CN106011337A - 一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身，所述的罐身为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成：C：3.4‑3.6％；Si：1.8‑2.2％；Mn：0.60‑0.80％；Cr：2.0‑2.2％；Mo：0.35‑0.60％；P＜0.03％；S：0.08‑0.10％；Re：0.02‑0.03％，余量铁。本发明的目的在于提供一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，该渣罐导热性好、抗高温抗氧化性强、耐热疲劳好，使用寿命明显提升，本发明还公开了该钢厂渣罐的制备方法。

Description

一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐及其制备方法
技术领域
本发明涉及铸铁生产用渣罐领域，具体地说是一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐及其制备方法。
背景技术
钢厂用来装钢渣的大型渣罐，是一个消耗型易损件，通常是用碳钢整体铸造。由于钢渣的温度一般在920--1340℃，所以渣罐氧化严重，而渣罐底部因钢渣的反复的急冷急热，渣罐内壁就会出现龟裂，当裂纹较多较深时，因钢渣粘附渣罐，使渣罐倒不完渣，从而使渣罐失效报废。另外，钢的导热率是25W/m·K，耐热铸铁导热率是45--53W/m·K，可见钢的导热率仅为铸铁导热率的50％；所以铸钢渣罐因里外温差大，虽然钢的韧性好，但因导热差而更容易产生裂纹。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，该渣罐导热性好、抗高温抗氧化性强、耐热疲劳好，使用寿命明显提升，本发明还公开了该钢厂渣罐的制备方法。
本发明的具体的技术方案为：一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身，所述的罐身为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成：C：3.4-3.6％；Si：1.8-2.2％；Mn：0.60-0.80％；Cr：2.0-2.2％；Mo：0.35-0.60％；P＜0.03％；S：0.08-0.10％；Re：0.02-0.03％，余量铁。
在上述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐中，所述的罐身上还设有吊耳，所述的吊耳为碳钢镶铸；所述的吊耳由以下重量百分比组分组成：C：0.18-0.22％；Si：0.35-0.45％；Mn：0.30-0.55％；P＜0.035％；S：＜0.035％，余量铁。
在上述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐中，所述的吊耳抗拉强度550MPa，屈服强度345MPa，延伸率40％。
在上述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐中，所述的罐身的底部设有渣罐支座。
同时，本发明还提供上述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐的制备方法，将各原料组分按照比例采用中频电炉熔炼，在1440-1450℃孕育，孕育剂为含RE的稀土合金，在1380-1390℃浇铸入已备好的铸型内，并在砂型内保温；其中，吊耳预埋在树脂砂砂芯内，通过组芯树脂砂造型。
需要说明的是：中频电炉是环保型铁液熔化设备，是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至10KHZ)的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属炉料，在金属炉料中产生很大的涡流，从而将金属炉料熔化成液态。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本渣罐由于充分利用了耐热铸铁导热性好、抗高温抗氧化性强、耐热疲劳好的特点，使用寿命大大优于以前整体铸造的铸钢渣罐。而且耐热铸铁的生产成本低于铸钢，耐热铸铁表面粗糙度远优于铸钢渣罐。
新型渣罐的研发成功，因耐热铸铁的渣罐使用寿命大幅延长，减少了钢厂渣罐的更换次数，使钢厂所用大型渣罐的成本降低，充分实现了节能增效。
本发明基于耐热铸铁的特性，通过镶嵌高韧性低碳钢耳轴，使耐热铸铁的抗氧化、耐热腐蚀、抗龟裂的优越特性和碳钢吊耳的强韧性完美配合，成功的解决了钢厂大型渣罐消耗较快的问题，节约了生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1的腐蚀前石墨形态金相图；
图3为本发明实施例1的腐蚀后基体组织金相图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
如图1、2和3所示，一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身1，所述的罐身1为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成：C：3.4％；Si：1.8％；Mn：0.80％；Cr：2.0％；Mo：0.60％；P＜0.03％；S：0.08％；Re：0.03％，余量铁。
所述的罐身上还设有吊耳2，所述的吊耳2为碳钢镶铸；所述的吊耳2由以下重量百分比组分组成：C：0.22％；Si：0.35％；Mn：0.55％；P＜0.035％；S：＜0.035％，余量铁，所述的吊耳抗拉强度550MPa，屈服强度345MPa，延伸率40％。
此外，所述的罐身1的底部设有渣罐支座3。
其制备方法具体为：
渣灌的模具采用东北松木质实样，造型材料：呋喃树脂砂，各加入量比例是呋喃树脂：固化剂：砂＝1.3:0.78:100，树脂砂6小时后的抗拉强度为：2.0MPa。吊耳预埋在树脂砂砂芯内，通过组芯树脂砂造型。采用中频电炉熔炼，100％汽车边角料+3.71％优质增碳剂合成铸铁熔炼45分钟，熔化过程加入0.7％锰铁、4％铬铁、1.0％钼铁、2.2％硅铁、0.15％硫化铁达到如上的相应成分范围，铁液在1440-1450℃出水孕育处理，孕育剂为：稀土合金(稀土(RE)含量：3.1％-3.5％)，加入量：0.4％，然后在1380-1390℃浇铸入已备好的砂型内，并在砂型内保温：72小时。砂型、树脂砂芯的材料全部是呋喃树脂+固化剂+砂按比例1.3：:0.78:100混制而成。砂型是指渣灌的成型方法，树脂砂砂芯是砂型的一部分，组芯是造型的方法。
汽车边角料成分(％)：C：0.1-0.2，Si：0.05-0.20，Mn：0.3-0.5，P≤0.020，S≤0.015
余Fe
优质增碳剂成分(％)：固定碳：99，灰分：0.5，挥发份:0.5，含硫量：0.020
铬铁的成分(％)：Cr：52-57，C≤10，Si≤5.0，P≤0.030，S≤0.030，余Fe
钼铁的成分(％)：Mo：55-60，C≤0.20，Si≤1.5，P≤0.10，S≤0.15，余Fe
锰铁的成分(％):Mn：60-65，C≤7.0，Si≤2.0，P≤0.40，S≤0.03，余Fe
硅铁的成分(％)：Si：72-77，Al≤1.5，余Fe
硫化铁的成分(％)：S：45-55，余Fe
本实施例的罐身化学成份设计目的：
(1)碳(C)：碳量在3.4-3.6％，是因为碳在基体组织中，是以片状晶体石墨存在的，石墨的导热率是60W/m·K，而钢材的导热率是25W/m·K，由此可见，提高碳量，即增加石墨含量，有利于增加罐身的导热率，使罐身在急冷急热过程中，温度差减少。
(2)硅(Si):硅有促进石墨化的作用，硅铁加入铁水中，有强烈的孕育作用。因为罐身是含铬、钼的碳化物元素，加硅铁强化孕育，有利于减少铬、钼的碳化物，使铬、钼尽量多的溶入基体组织中。其次，硅在铁水中，本身就有抗氧化性。
(3)铬(Cr)、钼(Mo)：加入铬、钼元素，铬提高了基体组织的电极电位，使铸铁提高了耐腐蚀性；而更为重要的是，铬形成三氧化二铬(Cr2O3)；Cr2O3是致密的钝化膜，这层钝化膜均匀的包覆在铸件的表面，阻止了氧原子向铸铁内部的渗入，使罐身在高温下有了很强抗氧化性。钼的作用和铬类似，但钼形成的Mo2O3钝化膜，比Cr2O3钝化膜更牢固，高温抗氧化性更强，而且Mo2O3钝化膜，能耐含硫离子、氯离子的气体或液体的腐蚀。
(4)磷(P):磷在铸铁中容易形成低熔点的三元磷共晶，降低耐热铸铁的热强性，是需要严格控制的有害元素。
(5)微量稀土元素：稀土化学性质极为活泼，稀土和一些有害元素形成化合物，可以降低或消除有害元素的影响，使耐热铸铁有更好的使用寿命。
(6)硫(S)元素：首先，硫化物可以作为石墨晶核，其次，硫增加碳原子的选择性吸附，使石墨成片状，而片状石墨有更好的导热性，但硫过高，会增加脆性，所以硫控制在0.08-0.10％。
其腐蚀前石墨形态金相图如图2(100倍)，金相组织：石墨形态为粗片状A型石墨，优点：石墨比较粗、厚，两端较钝，接近蠕虫状石墨，分布不规律，有利于抗高温氧化性，提高耐热疲劳性能。
其图3为罐身腐蚀后基体组织金相(100倍)，金相组织：为A型石墨珠光体数量：85％，形状：细片状，碳化物数量：1.0％。优点在于：Cr：2.0-2.2％，在这种含量内并没有形成较多的碳化物，而是形成Cr2O3。珠光体呈细片状、分布均匀，对导热性有良好的促进作用。
实施例2
如图1和2所示，一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身1，所述的罐身1为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成：C：3.6％；Si：2.2％；Mn：0.6％；Cr：2.2％；Mo：0.35％；P＜0.03％；S：0.1％；Re：0.02％，余量铁。
所述的罐身上还设有吊耳2，所述的吊耳2为碳钢镶铸；所述的吊耳2由以下重量百分比组分组成：C：0.18％；Si：0.45％；Mn：0.3％；P＜0.035％；S：＜0.035％，余量铁。
此外，所述的罐身1的底部设有渣罐支座3。
其制备方法具体为：
渣灌的模具采用东北松木质实样，造型材料：呋喃树脂砂，各加入量比例是呋喃树脂：固化剂：砂＝1.3:0.78:100，树脂砂6小时后的抗拉强度为：2.0MPa。吊耳预埋在树脂砂砂芯内，通过组芯树脂砂造型。采用中频电炉熔炼，100％汽车边角料+3.93％优质增碳剂合成铸铁熔炼45分钟，熔化过程加入0.36％锰铁、4.2％铬铁、0.60％钼铁、2.81％硅铁、0.17％硫化铁(均为重量百分比)达到上述的相应成分范围，铁液在1440-1450℃出水孕育处理，孕育剂为：稀土合金(稀土(RE)含量：3.1％-3.5％)，加入量：0.4％，然后在1380-1390℃浇铸入已备好的砂型内，并在砂型内保温：72小时。
汽车边角料成分(％)：C：0.1-0.2，Si：0.05-0.20，Mn：0.3-0.5，P≤0.020，S≤0.015
余Fe
优质增碳剂成分(％)：固定碳：99，灰分：0.5，挥发份:0.5，含硫量：0.020
铬铁的成分(％)：Cr：52-57，C≤10，Si≤5.0，P≤0.030，S≤0.030，余Fe
钼铁的成分(％)：Mo：55-60，C≤0.20，Si≤1.5，P≤0.10，S≤0.15，余Fe
锰铁的成分(％):Mn：60-65，C≤7.0，Si≤2.0，P≤0.40，S≤0.03，余Fe
硅铁的成分(％)：Si：72-77，Al≤1.5，余Fe
硫化铁的成分(％)：S：45-55，余Fe
实施例3
如图1和2所示，一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身1，所述的罐身1为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成：C：3.5％；Si：2.0％；Mn：0.7％；Cr：2.1％；Mo：0.5％；P＜0.03％；S：0.09％；Re：0.025％，余量铁。
所述的罐身上还设有吊耳2，所述的吊耳2为碳钢镶铸；所述的吊耳2由以下重量百分比组分组成：C：0.2％；Si：0.4％；Mn：0.45％；P＜0.035％；S：＜0.035％，余量铁。
此外，所述的罐身1的底部设有渣罐支座3。
其制备方法具体为：
渣灌的模具采用东北松木质实样，造型材料：呋喃树脂砂，各加入量比例是呋喃树脂：固化剂：砂＝1.3:0.78:100，树脂砂6小时后的抗拉强度为：2.0MPa。吊耳预埋在树脂砂砂芯内，通过组芯树脂砂造型。采用中频电炉熔炼，100％汽车边角料+3.82％优质增碳剂合成铸铁熔炼45分钟，熔化过程加入0.52％锰铁、4.1％铬铁、0.88％钼铁、2.46％硅铁、0.16％硫化铁达到如上述的相应成分范围，铁液在1440-1450℃出水孕育处理，孕育剂为：稀土合金(稀土(RE)含量：3.1％-3.5％)，加入量：0.4％，然后在1380-1390℃浇铸入已备好的砂型内，并在砂型内保温：72小时。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身，其特征在于，所述的罐身为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成：C：3.4-3.6％；Si：1.8-2.2％；Mn：0.60-0.80％；Cr：2.0-2.2％；Mo：0.35-0.60％；P＜0.03％；S：0.08-0.10％；Re：0.02-0.03％，余量铁以及不可除去杂质。
2.根据权利要求1所述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，其特征在于，所述的罐身上还设有吊耳，所述的吊耳为碳钢镶铸；所述的吊耳由以下重量百分比组分组成：C：0.18-0.22％；Si：0.35-0.45％；Mn：0.30-0.55％；P＜0.035％；S：＜0.035％，余量铁以及不可除去杂质。
3.根据权利要求2所述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，其特征在于，所述的吊耳抗拉强度550MPa，屈服强度345MPa，延伸率40％。
4.根据权利要求1所述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，其特征在于，所述的罐身的底部设有渣罐支座。
5.一种如权利要求1至4任一所述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐的制备方法，其特征在于，将各原料组分按照比例采用中频电炉熔炼，在1440-1450℃孕育处理，孕育剂为含RE的稀土合金，在1380-1390℃浇铸入已备好的砂型内，并在砂型内保温；其中，吊耳预埋在树脂砂砂芯内，通过组芯树脂砂造型。
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