CN101736206A

CN101736206A - 一种炼焦焦车耐热耐磨衬板及其制造方法

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Publication number: CN101736206A
Application number: CN200910227833A
Authority: CN
Inventors: 张�杰; 王贵清; 李兴; 张琦; 王科学; 和哩兆; 毛双亮; 王秀生
Original assignee: SHANXI BUYEASY MACHINERY MANUFACTURE CO Ltd
Current assignee: SHANXI BUYEASY MACHINERY MANUFACTURE CO Ltd
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: CN101736206B

Abstract

一种炼焦焦车耐热耐磨衬板及其制造方法，衬板的成分为：C 0.17％～0.20％，Cr 1.4～1.9％，Ni 0.2～0.4％，Mn 1.0～1.6％，Mo 0.1～0.3％，Ti 0.1～0.2％，P≤0.015，S≤0.010，Si 0.2～0.4其余为Fe。制造方法为：(一)冶炼将纯铁、低碳钢和返回料，按照下述配比冶炼：纯铁8～12低碳钢28～32，返回料8～12，成分达到要求出炉。(二)变质处理。(三)浇注浇注温度为1580～1600℃。(四)清铲切割冒口。(五)热处理升温速度≤80℃/h，升到600℃～650℃保温1～2小时，升到900℃保温2～3小时出炉空冷，再装入炉升温速度≤80℃/h，升到280℃～310℃，保温3～4小时，出炉空冷。本发明制的衬板使用寿命长。

Description

一种炼焦焦车耐热耐磨衬板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种炼焦焦车耐热耐磨衬板及其制造方法。

背景技术

伴随着国内钢铁产能日益增长，新焦炉的熄焦车单位产量及使用频次的提高，太原钢铁公与焦化厂初次使用304不锈钢衬板，304不锈钢最高耐热温度为900℃，304不锈钢衬板短期内(10天左右)出现严重变形，后衬板材料改为球墨铸铁(QT400-18)，球墨铸铁(QT400-18)抗变型能力很强，使用一个月左右观察也未出现可见变形，但是球墨铸铁(QT400-18)衬板边角多处出现开裂掉块现象，大大缩短了炼焦焦车衬板的使用寿命，304不锈钢衬板一般使用200次左右就出现变形，使用到500次就因严重变形(每米超过50mm)而报废，球墨铸铁(QT400-18)衬板使用到300次左右就出现掉块，到500次左右就因严重掉块报废，严重影响各大钢厂生产节奏。

发明内容

为了克服现有炼焦焦车耐热耐磨衬板的上述不足，本发明提供一种使用寿命长的炼焦焦车耐热耐磨衬板，同时提供一种该衬板的制造方法。

本发明的构思是：采用多元低合金设计理念，对影响材料开裂元素C、S、P采用减少含量，采用加入一定淬透性元素Cr、Mn、Mo可以减少衬板硬度差异，加入一定耐磨元素Cr、Mo、Ti尤其是高硬度、生成细小弥散强碳化生成物TiC(HV3000)，大大提高衬板的耐磨性。

具体成分设计如下：

C 0.17％～0.20％

碳含量对低合金耐磨钢组织和性能影响较大，多元低合金耐磨钢一般都在淬火回火状态下使用，改变含碳量，其组织和性能会发生根本的变化，水淬低合金耐磨钢，含碳量在0.17％～0.21％可获得板条马氏体+残奥组织，此组织具有良好的韧性。

Cr 1.4～1.9％

铬是耐磨钢的主要合金元素之一，与钢中的碳含量和铁形成合金渗碳体(FeCr)₃C和合金碳化物(FeCr)₇C₃能部分溶入固溶体中，强化基体，提高钢的淬透性。

Ni 0.2～0.4％

由于Ni降低γFe→αFe相变温度和M_S温度，降低奥氏体分解速度，因而大大提高钢的淬透性，并且镍元素可以很大幅度提高材料塑韧性。

Mn 1.0～1.6％

Mn是主要强化元素，在钢中生成(FeMn)₃C型碳化物。由于Mn降低γFe→αFe相变温度和M_S温度，降低奥氏体分解速度，因而大大提高钢的淬透性。

Mo：0.1～0.3％

Mo增加淬透性，促进马氏体形成，在钢铁中一部分钼与铁形成固溶体增加铁素体强度，一部分钼与碳形成碳化物，增加耐磨性。

Ti 0.1～0.2％

Ti加入量为0.1-0.3％，由于Ti是强碳化物形成元素，一是细化晶粒，晶粒细化能使位错密度增加提高材料强度，二是TiC形成高硬度(HV3000)质点在钢中弥散分布，能增加耐磨钢耐磨性。

P≤0.015 S≤0.010

低硫可以防止在切割冒口发生热脆性，低磷可以防止材料发生冷脆性，减少裂纹扩展速率。

本炼焦焦车耐热耐磨衬板的成分的质量百分配比为：

C 0.17％～0.20％ Cr 1.4～1.9％ Ni 0.2～0.4％

Mn 1.0～1.6％ Mo 0.1～0.3％ Ti 0.1～0.2％

Si 00.2～0.4％ P≤0.015％ S≤0.01％

其余为Fe和不可避免的杂质。

本炼焦焦车耐热耐磨衬板厚度为20～30mm，宽度为500～800mm，长度为700～1200mm。耐热温度可达850℃。

本炼焦焦车耐热耐磨衬板的制造方法包括下述依次的步骤：

(一)冶炼

将纯铁、低碳钢和返回料，按照下述的质量份配比加到中频感应炉冶炼：

纯铁 8～12 低碳钢 28～32 返回料 8～12

纯铁中C、Si、Mn、S与P的质量百分配比为：

C≤0.025％ Si 0.1～0.20％ Mn 0.10～30％

S≤0.015％ P≤0.015％

低碳钢中C、Si、Mn、S、与P的质量百分配比为：

C 0.10～0.30％ Si：0.20～0.60％ Mn：1.2～1.6％

S≤0.03％ P≤0.03％

返回料为(冒口和浇道)。

装炉时根据产品Ni的成分要求，加入含镍为99.99％镍板，将钢水中的镍控制在0.2～0.4％，根据产品Mo成分要求，加入含钼为60％钼铁，将钢水中的钼控制在0.1～0.3％，待有钢水后，加入石灰、萤石造渣，每吨钢水加入石灰10～15kg、萤石15kg～20kg，加入炉料熔化大于80％后，根据产品的成分要求加入低铬，钢水中铬含量控制在1.4～1.9％，全熔后根据产品Mn的成分要求加入锰铁、特硅，将钢水中的锰控制在1.0～1.6％，加入铝石灰还原，铝石灰的加入量为钢水的0.08％～0.12％，在出钢前的5分钟的还原期内保证渣灰为白色。加Ti铁前插钢水质量的0.15％铝以稳定Ti铁的收得率，出钢前3～5分钟根据产品Ti的成分要求加入Ti铁，保证钢水Ti含量在0.1％～0.2％，然后取样分析，根据分析结果调整成份，钢水的成分百分配比达到下述要求时出钢。调整出钢温度到1600℃～1620℃。

C 0.17％～0.20％ Si 0.2～0.4 Cr 1.4～1.9％

Ni 0.2～0.4％ Mn 1.0～1.6％ Mo 0.1～0.3％

Ti 0.1％～0.2％ P≤0.015 S≤0.010

其余为Fe和不可避免的杂质。

(二)变质处理

变质处理的目的是细化晶粒和净化钢液，变质处理采用稀土硅铁合金作为变质剂，采用铁水包中变质处理的方法，在出炉前将变质剂加入铁水包的包底，加入量为处理钢水质量的0.2～0.4％，加入后钢水硅含量比未加变质剂增加0.08～0.15％，其余合金元素没有变化。

(三)浇注(0.04～0.06MPa)

采用较高的温度将会有利于消除冷隔、浇不足等铸造缺陷。本发明采用低温快浇的浇注工艺，浇注温度为1580～1600℃。将变质处理后的钢水，浇注到采用聚苯乙烯泡沫制造衬板模型内，聚苯乙烯泡沫在钢水作用下生成气体，在真空泵负压(0.04～0.06MPa)作用下气体迅速被抽干净，钢水充填到聚苯乙烯泡沫的位置上形成衬板。该消失模泡沫模样(聚苯乙烯泡沫)的浇注系统采用半球形冒口，水口通过冒口，采用缓流封闭式的浇注，直浇道、横浇道和内浇道组元的横截面积的比例为：A直∶A横∶A内＝1.1～1.3∶1.5～1.7∶1.0(其中A直、A横和A内分别是直浇道、横浇道和内浇道的截面积)浇注时真空度控制在0.04～0.06MPa，并且在浇注后8～10分钟取消真空，浇注成厚度为20～30mm，宽度为500～800mm，长度为700～1200mm的钢板即衬板。这种浇注方法，工艺出品率大于90％。

(四)清铲切割冒口

铸成的衬板必须带温度切割冒口，温度不低于150℃，以免冒口部位产生裂纹。

(五)热处理

现有实验的结果得出，经过热处理正火+低温回火可以极大提高此种材料综合力学性能，衬板经过清铲打磨处理后，平整放入台车电阻炉内，升温速度控制≤80℃/h，升温到600℃～650℃保温1～2小时，继续升温到900℃，保温2～3小时，出炉1分钟内把衬板从电阻炉卸下，放在干燥通风地方空冷，待温度降低到低于80℃，再装入电阻炉内，升温速度控制≤80℃/h，升温到280℃～310℃，保温3～4小时，出炉空冷。

本炼焦焦车耐热耐磨衬板制造方法采用合理设计多元低合金耐热耐磨成分设计及新型铸造、冶炼、热处理技术制造的耐热耐磨衬板，具有一定耐磨性能，耐热温度(在一定温度内能提供必要强度和抗高温氧化)不低于700℃，可达到衬板的最高使用温度850℃，衬板工作温度一般在700℃左右。有一定耐骤热骤冷性能且不易变形开裂，从50℃在7～10分钟内骤热至700～850℃，再从700～850℃在1分钟内骤冷到50℃，经这样试验800次不开裂，不变形。解决各冶金焦化厂原有耐热衬板在使用过程变形和开裂问题，使用寿命达到1200次，提高衬板使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本炼焦焦车耐热耐磨衬板及其制造方法的具体实施方式，但本炼焦焦车耐热耐磨衬板及其制造方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。

衬板实施例

本炼焦焦车耐热耐磨衬板实施例的成分的质量百分配比为：

C 0.18％ Si 0.35％ Cr 1.6％ Ni 0.32％

Mn 1.4％ Mo 0.22％ Ti 0.17％ P≤0.010 S≤0.009

其余为Fe和不可避免的杂质。

衬板的外形尺寸为：厚度26mm，宽度600mm，长度1200mm。

制造方法实施例

本实施例制造的是上述衬板实施例的衬板。

本炼焦焦车耐热耐磨衬板的制造方法实施例包括下述依次的步骤：

(一)冶炼

纯铁500Kg 低碳钢1500Kg 返回料500Kg

纯铁中C、Si、Mn、S与P的质量百分配比为：

C 0.020 Si 0.16 Mn 0.20 S 0.010 P 0.012

低碳钢中C、Si、Mn、S、与P的质量百分配比为：

C 0.20 Si 0.40 Mn 1.4 S 0.02 P 0.02

返回料为500Kg。然后根据产品(Ni0.2～0.4％)的成分加入含镍为99.99％镍板4.65kg，待有钢水后，加入石灰、萤石造渣，石灰加入量为20kg、萤石28kg，加入炉料熔化大于80％后，根据产品Cr(1.4～1.9％)的成分要求加入品位63％低铬39.4kg，全熔后根据产品Mn(1.0～1.6％)的成分要求加入锰铁27kg、特硅3.1kg，加入铝石灰1.55kg还原，冶炼20分钟后，在出钢前的5分钟的还原期内保证渣灰为白色。加Ti铁前插2.3kg的铝以稳定Ti铁的收得率，冶炼3分钟后，出钢前4分钟根据产品的Ti(0.1～0.2％)成分要求加入Ti铁2.6kg，保证钢水Ti含量在0.1％～0.2％，取样分析，钢水中的成分的质量百分配比为：

C 0.18％ Si 0.3％ Cr 1.6％ Ni 0.32％ Mn 1.4％

Mo 0.22％ Ti 0.17％ P≤0.010 S≤0.009

其余为Fe和不可避免的杂质。

钢水温度1610℃。

(二)变质处理

在出炉前将变质剂稀土硅铁合金4kg(按照处理钢水量的0.25％)加入钢水包的包底。变质处理后，钢水中Si含量增加到Si 0.45％.

(三)浇注

采用低温快浇的浇注工艺，浇注温度为1580～1600℃。将变质处理后的钢水，浇注到采用聚苯乙烯泡沫制造衬板模型内，聚苯乙烯泡沫在钢水作用下生成气体，在真空泵负压(0.040～06MPa)作用下气体迅速被抽干净，钢水充填到聚苯乙烯泡沫的位置上形成衬板。该消失模泡沫模样(聚苯乙烯泡沫)的浇注系统采用半球形冒口，水口通过冒口，采用缓流封闭式的浇注。直浇道、横浇道和内浇道组元的横截面积的比例为：A直∶A横∶A内＝1.2∶1.6∶1.0(其中A直、A横和A内分别是直浇道、横浇道和内浇道的截面积)浇注时真空度控制在0.04～0.06MPa，并且在浇注后8分钟取消真空，浇注成厚度为26mm，宽度为600mm，长度为1200mm的钢板即衬板。

(四)清铲切割冒口

铸成的衬板必须带温度切割冒口，温度150℃，以免冒口部位产生裂纹。

(五)热处理

衬板经过清铲打磨处理后，平整放入台车电阻炉内，升温速度控制70℃/h，升温到640℃保温90分钟，升温速度控制100℃/h，继续升温到900℃，保温90分钟，出炉保证1分钟内把衬板从电阻炉卸下，放在干燥通风地方空冷，待温度降低到70℃，再装入电阻炉内，升温速度控制70℃/h，升温到300℃，保温4小时，出炉空冷。

Claims

1.一种炼焦焦车耐热耐磨衬板，它的成分的质量百分配比为：

C 0.17％～0.20％ Cr 1.4～1.9％ Ni 0.2～0.4％

Mn 1.0～1.6％ Mo 0.1～0.3％ Ti 0.1～0.2％

Si 0.2～0.4％ P≤0.015％ S≤0.010％

其余为Fe和不可避免的杂质；

厚度为20～30mm，宽度为500～800mm，长度为700～1200mm。

2.权利要求1所述的炼焦焦车耐热耐磨衬板的制造方法，它包括下述依次的步骤：

(一)冶炼

纯铁 8～12 低碳钢 28～32 返回料 8～12

纯铁中C、Si、Mn、S与P的质量百分配比为：

C≤0.025％ Si 0.1～0.20％ Mn 0.10～30％ S≤0.015％

P≤0.015％

低碳钢中C、Si、Mn、S与P的质量百分配比为：

C：0.10～0.30％ Si：0.20～0.60％ Mn：1.2～1.6％

S≤0.03％ P≤0.03％

返回料为冒口和浇道：

装炉时加入含镍为99.99％镍板，将钢水中的镍控制在0.2～0.4％；加入含钼为60％钼铁，将钢水中的钼控制在0.1～0.3％，待有钢水后，加入石灰、萤石造渣，每吨钢水加入石灰10～15kg、萤石15kg～20kg，加入炉料熔化大于80％后，加入低铬，钢水中铬含量控制在1.4～1.9％，全熔后加入锰铁、特硅，将钢水中的锰控制在1.0～1.6％，加入铝石灰还原，铝石灰的加入量为钢水的0.08％～0.12％，在出钢前的5分钟的还原期内保证渣灰为白色；加Ti铁前插钢水质量的0.15％铝以稳定Ti铁的收得率，出钢前3～5分钟加入Ti铁，保证钢水Ti含量在0.1％～0.2％，然后取样分析，根据分析结果调整成份，钢水的成分百分配比达到下述要求时出钢；调整出钢温度到1600℃～1620℃；

C 0.17％～0.20％ Si 0.2～0.4％ Cr 1.4～1.9％

Ni 0.2～0.4％ Mn 1.0～1.6％ Mo 0.1～0.3％

Ti 0.1％～0.2％ P≤0.015％ S≤0.010％

其余为Fe和不可避免的杂质；

(二)变质处理

变质处理采用稀土硅铁合金作为变质剂，采用铁水包中变质处理的方法，在出炉前将变质剂加入铁水包的包底，加入量为处理钢水质量的0.2～0.4％，加入后钢水硅含量比未加变质剂增加0.08～0.15％；

(三)浇注

采用低温快浇的浇注工艺，浇注温度为1580～1600℃，将变质处理后的钢水，浇注到采用聚苯乙烯泡沫制造衬板模型内，聚苯乙烯泡沫在钢水作用下生成气体，在0.04～0.06MPa的真空泵负压作用下气体迅速被抽干净，钢水充填到聚苯乙烯泡沫的位置上形成衬板；该消失模泡沫模样的浇注系统采用半球形冒口，水口通过冒口，采用缓流封闭式的浇注，直浇道、横浇道和内浇道组元的横截面积的比例为：A直∶A横∶A内＝1.1～1.3∶1.5～1.7∶1.0，其中A直、A横和A内分别是直浇道、横浇道和内浇道的截面积；浇注时真空度控制在0.04～0.06MPa，并且在浇注后8～10分钟取消真空，浇注成厚度为20～30mm，宽度为500～800mm，长度为700～1200mm的衬板；

(四)清铲切割冒口

铸成的衬板必须带温度切割冒口，温度不低于150℃；

(五)热处理

衬板经过清铲打磨处理后，平整放入台车电阻炉内，升温速度控制≤80℃/h，升温到600℃～650℃保温1～2小时，继续升温到900℃，保温2～3小时，出炉1分钟内把衬板从电阻炉卸下，放在干燥通风地方空冷，待温度降低到低于80℃，再装入电阻炉内，升温速度控制≤80℃/h，升温到280℃～310℃，保温3～4小时，出炉空冷。