CN1058238A - 水泥窑冷却机箅板用的耐热铸钢 - Google Patents

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Abstract

一种水泥窑冷却机箅板用的耐热铸钢，其化学成 份(重量百分比)为：0.30～0.45％C、17～22％Cr、9～ 12％Ni、Si＜1％、Mn＜2％、0.7～2％W、0.8～ 2％Mo、0.4～0.6％Re(加入量)，其余是Fe；其铸态 组织为奥氏体加球状共晶碳化物。本发明具有优良 的抗热疲劳性和抗高温磨料磨损性，与现有技术相 比，箅板的使用寿命可提高一倍。

Description

本发明属于耐热合金钢，涉及一种水泥窑冷却机篦板用的耐热铸钢。
目前，制作水泥窑冷却机篦板大都采用普通炉用耐热铸钢，典型钢种为ACI的HH（Cr25-Hi13）和国产3Cr24Ni7SiNRe，其化学成份见表1。这类钢虽然具有900～1200℃的高温抗氧化性和良好的持久强度，但抗热疲劳性和抗高温磨料磨损性较差，因此用作水泥窑冷却机篦板寿命短。
日本专利JP61227154公开了一种水泥窑冷却机篦板用的Cr-Mn系耐热铸钢，其化学成份见表2。该专利中没有提供有关抗热疲劳性和抗高温磨料磨损性方面的测试数据，也没有实际使用寿命，而这两个性能是水泥窑篦板用钢最重要、最基本的性能，因为篦板的主要失效形式为热疲劳开裂和高温磨料磨损。
本发明的目的在于克服已有技术的不足、提供一种具有优良的抗热疲劳性和抗高温磨料磨损性的耐热铸钢，以提高水泥窑冷却机篦板的寿命。
钢的抗热疲劳性与抗高温磨料磨损性对化学成份和组织的要求存在矛盾，前者要求碳含量低、共晶碳化物数量少，而后者恰恰相反，因此，控制化学成份使钢同时具有水泥窑冷却机篦板所需要的抗热疲劳性和抗高温磨料磨损性是技术难关。
本发明针对抗热疲劳性与抗高温磨料磨损性对化学成份和组织的要求，相对于已有技术采取了以下措施：
1.降低Cr、Si含量，添加Re（稀土），以提高抗热疲劳性。
Cr含量降低，可降低钢中共晶碳化物数量，Si含量降低，可降低共晶碳化物数量和减少二次碳化物析出;添加Re，不仅能改变钢中共晶碳化物的形状，而且能改善二次碳化物的分布、强化晶界，细化枝晶，改善钢水流动性，减少显微缩松。化学成份使组织的这些变化能够提高钢的抗热疲劳性。
2.添加W、Mo，以提高抗高温磨料磨损性。
W、Mo能固溶于共晶碳化物和基体中，增加共晶碳化物的硬度和稳定性，提高基体的高温强度和硬度，因此可提高钢的抗高温磨料磨损性。
根据以上机理，本发明所提供的耐热钢为4Cr18Ni10WMoRe，其化学成份包括Fe、C、Cr、Ni、Si、Mn、W、Mo、Re（稀土），它们的重量百分比分别为：0.30～0.45%℃、17～22% Cr、9～12%Ni、Si＜1%、Mn＜2%、0.7～2%W、0.8～2%Mo、0.4～0.6%Re（加入量），其余是Fe。
本发明的熔炼和浇注工艺与一般铸钢相同，所要注意的是：钢水的出炉温度1590°～1610℃、浇注温度1490°～1530℃;采用立浇并在铸型中加有冷铁。
实施例：
本实施例中，各元素的重量百分比分别为：0.34%C、0.82%Si、0.33%Mn、20%Cr、9%Ni、1.2%W、1.2%Mo、0.5%Re（加入量），其余是Fe。铸型中安置有4块冷铁。熔炼、浇注工艺与一般铸钢相同，钢水的出炉温度为1600℃、浇注温度为1500℃，立浇。冷却后经退火或时效即可使用。其铸态组织为奥氏体加共晶碳化物，共晶碳化物呈孤立球状，分布在晶界和枝晶间。其铸态试样的拉伸性能如表3、冲击韧性如表4、热疲劳性能如表5、高温磨料磨损性能如表6、使用寿命如表7。
表1.HH钢和3Cr24Ni7SiNRe的化学成分（重量%）
钢  号 化学成份
C Si Mn Cr Ni N Re(加入量) Fe
HH钢 0.20／0.50 ≤2.00 ≤2.00 24／28 11／14 其余
3Cr24Ni7SiNRe 0.30／0.40 1.3／2.0 ≤2.0 23／26.0 7.0／8.5 0.20／0.30 0.20／0.30 其余
表2.日本专利JP61227154所公开的Cr-Mn系耐热铸钢化学成份 （重量%）
C Si Mn Cr Ni Nb N Fe
0.2～0.7 0.3～2 8～25 12～30 ＜5 0.3～2.5 0.05～0.7 其余
表3.本发明钢的拉伸性能
Figure 901058505_IMG1
表4.本发明钢的冲击韧性（梅氏）
温度 常温 400℃ 600℃ 800℃
冲击值（J/cm2） 171 211 143 218
表5.几种钢的热疲劳性能-热疲劳裂纹长度mm
表6.几种钢的高温磨料磨损性能
试验条件 压力：2.5kg
Figure 901058505_IMG3
cm2、磨损距离：28.5m
磨料：80目玻璃砂纸  磨损失重mg
Figure 901058505_IMG4
表7.几种钢使用寿命
钢    种 篦板数量（块） 平均寿命（天）
4Cr18Ni10WMoRe 9 305
HH  钢 5 141.2
3Cr24Ni7SiNRe 5 141.2
从实施例中的测试数据可以看出，本发明与现有技术相比，抗热疲劳性和抗高温磨料磨损性大幅度提高，使用寿命增长一倍。若以一座水泥窑计算，每年可节省篦板184块，折合人民币71000元;节约合金元素，折合人民币50000元;节约检修费，折合人民币16000元。共计可节约人民币137000元。

Claims (2)

1、一种水泥窑冷却机篦板用的耐热铸钢，化学成份包括Fe、C、Cr、NiSi、Mn，其特征在于还包括W、Mo、Re(稀土)，它们的重量百分比分别为：0.30～0.45%C、17～22%Cr、9～12%Ni、Si＜1%、Mn＜2%、0.7～2%W、0.8～2%Mo、0.4～0.6%Re(加入量)，其余是Fe。
2、根据权利要求1所述的耐热铸钢，其特征在于铸态组织为奥氏体加共晶碳化物，共晶碳化物呈弧立球状，分布在晶界和枝晶间。
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