技术领域
[0001] 本
发明涉及一种法兰及其生产工艺，具体涉及一种C276哈氏合金法兰及其生产工艺，属于机械技术领域。
背景技术
[0002] 法兰又叫法兰凸缘盘或突缘，法兰是管子与管子之间相互连接的零件，用于管端之间的连接，也有用在设备进出口商的法兰，用于两个设备之间的连接，合金法兰一般连接用于输送特殊材料的管道，其可能工作在高温高压等各种恶劣环境中，现有合金法兰在实际使用中，其
耐磨性较差，与此同时，法兰与管道的密封
焊接还需要进一步改进。
[0003] C-276哈氏合金属于镍-钼-铬-
铁-钨系镍基合金，它是现代金属材料中最耐蚀的一种，主要耐湿氯、各种
氧化性氯化物、氯化盐溶液、
硫酸与氧化性盐，在高温、混有杂质的
无机酸与
有机酸、
海水环境中有很好的耐蚀性能，因此，近年以来、在苛刻的
腐蚀环境中，如化工、石油化工、烟气
脱硫、纸浆和造纸、环保等工业领域有着相当广泛的应用。
[0004] 在高温腐蚀环境条件下，C276哈氏合金法兰就成为理想的产品，但由于哈氏合金本身的特性不易于
锻造， C276哈氏合金的法兰的生产就成为行业内的一个开发热点。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，克服
现有技术的缺点，提供一种C276哈氏合金法兰及其生产工艺，该生产工艺简单易行，生产成本低廉，生产过程中污染少，安全性好，生产出来的C276哈氏合金法兰具有良好的
耐腐蚀性、耐磨性且该C276哈氏合金法兰与管道的密封
焊接性佳，组装拆卸方便，方便维修，提高了安装效率。
[0006] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种C276哈氏合金法兰，包括上下对称设置并结构相同的上法兰和下法兰，上法兰和下法兰通过固定装置固定连接，上法兰由法兰盘体及设置在法兰盘体上的
套管组成，其中：
[0007] 法兰盘体为两层结构包括同轴心设置的合金层和耐磨层，合金层与耐磨层叠放形成阶梯结构，法兰盘体上还均布有至少八个
螺栓孔，螺栓孔均为圆形孔，并螺栓孔的圆心在同一圆周上；套管垂直设置于法兰盘体上，套管包括同轴心套设的内管、外管以及设置于内管和外管之间的中管，内管、外管到中管之间的间距相等，内管的中部为通孔；
[0008] 固定装置包括放置上、下法兰的固定槽、固定槽两端延伸出的固定边以及固定销，固定槽为环形结构，沿固定槽的环形外周上设有开孔，固定槽与固定连接在一起时的上、下法兰相适配，固定边上设有固定孔，固定销设置在所述的固定孔内。
[0009] 本发明进一步限定的技术方案为：
[0010] 前述C276哈氏合金法兰中，固定装置固定上法兰和下法兰时，上、下法兰的耐磨层穿过固定槽上的开孔，上、下法兰固定连接在一起时的厚度之和不超过固定装置中固定槽的宽，上、下法兰固定连接在一起时耐磨层的厚度之和不超过固定槽上开孔的宽度。
[0011] 前述C276哈氏合金法兰中，合金层和耐磨层均为圆柱体结构，并合金层的直径不超过耐磨层的直径。
[0012] 前述C276哈氏合金法兰中，固定槽中设有
密封圈。
[0013] 前述C276哈氏合金法兰中，上法兰上的合金层采用C276哈氏合金
钢材料制成，所述上法兰上的耐磨层采用超高分子量聚乙烯耐磨材料制成。
[0014] 本发明还设计一种C276哈氏合金法兰的生产工艺，该C276哈氏合金法兰的锻造工艺具体包括以下步骤：
[0015] （1）根据C276哈氏合金法兰的形状以
石英砂、水玻璃和
膨润土为造
型材料混制出相应的铸型，并在铸型上开有浇口，然后将铸型置于烘炉中在150-190℃下进行烘干，待用；
[0016] （2）将C276哈氏合金法兰的原材料送入EBT
电弧炉粗炼使得C276哈氏合金法兰的各组分
熔化及氧化，粗炼的
温度为900-1000℃，
冶炼时间为1-2h，然后再送入LF精炼炉进行精炼及脱气工作，得到
铸造液，冶炼温度为1500-1750℃，冶炼时间为2-3.5h，在冶炼过程中进行化学计算，严格控制C276哈氏合金法兰各组分按
质量百分比计为：
[0017] Cr：13-17%，Mo：15-17%，Fe：4-8%，C：0.01-0.03%，Si：0.2-0.8%，Co：2-5%，Mn：1-3%，P：0.025-0.030%，S：0.01-0.03%， W：0.2-0.6%，V：0.2-0.4%，Cu：0.5-0.8%，Nb：0.03-0.06%，Ta：0.02-0.06%，其余为Ni；
[0018] （3）将步骤（2）中得到的铸造液静置10-20min，然后平稳的注入步骤（1）中准备好的铸型中，
浇注温度为1500-1600℃，浇注速度为50-55kg/s，浇注时间为15-25s，得到
铸坯；
[0019] （4）对铸坯进行
轧制，送至加热炉加热温度为800-950℃，加热1-3h，开轧温度为1000-1150℃，粗轧终轧
温度控制在900-1000℃，精轧终轧温度控制在750-890℃，将轧制过后的铸坯速冷却至600-700℃，然后空冷至室温；
[0020] （5）对轧制过的铸坯表面用
不锈钢刷或
砂轮进行清理，然后浸入
硝酸和
氢氟酸的混合溶液中
酸洗，最后用清水冲洗干净，晾干后对清洁后的铸坯进行
热处理，所述热处理具体操作为：
[0021] 将铸坯炉热至400-480℃，保温1-2h，然后炉冷却至300-350℃，使铸坯组织完全奥氏体化，且细化奥氏体晶粒；随后打开炉
门继续缓冷至铸坯冷却到200-250℃，保温45-60min, 使铸坯得到板条
马氏体组织；
[0022] 以5-8℃/min的升温速度使铸坯升温至450-470℃并保温1-2h，出炉，用水喷淋铸坯快速降温，最后空冷至室温, 使铸坯得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使铸坯中逆变奥氏体的数量增多，且逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；
[0023] 热处理一方面使逆变奥氏体在马氏体板条晶间呈薄片状析出，分布均匀；另一方面，提高逆变奥氏体的热
稳定性，从而使
晶界和基体韧化，可以显著提法兰的低温冲击韧性，获得了意想不到的技术效果；
[0024] （6）热处理后的铸坯经
喷丸清理和机械加，并进行
超声波检测，检测合格的即为C276哈氏合金法兰成品。
[0025] 本发明进一步限定的技术方案为：
[0026] 前述C276哈氏合金法兰的锻造工艺中，向步骤（1）中烘干后的铸型表面涂覆一层涂料，涂料按质量份数计包含以下组分：
[0027] 锆英粉：40-50份，聚乙烯醇缩
醛树脂：5-15份，
酚醛树脂：10-15份，有机膨润土：2-5份，二氧化
钛：1-3份。
[0028] 前述C276哈氏合金法兰的锻造工艺中，在步骤（3）进行浇铸时，在浇注过程中向铸造液中加入少量变质剂，所述的变质剂为铋锭与稀土
硅的混合物。
[0029] 前述C276哈氏合金法兰的锻造工艺中，制备出的C276哈氏合金法兰常温下
抗拉强度≥790MPa，C276哈氏合金法兰在300℃下抗拉强度≥675MPa。
[0030] 本发明的有益效果是：
[0031] 本发明中采用上、下法兰来进行连接，保证了连接的效果，方便了连接，同时上、下法兰之间通过固定装置固定连接在一起，方便拆卸组装，节约了安装的时间，提高了工作的效率，也方便了日后的维修。
[0032] 本发明中设有套管且套管由外管、内管及中管组成，在使用时将管线纺织在外管与中管之间或是内管与中管之间，然后进行固定连接、焊接，保证了连接强度，通过通过待连接管线的尺寸可以在套管之间选择，本发明有两种尺寸，内管到中管以及外管道中管这两种选择，提高了本发明的适用性，降低了成本，使用者可根据管线的尺寸选择套管中得固定
位置，更人性化的设置，适应市场的需求。
[0033] 本发明中的法兰盘体由两层结构组成，且在上、下法兰固定连接时，上、下法兰的合金层面相贴合，而上、下法兰的耐磨层露在外面，保证了整个法兰的耐磨性，延长了法兰的使用寿命，相对于三层结构，即两层耐磨层包裹着合金层的结构，成本低、质量轻、外形更美。
[0034] 本发明中得上、下法兰通过固定装置来连接，方便安装及拆卸，也方便日后的维修，本发明中固定装置中固定槽内设置了密封圈，加强了
密封性，从而增强了连接效果，使得法兰很好的发挥其作用，固定槽用来包裹上、下法兰，防止上下法兰在工作过程中得的移动，保证稳定性，同时，上、下法兰的合金层和耐磨层大小不一，使得耐磨层在上、下法兰固定连接时突出来，并卡合在固定槽的开孔内，进一步加强了上、下法兰的牢固连接，双重固定结构保证了工作的正常运行。
[0035] 本发明在浇注时先对铸型进行烘干，能减少后期的打磨工作量，减少后期焊补的工作量，降低浇注过程中冷热
钢水之间的拉
力，避免组织内部疏松同时减少铸件表面细微的气孔产生。
[0036] 本发明对坯料进行热处理提高产品的综合性能即具有硬度外还具有一定的韧性，热处理温度的确定应以获得均匀而细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后得到细小的马氏体组织，奥氏体晶粒的长大与淬火温度成正比，淬火后及时对产品进行回火处理，不仅能消除淬火时产生的
应力，还可以得到一定数量的回火马氏体，保证了产品的高硬度同时又提高了产品的韧性。
附图说明
[0037] 图1为本发明
实施例C276哈氏合金法兰的俯视结构示意图；
[0038] 图2为本发明实施例C276哈氏合金法兰的主视结构示意图；
[0039] 图3为本发明实施例C276哈氏合金法兰中上法兰的结构示意图；
[0040] 图中：1-上法兰，2-下法兰，3-法兰盘体，31-合金层，32-耐磨层，4-套管，41-内管，42-中管，43-外管，5-螺栓孔，6-固定槽，7-固定边，8-固定销，9-开孔。
具体实施方式
[0041] 实施例1
[0042] 本实施例提供的一种C276哈氏合金法兰，结构如图1-3所示，包括上下对称设置并结构相同的上法兰1和下法兰2如图3所示，上法兰1和下法兰2通过固定装置固定连接，上法兰1由法兰盘体3及设置在法兰盘体3上的套管4组成，其中：
[0043] 法兰盘体3为两层结构包括同轴心设置的合金层31和耐磨层32，合金层31采用C276哈氏
合金钢材料制成，耐磨层32采用超高分子量聚乙烯耐磨材料制成，合金层31和耐磨层32均为圆柱体结构，并合金层31的直径不超过耐磨层32的直径，合金层31与耐磨层32叠放形成阶梯结构，法兰盘体3上还均布有至少八个螺栓孔5，螺栓孔5均为圆形孔，并螺栓孔5的圆心在同一圆周上；套管4垂直设置于法兰盘体3上，套管4包括同轴心套设的内管41、外管43以及设置于内管41和外管43之间的中管42，内管41、外管43到中管42之间的间距相等，内管41的中部为通孔；
[0044] 固定装置包括放置上、下法兰1、2的固定槽6、固定槽6两端延伸出的固定边7以及固定销8，固定槽6为环形结构，固定槽6中设有密封圈，沿固定槽的环形外周上设有开孔9，固定装置固定上法兰1和下法兰2时，上、下法兰1、2的耐磨层32穿过固定槽6上的开孔9，上、下法兰1、2固定连接在一起时的厚度之和不超过固定装置中固定槽6的宽，上、下法兰1、2固定连接在一起时耐磨层32的厚度之和不超过固定槽上开孔9的宽度，固定槽6与固定连接在一起时的上、下法兰1、2相适配，固定边7上设有固定孔，固定销8设置在固定孔内。
[0045] 具体实施时，根据待连接管线的尺寸选择放置在套管中的位置，将管线分别插入上、下法兰1、2的套管4内并进行焊接固定，然后将上法兰1与下法兰2通过法兰盘体3上的螺栓孔5进行固定连接，然后将固定装置进一步对上、下法兰1、2进行固定连接，具体为：将上、下法兰1、2叠放在一起时突出的耐磨层32穿过固定槽6中的开孔9，然后用固定槽6将上下法兰1、2的法兰盘体3全部包裹在固定槽6中，通过插入固定边7的固定销8进行
锁紧，固定槽6对上、下法兰1、2进一步的进行固定连接，保证了法兰的稳定性，保证了工作的正常运行，提高了工作效率。
[0046] 实施例2
[0047] 本实施例提供实施例1中C276哈氏合金法兰得生产工艺，该C276哈氏合金法兰的锻造工艺具体包括以下步骤：
[0048] （1）根据C276哈氏合金法兰的形状以石英砂、水玻璃和膨润土为造型材料混制出相应的铸型，并在铸型上开有浇口，然后将铸型置于烘炉中在150℃下进行烘干，烘干后的铸型表面涂覆一层涂料，涂料按质量份数计包含以下组分：
[0049] 锆英粉：50份，聚乙烯醇缩醛树脂：10份，酚醛树脂：10份，有机膨润土：4份，二氧化钛：2份；
[0050] （2）将C276哈氏合金法兰的原材料送入EBT
电弧炉粗炼使得C276哈氏合金法兰的各组分熔化及氧化，粗炼的温度为1000℃，冶炼时间为1h，然后再送入LF精炼炉进行精炼及脱气工作，得到铸造液，冶炼温度为1500℃，冶炼时间为2h，在冶炼过程中进行化学计算，严格控制C276哈氏合金法兰各组分按质量百分比计为：
[0051] Cr：15%，Mo：16%，Fe：8%，C：0.03%，Si：0.2%，Co：5%，Mn：3%，P：0.028%，S：0.03%， W：0. 6%，V：0.3%，Cu：0.6%，Nb：0.06%，Ta：0.03%，其余为Ni；
[0052] （3）将步骤（2）中得到的铸造液静置15min，向铸造液中加入少量铋锭与稀土硅的混合物作为变质剂，然后平稳的注入步骤（1）中准备好的铸型中，浇注温度为1500℃，浇注速度为55kg/s，浇注时间为15s，得到铸坯；
[0053] （4）对铸坯进行轧制，送至加热炉加热温度为950℃，加热2h，开轧温度为1150℃，粗轧终轧温度控制在900℃，精轧终轧温度控制在750℃，将轧制过后的铸坯速冷却至650℃，然后空冷至室温；
[0054] （5）对轧制过的铸坯表面用不锈钢刷或砂轮进行清理，然后浸入硝酸和氢氟酸的混合溶液中酸洗，最后用清水冲洗干净，晾干后对清洁后的铸坯进行热处理，所述热处理具体操作为：
[0055] 将铸坯炉热至450℃，保温2h，然后炉冷却至320℃，使铸坯组织完全奥氏体化，且细化奥氏体晶粒；随后打开炉门继续缓冷至铸坯冷却到200℃，保温52min, 使铸坯得到板条马氏体组织；
[0056] 以5℃/min的升温速度使铸坯升温至450℃并保温1h，出炉，用水喷淋铸坯快速降温，最后空冷至室温, 使铸坯得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使铸坯中逆变奥氏体的数量增多，且逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；
[0057] （6）热处理后的铸坯经喷丸清理和机械加，并进行
超声波检测，检测合格的即为C276哈氏合金法兰成品；
[0058] 制备出的C276哈氏合金法兰常温下抗拉强度≥790MPa，C276哈氏合金法兰在300℃下抗拉强度≥675MPa。
[0059] 实施例3
[0060] 本实施例提供实施例1中C276哈氏合金法兰得生产工艺，该C276哈氏合金法兰的锻造工艺具体包括以下步骤：
[0061] （1）根据C276哈氏合金法兰的形状以石英砂、水玻璃和膨润土为造型材料混制出相应的铸型，并在铸型上开有浇口，然后将铸型置于烘炉中在190℃下进行烘干，烘干后的铸型表面涂覆一层涂料，涂料按质量份数计包含以下组分：
[0062] 锆英粉：40份，聚乙烯醇缩醛树脂：15份，酚醛树脂：15份，有机膨润土：2份，二氧化钛：1份；
[0063] （2）将C276哈氏合金法兰的原材料送入EBT电弧炉粗炼使得C276哈氏合金法兰的各组分熔化及氧化，粗炼的温度为900℃，冶炼时间为2h，然后再送入LF精炼炉进行精炼及脱气工作，得到铸造液，冶炼温度为1750℃，冶炼时间为3.5h，在冶炼过程中进行化学计算，严格控制C276哈氏合金法兰各组分按质量百分比计为：
[0064] Cr：17%，Mo：15%，Fe：4%，C：0.02%，Si：0.5%，Co：2%，Mn：1%，P：0.030%，S：0.02%， W：0.2%，V：0.4%，Cu：0.5%，Nb：0.03%，Ta：0.02%，其余为Ni；
[0065] （3）将步骤（2）中得到的铸造液静置10min，向铸造液中加入少量铋锭与稀土硅的混合物作为变质剂，然后平稳的注入步骤（1）中准备好的铸型中，浇注温度为1600℃，浇注速度为50kg/s，浇注时间为25s，得到铸坯；
[0066] （4）对铸坯进行轧制，送至加热炉加热温度为800℃，加热1h，开轧温度为1000℃，粗轧终轧温度控制在1000℃，精轧终轧温度控制在890℃，将轧制过后的铸坯速冷却至600℃，然后空冷至室温；
[0067] （5）对轧制过的铸坯表面用不锈钢刷或砂轮进行清理，然后浸入硝酸和氢氟酸的混合溶液中酸洗，最后用清水冲洗干净，晾干后对清洁后的铸坯进行热处理，所述热处理具体操作为：
[0068] 将铸坯炉热至400℃，保温1h，然后炉冷却至350℃，使铸坯组织完全奥氏体化，且细化奥氏体晶粒；随后打开炉门继续缓冷至铸坯冷却到250℃，保温60min, 使铸坯得到板条马氏体组织；
[0069] 以7℃/min的升温速度使铸坯升温至470℃并保温2h，出炉，用水喷淋铸坯快速降温，最后空冷至室温, 使铸坯得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使铸坯中逆变奥氏体的数量增多，且逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；
[0070] （6）热处理后的铸坯经喷丸清理和机械加，并进行超声波检测，检测合格的即为C276哈氏合金法兰成品；
[0071] 制备出的C276哈氏合金法兰常温下抗拉强度≥790MPa，C276哈氏合金法兰在300℃下抗拉强度≥675MPa。
[0072] 实施例4
[0073] 本实施例提供实施例1中C276哈氏合金法兰得生产工艺，该C276哈氏合金法兰的锻造工艺具体包括以下步骤：
[0074] （1）根据C276哈氏合金法兰的形状以石英砂、水玻璃和膨润土为造型材料混制出相应的铸型，并在铸型上开有浇口，然后将铸型置于烘炉中在170℃下进行烘干，烘干后的铸型表面涂覆一层涂料，涂料按质量份数计包含以下组分：
[0075] 锆英粉：45份，聚乙烯醇缩醛树脂：5份，酚醛树脂：12份，有机膨润土：5份，二氧化钛：3份；
[0076] （2）将C276哈氏合金法兰的原材料送入EBT电弧炉粗炼使得C276哈氏合金法兰的各组分熔化及氧化，粗炼的温度为950℃，冶炼时间为2h，然后再送入LF精炼炉进行精炼及脱气工作，得到铸造液，冶炼温度为1600℃，冶炼时间为2.8h，在冶炼过程中进行化学计算，严格控制C276哈氏合金法兰各组分按质量百分比计为：
[0077] Cr：13%，Mo：17%，Fe：6%，C：0.01%，Si：0.8%，Co：3%，Mn：2%，P：0.025%，S：0.01%， W：0.4%，V：0.2%，Cu：0.8%，Nb：0.04%，Ta：0.04%，其余为Ni；
[0078] （3）将步骤（2）中得到的铸造液静置20min，向铸造液中加入少量铋锭与稀土硅的混合物作为变质剂，然后平稳的注入步骤（1）中准备好的铸型中，浇注温度为1550℃，浇注速度为52kg/s，浇注时间为20s，得到铸坯；
[0079] （4）对铸坯进行轧制，送至加热炉加热温度为850℃，加热3h，开轧温度为1080℃，粗轧终轧温度控制在950℃，精轧终轧温度控制在800℃，将轧制过后的铸坯速冷却至700℃，然后空冷至室温；
[0080] （5）对轧制过的铸坯表面用不锈钢刷或砂轮进行清理，然后浸入硝酸和氢氟酸的混合溶液中酸洗，最后用清水冲洗干净，晾干后对清洁后的铸坯进行热处理，所述热处理具体操作为：
[0081] 将铸坯炉热至480℃，保温1h，然后炉冷却至300℃，使铸坯组织完全奥氏体化，且细化奥氏体晶粒；随后打开炉门继续缓冷至铸坯冷却到220℃，保温45min, 使铸坯得到板条马氏体组织；
[0082] 以8℃/min的升温速度使铸坯升温至460℃并保温1h，出炉，用水喷淋铸坯快速降温，最后空冷至室温, 使铸坯得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使铸坯中逆变奥氏体的数量增多，且逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；
[0083] （6）热处理后的铸坯经喷丸清理和机械加，并进行超声波检测，检测合格的即为C276哈氏合金法兰成品；
[0084] 制备出的C276哈氏合金法兰常温下抗拉强度≥790MPa，C276哈氏合金法兰在300℃下抗拉强度≥675MPa。
[0085] 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
