CN102703821B - 一种烧结机篦条用耐热钢的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烧结机篦条用耐热钢的热处理工艺，该耐热钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：0.08～0.12，Si：0.6～0.8，Mn：1.2～1.4，Cr：12.0～14.0，Mo：1.3～1.5、W：0.5～0.7、Co：1.5～1.7，V：0.10～0.12，B：0.05～0.07，Nb：0.2～0.4，Ti：0.08～0.10，S≤0.03，P≤0.05，余量为铁和不可避免的杂质，按常规方法经熔炼、浇注制备成成分符合上述范围的钢锭，然后经锻造开坯，并轧制成型材，然后进行热处理，所述热处理工艺为：将型材加热至约1170～1190℃，保温1～2h，然后进行油淬；再进行两次回火处理，第一次在约620～640℃保持2～3h，空冷到室温，第二次在约710℃～730℃保持1～2h，空冷。

Description

一种烧结机篦条用耐热钢的热处理工艺
技术领域
本发明涉及钢铁材料加工领域，特别涉及一种烧结机篦条用耐热钢的热处理工艺。
背景技术
烧结机是钢铁冶金的关键设备，篦条是烧结机的关键易损件。其工作温度在100～1000℃范围内周期变化；高温烧结过程中承受烧结矿料重力作用，粉气两项气流的高速冲击摩损，以及气氛中一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫和水蒸气等的氧化腐蚀；卸料过程中承受烧结矿的机械磨损；另外还有运行过程中的机械振动、清理过程的机械冲击等。高温氧化、腐蚀、磨损、冲击、热疲劳的综合作用结果使烧结机篦条发生弯曲变形、间隙增大，甚至断裂等现象，造成漏料及烧结工况改变，既恶化工作环境，又降低烧结质量，必须维修、更换。若停机维修则影响正常生产、降低设备利用率及产量，而若在线更换则工人劳动条件、安全性较差。因此，提高篦条的使用寿命一直是冶金企业需要解决的关键技术问题之一。
耐热钢是高温条件下工作零部件的主要材料之一，按耐热钢的基体组织可分为奥氏体耐热钢、铁素体耐热钢和双相耐热钢。其中铁素体耐热钢因其不含或少含价格昂贵的镍元素，成本低廉，且热膨胀系数较小、抗变形能力强而越来越受到重视。但其易形成沿晶界分布的Cr23C6型碳化物，且随着Cr和C含量的提高形成倾向增大。其不仅显著降低室温冲击韧性，而且由于Cr23C6的高温热稳定性较差，高温强度较低。
国外烧结机篦条曾主要采用高铬镍耐热钢，如Cr20Ni14、Cr25Ni20等。为了改善铁素体耐热钢的性能通常采用降低碳含量、添加W、Mo、Co、Ti、V、Nb、N、B、Zr、Ni、RE等合金元素及热处理沉淀强化等方法。如美国专利7,211,159公开了一种铁素体耐热钢：C≤0.01％，Cr 1.0～13％，Co 0.1～8.0％，N 0.01～0.20％，Ni≤3.0％，(V、Nb、Ta、Ti、Hf、Zr)0.01to 0.50％，通过1000～1300℃固溶处理和500～850℃时效处理，获得MX型沉淀强化相。美国专利6,162,307公开了一种铁素体耐热钢：C 0.02～0.15％，Si 0～1.0％，Cr 1.0～13％，Mn 0.05～1.5％，Ni 0～1.5％，Cr 8.0～13.0％，W 1.5～4.0％，Mo 0～1.0％，Co 2.0～8.0％，V 0.10～0.50％，Ta 0.01～0.50％，Nb 0～0.15％，Nd 0.001～0.24％，Ca 0～0.010，Mg 0～0.010％，N 0.020～0.12％，B 0.～0.030％，Al 0.001～0.050％。
而我国因镍资源贫乏，价格昂贵则很少采用。国内烧结机篦条所用的材料主要有如下几类：
(1)普通铸铁：成本低，综合性能差，目前已很少使用。(2)耐热铸铁：脆性较大、抗氧化性较差，使用寿命短，目前使用很少。(3)高铬铸铁：高温抗氧化性良好，硬度高、耐磨性好，热膨胀系数小、抗变型能力强，但其韧性较差。如许利军研制的含镍、铝的高铬铸铁篦条，其成分为C 2.1～3.15％、Cr 20～24％、Al 0.016～1.12％、Si 1.16～2.10％、Mn 0.14～0.16％、Ni 0.16～1.12％；符寒光等研制的铬、铝、硅、镍多元合金化并经硼、锆变质的高铬铸铁篦条，其成分为C 1.8～2.8％、Cr 22～28％、Al 3～7％、Si 1.0～2.5％、Mn 0.5～1.0％、Ni 0.3～1.2％、B 0.005～0.04％、Zr 0.04～0.10％、Y 0.08～0.25％；王立信等研制的含镍、钼、钒的高铬铸铁篦条，其成分为C 1.0～1.2％、Cr 20～25％、Al 3～7％、Si 0.6～1.0％、Mn 0.8～5.0％、Ni 0.2～0.8％、Mo 0.6～1.2％、V 0.1～0.5％、RE 0.01～0.03％等。(4)奥氏体耐热钢：高温抗氧化性及高温强度较好、塑韧性高，但膨胀系数大、抗变型能力及耐磨性较差，且成本较高。(5)铁素体耐热钢：膨胀系数小、抗变型能力及抗氧化能力较好，但其高温性能尚需提高。2002年5月15日公开的公开号为1349001的中国专利“一种制备碳化物颗粒复合强化高温耐热钢方法及设备”，是由C、Ti、Nb、Ta、W、Al中的几种组成的混和粉末包裹线与Cr 24～28％，Ni 13～18％，C 0.5～3％的母合金液连续反应生成TiC，NbC，TaC，WC化合物，并在电磁搅拌作用下使之均匀分布。
随着对烧结矿产量及质量要求的提高，烧结矿厚度增加、烧结温度及时间的延长，对篦条材料的性能尤其高温抗氧化性、高温强度、高温耐磨性及抗热疲劳性等提出了更高的要求，传统的材料已难以满足要求。因此，研制成本低廉、高温强度高、耐磨性好的新型耐热材料及其制备技术是十分必要的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种烧结机篦条用耐热钢的热处理工艺。
一种烧结机篦条用耐热钢的热处理工艺，其特征在于，该耐热钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：0.08～0.12，Si：0.6～0.8，Mn：1.2～1.4，Cr：12.0～14.0，Mo：1.3～1.5、W：0.5～0.7、Co：1.5～1.7，V：0.10～0.12，B：0.05～0.07，Nb：0.2～0.4，Ti：0.08～0.10，S≤0.03，P≤0.05，余量为铁和不可避免的杂质，按常规方法经熔炼、浇注制备成成分符合上述范围的钢锭，然后经锻造开坯，并轧制成型材，然后进行热处理，所述热处理工艺为：将型材加热至约1170～1190℃，保温1～2h，然后进行油淬；再进行两次回火处理，第一次在约620～640℃保持2～3h，空冷到室温，第二次在约710℃～730℃保持1～2h，空冷。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明针对烧结机篦条用钢的使用工况对合金元素的成分进行了优化设计，不使用昂贵的Ni元素，并在理论的指导下，以及在大量正交试验的基础上筛选出合适的元素含量，合理搭配V和B元素的含量提高耐磨性，合理搭配Mo、W和Co元素的含量提高耐高温性能，合理搭配Si、Mn、Cr、C元素的含量提高抗冲蚀性能，合理搭配Nb和Ti的含量控制钢的晶粒度，各个元素的作用效果相互协同，使得该耐热钢的综合性能优异。
(2)通过淬火和两次回火热处理工艺使得钢中弥散分布细小的析出相，提高钢的强韧性及耐高温蠕变性。
具体实施方式
实施例一
一种烧结机篦条用耐热钢的热处理工艺，该耐热钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：0.08，Si：0.8，Mn：1.2，Cr：14.0，Mo：1.3、W：0.7、Co：1.5，V：0.12，B：0.05，Nb：0.4，Ti：0.08，S≤0.03，P≤0.05，余量为铁和不可避免的杂质，按常规方法经熔炼、浇注制备成成分符合上述范围的钢锭，然后经锻造开坯，并轧制成型材，然后进行热处理，所述热处理工艺为：将型材加热至1190℃，保温1h，然后进行油淬；再进行两次回火处理，第一次在640℃保持2h，空冷到室温，第二次在730℃保持1h，空冷。
实施例二
一种烧结机篦条用耐热钢的热处理工艺，该耐热钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：0.12，Si：0.6，Mn：1.4，Cr：12.0，Mo：1.5、W：0.5、Co：1.7，V：0.10，B：0.07，Nb：0.2，Ti：0.10，S≤0.03，P≤0.05，余量为铁和不可避免的杂质，按常规方法经熔炼、浇注制备成成分符合上述范围的钢锭，然后经锻造开坯，并轧制成型材，然后进行热处理，所述热处理工艺为：将型材加热至1170℃，保温2h，然后进行油淬；再进行两次回火处理，第一次在620℃保持3h，空冷到室温，第二次在710℃保持2h，空冷。
实施例三
一种烧结机篦条用耐热钢的热处理工艺，该耐热钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：0.10，Si：0.7，Mn：1.3，Cr：13.0，Mo：1.4、W：0.6、Co：1.6，V：0.11，B：0.06，Nb：0.3，Ti：0.09，S≤0.03，P≤0.05，余量为铁和不可避免的杂质，按常规方法经熔炼、浇注制备成成分符合上述范围的钢锭，然后经锻造开坯，并轧制成型材，然后进行热处理，所述热处理工艺为：将型材加热至1180℃，保温1.5h，然后进行油淬；再进行两次回火处理，第一次在630℃保持2.5h，空冷到室温，第二次在720℃保持1.5h，空冷。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (1)

1.一种烧结机篦条用耐热钢的热处理工艺，其特征在于，该耐热钢的化学成分以重量百分比计由下列组份组成：C：0.08～0.12，Si：0.6～0.8，Mn：1.2～1.4，Cr：12.0～14.0，Mo：1.3～1.5、W：0.5～0.7、Co：1.5～1.7，V：0.10～0.12，B：0.05～0.07，Nb：0.2～0.4，Ti：0.08～0.10，S≤0.03，P≤0.05，余量为铁和不可避免的杂质，按常规方法经熔炼、浇注制备成成分符合上述范围的钢锭，然后经锻造开坯，并轧制成型材，然后进行热处理，所述热处理工艺为：将型材加热至1170～1190℃，保温1～2h，然后进行油淬；再进行两次回火处理，第一次在620～640℃保持2～3h，空冷到室温，第二次在710℃～730℃保持1～2h，空冷。
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