材（8）的连铸加工。2.根据权利要求1所述的一种Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材铸型装置，其特征在于：所述保温炉（2）上对应所述合金熔体进口（201）的位置处设置有液位及温度检测机构（10）。3.根据权利要求1所述的一种Fe
‑
Ni
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Cr高温合金管材铸型装置，其特征在于：所述氮化硼铸型机构（5）为采用铜、氮化硼和石墨制作的复合铸型机构。4.根据权利要求1所述的一种Fe
‑
Ni
‑
Cr高温合金管材铸型装置，其特征在于：所述水冷铜套（7）外接有冷却循环系统，所述水冷铜套（7）内循环流通有冷却介质。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述的一种Fe
‑
Ni
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Cr高温合金管材铸型装置的连铸方法，其特征在于，包括如下步骤：A：预热保温炉（2）和氮化硼铸型机构（5），将保温炉（2）和氮化硼铸型机构（5）预热至设定温度，然后将氮化硼铸型机构（5）插入保温炉（2）内的合金管材牵引口（202）的内侧，然后通过冷却循环系统向水冷铜套（7）内循环注入冷却介质；B：然后开启感应加热保温机构（3），然后将熔炼好的Fe
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Ni
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Cr高温合金熔体通过浇筑炉（4）转移注入到保温炉（2）内，感应加热保温机构（3）对保温炉（2）内的Fe
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Ni
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Cr高温合金熔体进行加热保温，将保温炉（2）内的Fe
‑
Ni
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Cr高温合金熔体的温度保持在设定温度区间；C：然后开启液位及温度检测机构（10），液位及温度检测机构（10）对保温炉（2）内的Fe
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Ni
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Cr高温合金熔体液位和温度进行实时检测，将保温炉（2）内的Fe
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Ni
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Cr高温合金熔体液位和温度保持在低警戒值之上；D：保温炉（2）内的Fe
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【专利技术属性】
技术研发人员：廖万能，孙楠，单忠德，汪俊，易程，杨浩秦，郜永福，强惠，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：