CN103469083A - 耐热铸钢及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种熄焦车用耐热铸钢，属于耐热钢材料技术领域。本发明解决的技术问题是提供了一种耐热铸钢。本发明的耐热铸钢，由以下重量百分比的成分组成：C0.15～0.25%、Si0.3～0.8%、Mn0.3～0.8%、Cr0.5～3.0%、V0.15～0.40%、Ti0.02～0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质S、P。本发明的铸钢在保证韧性的同时具有较好的耐磨性能，能够满足熄焦车的使用要求，同时，本发明的铸钢生产工艺简单，Cr含量低，且没有金属Ni，其成本大幅度降低。将本发明的耐热铸钢制作成钢板用于熄焦车上，其使用寿命可达3.5个月以上，过焦量达到20万吨以上。

Description

耐热铸钢及其应用

技术领域

本发明涉及一种熄焦车用耐热铸钢，属于耐热钢材料技术领域。

背景技术

熄焦车是焦炉的配套设备，一般运行于焦炉焦侧下面的轨道上，用来承接由导焦车导出的1000摄氏度左右的焦碳。熄焦车板工作条件极为恶劣，承受高温氧化、腐蚀、急冷急热以及剧烈冲刷磨损，常常使衬板表面形成裂纹，并迅速扩大，直至断裂失效。

目前焦化厂的熄焦方式主要分为湿法熄焦和干法熄焦两种。湿法熄焦车板一般采用耐热铸铁和球墨铸铁材质，而干熄焦罐所用衬板多采用GB/T8492-87中的耐热铸钢ZG35Cr24Ni7SiN。

耐热铸铁是属于行业设计标准推荐用的材质，它有一定耐高温性能和耐磨性且成本较低。小型熄焦车使用耐热铸铁板（如RTSi5），使用寿命可达2～3个月，过焦量10万吨左右，能够满足使用需要，失效形式为厚度方向磨损约1/2～2/3后出现断裂；但如出焦量大（超过2吨），由于焦炭从焦炉中落下的冲击力较大，且焦炭的重量大，熄焦车板工作条件更为恶劣，采用普通耐热铸铁板一般使用寿命仅一周左右，过焦量约2万吨。

球墨铸铁优点在于抗高温性能好，耐磨性好，耐冷热疲劳性也不错，大型熄焦车一般采用耐热球墨铸铁材质（如RQTSi4等），使用寿命能超过2个月，过焦量20万吨以上，其失效形式为冷热疲劳裂纹扩展成贯穿裂纹。但球墨铸铁有不同的基本组织和球化率，性能也因此而差别很大，所以实际生产过程控制较复杂，成本较高。

耐热铸钢ZG35Cr24Ni7SiN，其化学成分为：C0.3-0.4%，Mn0.8-1.5%，Si1.3-2%，Cr23-25.5%，Ni7-8.5%，N0.2-0.8%。该铸钢具有抗氧化性好、强度高、韧性好，耐磨性、耐热性、耐蚀性及铸造性能好等优点，但在使用过程中容易出现裂纹、熔化甚至出现断裂等现象，其使用寿命2个月左右，过焦量约20万吨，失效形式为高温焦炭冲击磨损下，衬板出现较严重的变形和贯穿性裂纹。此外，ZG35Cr24Ni7SiN由于含有较高的镍和铬，成本较高。

针对上述情况，为了保证焦化厂的生产率，研究一种使用寿命长、成本低、生产过程易于控制的耐热钢材料是十分必要的。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种耐热铸钢。

本发明的耐热铸钢，由以下重量百分比的成分组成：C0.15～0.25%、Si0.3～0.8%、Mn0.3～0.8%、Cr0.5～3.0%、V0.15～0.40%、Ti0.02～0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质S、P。

优选的，由以下重量百分比的成分组成：C0.16～0.24%、Si0.35～0.75%、Mn0.35～0.75%、Cr0.52～2.97%、V0.16～0.39%、Ti0.022～0.048%，其余为Fe及不可避免的杂质S、P。

更优选的，由以下重量百分比的成分组成：C0.20%、Si0.55%、Mn0.55%、Cr1.75%、V0.30%、Ti0.035%，其余为Fe及不可避免的杂质S、P。

其中，所述S≤0.05%、P≤0.045%。

本发明的耐热铸钢，可以采用消失模铸造进行生产。将泡沫按2%缩尺比例制作出铸钢板模子，模子上涂料并烘干后即可使用。熔炼采用中频感应炉，根据材质要求计算配料，在普通铸钢基础上加入铬铁、硅铁、锰铁，出钢前5分钟加入钒铁和钛铁，即得本发明的耐热铸钢。

本发明的耐热铸钢，在现有普通铸钢成分基础上加入铬、钒、钛元素，在增加少量成本的情况下，改善钢的机械性能，且生产工艺过程易于控制，满足焦化生产的需要。

其中，Cr是耐磨耐热材料的基本元素之一，属于缩小γ相区的合金元素，它与碳形成多种碳化物M23C6，M7C3，对钢的性能，尤其是钢的热强性有显著影响。Cr在一定含量范围内，还能提高钢的持久强度和蠕变极限。另外，Cr的加入还能提高钢的抗氧化性和耐蚀性。在高温工作环境下，要保证钢的耐磨性和一定抗氧化性能，必须具有一定的Cr含量。同时，过高的Cr含量会促进析出相聚集和粗化，同时热稳定性下降并形成δ-铁素体，从而导致热强性的降低。综合考虑，取Cr含量为0.5～3.0%。

加入V、Ti能在不降低塑性韧性的情况下，提高钢的强度和硬度，特别是提高热强性。V、Ti都是强碳化物形成元素，并由于它们的碳化物弥散的小颗粒能对奥氏体晶界起固定作用，阻碍奥氏体晶界的迁移，亦即阻止了奥氏体晶粒长大，因此还可起到细化晶粒、提高晶粒的粗化温度的作用；V和Ti有较强的沉淀强化能力，它们所形成的碳化物硬度高，耐磨性好；V和Ti共同作用比单一元素的强化效果好。但V、Ti含量过高会降低铸钢韧性，增加成本。综合考虑，取V含量为0.15～0.40%，Ti含量为0.02～0.05%。

本发明还提供本发明的耐热铸钢在熄焦车中的应用。

本发明生产出的铸钢在保证韧性的同时具有较好的耐磨性能，能够满足熄焦车的使用要求，同时，本发明的铸钢材料生产工艺简单，Cr含量低，且没有金属Ni，其成本大幅度降低。将本发明的耐热铸钢制作成钢板用于熄焦车上，其使用寿命可达3.5个月以上，过焦量达到20万吨以上。

具体实施方式

本发明的耐热铸钢，由以下重量百分比的成分组成：C0.15～0.25%、Si0.3～0.8%、Mn0.3～0.8%、Cr0.5～3.0%、V0.15～0.40%、Ti0.02～0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质S、P。

优选的，由以下重量百分比的成分组成：C0.16～0.24%、Si0.35～0.75%、Mn0.35～0.75%、Cr0.52～2.97%、V0.16～0.39%、Ti0.022～0.048%，其余为Fe及不可避免的杂质S、P。

更优选的，由以下重量百分比的成分组成：C0.20%、Si0.55%、Mn0.55%、Cr1.75%、V0.30%、Ti0.035%，其余为Fe及不可避免的杂质S、P。

其中，所述S≤0.05%、P≤0.045%。

本发明的耐热铸钢，可以采用消失模铸造进行生产。将泡沫按2%缩尺比例制作出铸钢板模子，模子上涂料并烘干后即可使用。熔炼采用中频感应炉，根据材质要求计算配料，在普通铸钢基础上加入铬铁、硅铁、锰铁，出钢前5分钟加入钒铁和钛铁，即得本发明的耐热铸钢。

本发明的耐热铸钢，在现有普通铸钢成分基础上加入铬、钒、钛元素，在增加少量成本的情况下，改善钢的机械性能，且生产工艺过程易于控制，满足焦化生产的需要。

其中，Cr是耐磨耐热材料的基本元素之一，属于缩小γ相区的合金元素，它与碳形成多种碳化物M23C6，M7C3，对钢的性能，尤其是钢的热强性有显著影响。Cr在一定含量范围内，还能提高钢的持久强度和蠕变极限。另外，Cr的加入还能提高钢的抗氧化性和耐蚀性。在高温工作环境下，要保证钢的耐磨性和一定抗氧化性能，必须具有一定的Cr含量。同时，过高的Cr含量会促进析出相聚集和粗化，同时热稳定性下降并形成δ-铁素体，从而导致热强性的降低。综合考虑，取Cr含量为0.5～3.0%。

加入V、Ti能在不降低塑性韧性的情况下，提高钢的强度和硬度，特别是提高热强性。V、Ti都是强碳化物形成元素，并由于它们的碳化物弥散的小颗粒能对奥氏体晶界起固定作用，阻碍奥氏体晶界的迁移，亦即阻止了奥氏体晶粒长大，因此还可起到细化晶粒、提高晶粒的粗化温度的作用；V和Ti有较强的沉淀强化能力，它们所形成的碳化物硬度高，耐磨性好；V和Ti共同作用比单一元素的强化效果好。但V、Ti含量过高会降低铸钢韧性，增加成本。综合考虑，取V含量为0.15～0.40%，Ti含量为0.02～0.05%。

本发明还提供本发明的耐热铸钢在熄焦车中的应用。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

根据熄焦车图纸铸造熄焦车板，控制其成分，生产出的耐热铸钢板成分为，C0.16%、Si0.35%、Mn0.35%、S≤0.05%、P≤0.045%、Cr0.52%、V0.16%、Ti0.022%，其余为Fe。将该耐热铸钢板用于湿法熄焦车上，使用寿命达到3个月，过焦量达到20万吨以上，钢板边缘有裂纹出现，但未出现贯穿性裂纹，熄焦车衬板有明显磨损减薄，未出现磨穿情况，能满足生产需要。

实施例2

根据熄焦车图纸铸造熄焦车板，控制其成分，生产出的耐热铸钢板成分为，C0.24%、Si0.75%、Mn0.75%、S≤0.05%、P≤0.045%、Cr2.97%、V0.39%、Ti0.048%，其余为Fe。将该耐热铸钢板用于湿法熄焦车上，使用寿命达到3个月以上，过焦量达到20万吨以上，钢板边缘有裂纹出现，但未出现贯穿性裂纹和断裂情况，能满足生产需要。

实施例3

根据熄焦车图纸铸造熄焦车板，控制其成分，生产出的耐热铸钢板成分为，C0.20%、Si0.55%、Mn0.55%、S≤0.05%、P≤0.045%、Cr1.75%、V0.30%、Ti0.035%，其余为Fe。将该耐热铸钢板用于干法熄焦车上，使用寿命达到3.5个月以上，过焦量达到25万吨以上，钢板有一定变形，边缘有裂纹出现，但未出现断裂以及磨穿情况，能满足生产需要。

对比例1

根据实施例3的熄焦车图纸铸造熄焦车板，其材料采用现有的耐热铸钢ZG35Cr24Ni7SiN。将该耐热铸钢板用于干法熄焦车上，使用寿命为2个月，过焦量约20万吨，失效形式为高温焦炭冲击磨损下，衬板出现较严重的变形和贯穿性裂纹。

从实施例3和对比例1中可以清楚的看出，在同等条件下，使用本发明的耐热铸钢板制成的熄焦车衬板，其使用寿命比现有的ZG35Cr24Ni7SiN过焦量多5万吨以上，并且，本发明的耐热铸钢Cr含量低，且没有金属Ni，其成本大幅度降低。

Claims (5)

1.耐热铸钢，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：C0.15～0.25%、Si0.3～0.8%、Mn0.3～0.8%、Cr0.5～3.0%、V0.15～0.40%、Ti0.02～0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质S、P。

2.根据权利要求1所述的耐热铸钢，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：C0.16～0.24%、Si0.35～0.75%、Mn0.35～0.75%、Cr0.52～2.97%、V0.16～0.39%、Ti0.022～0.048%，其余为Fe及不可避免的杂质S、P。

3.根据权利要求2所述的耐热铸钢，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：C0.20%、Si0.55%、Mn0.55%、Cr1.75%、V0.30%、Ti0.035%，其余为Fe及不可避免的杂质S、P。

4.根据权利要求1-3任一项所述的耐热铸钢，其特征在于：所述S≤0.05%，P≤0.045%。

5.权利要求1-4中任一项所述的耐热铸钢在熄焦车中的应用。