CN108531831B - 炉篦条用多元合金化高铬铸钢的材料和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及合金及其生产方法技术领域，具体是指炉篦条用多元合金化高铬铸钢的材料和方法，其化学成分包括C：1.3‑2.0、Si：0.8‑1.5、Mn：1.2‑2.0、P≤0.04S、≤0.04、Cr：24‑29、Ni：0.8‑1.80、Mo：0.6‑1.50、AL：0.01‑0.035、V：0.10‑0.30、Nb：0.02‑0.05、N：0.10‑0.22、W：0.01‑0.2、Co：0.015‑0.10、余量为Fe及不可避免的杂质，高性能轻量化炉篦条，兼顾耐高温、耐磨损、抗氧化和热疲劳等性能，同时可以用于300㎡以下烧结机提高炉篦条使用寿命降低综合成本，提高产品的质量。

Description

炉篦条用多元合金化高铬铸钢的材料和方法

技术领域

本发明涉及合金及其生产方法技术领域，具体是指炉篦条用多元合金化高铬铸钢的材料和方法。

背景技术

我国钢铁冶金经过几十年的发展已经发展规模以上，高炉的容量也由几十立方发展到四五千立方超大容量高炉，给炼铁配套的烧结机由十几平方发展到100-200平方再到400-600平方大型烧结机，目前基本与国外单台烧结机面积接近并领先。作为烧结机的必须消耗最大的备件烧结机炉篦条在材质和结构上具备以下的发展趋势：

第一阶段不断适应早期烧结机烧结面积小尺寸小、料层薄，烧结温度较低，对蓖条要求较低,且当时电炉设备及供电不足，炉篦条主要采用普通铸铁、中硅耐热铸铁蓖条、耐热球铁蓖条使用寿命在3个月至1年左右。

第二阶段为满足烧结机提高蓖条使用寿命,满足钢铁400-2000立方高炉发展要求，对标日本第三代高铬耐热铸钢，在100-280平米烧结机相继开发了中铬（Cr16-20）、高铬(Cr20-24)合金铸铁和高铬铸钢材质的炉篦条，使用寿命在10个月到1-2年。

第三阶段伴随进一步提高烧结利用率、台时产量，加大料层厚度、强化烧结、利用钢铁冶金自循环含铁物料和除尘灰，台车面积升级到400-600平米，对炉篦条强度、耐热性、防粘结等方面提出更高的要求，材质选择上采取降碳提铬的高铬铸钢材质成为主要选择材质，每吨烧结矿消耗炉篦条在9-15g；并随能源结构调整和优化，吨烧结矿的能源消耗和备件消耗需要进一步降低，在结构上进行轻量化设计成为减少消耗的必然；为保证生产顺行和降低烧结综合生产成本，烧结机连续运行时间逐渐提高，这要求炉篦条使用寿命要求上2-3年，并提出寿命进行预测便于检修和成本综合控制。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供炉篦条用多元合金化高铬铸钢的材料和方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为炉篦条用多元合金化高铬铸钢的材料，其特征在于：以元素质量百分比计，其化学成分包括C：1.3-2.0、Si：0.8-1.5、Mn：1.2-2.0、P≤0.04、S≤0.04、Cr：24-29、Ni：0.8-1.80、Mo：0.6-1.50、AL：0.01-0.035、V：0.10-0.30、Nb：0.02-0.05、N：0.10-0.22、W：0.01-0.2、Co：0.015-0.10、余量为Fe及不可避免的杂质；炉篦条用多元合金化高铬铸钢的方法，包括以下步骤：

（1）：采用中频感应炉进行熔炼，按照配比熔炼过程加入废钢、铸造生铁、锰铁、硅铁、钨铁、含镍生铁，其中含镍生铁采用红土镍矿还原生产的中高镍生铁，其中含有原料中自带的Co元素；

在1吨中频感应炉具体的配料比例如下：

含碳量3-6%、铬含量58-68%的铬铁配料比例在45-50%，含镍量10-30%和钴含量在0.1-0.50%的含镍生铁配料比例为8-15%；废钢比例在30-40%，含50-65%锰的锰铁配料比例1.0-2.5%；含硅70-75的硅铁配料比例1-2.0%；含钨量68-80%的钨铁配料比例0.02-0.30%；炼钢用铸造生铁L08的配料比例为5-8%，最终各配料比例之和为100%；

（2）：熔炼温度达到1550-1620℃，加入硅钙或稀土进行钢水净化，具体加入量为配料炉料的0.10-0.15%；再加入配料比例0.05-0.12%铝线配料比例0.05-0.15%的铌铁、配料比例0.5-1.5%钒铁进行多元复合合金化，最终成分控制在所述的元素质量百分比控制范围内；

（3）：铸造工艺采用消失模生产工艺，铸造过程中篦条采用大头向下，篦条间隔在40-60mm；

（4）：篦条承重表面刷带有合金化的涂料，涂料主要以SiC为主；

（5）：浇注过程控制浇注温度1500-1540℃，浇注过程采用振幅小于0.2mm振动频率1000赫兹以上的振动，实现边浇边振，负压保持在0.04MPa以上；

（6）：浇注完毕保持真空10 min，停止抽真空，浇注1.5-2小时内翻箱，将热态炉篦条调至冷风吹风机前快速风冷至350℃以下；

（7）：将铸件加热到1000-1050℃加热1.5-2.0h空冷，并在校直台上热校，热校再350-450℃进行3-5h的稳定化处理。

本发明具有如下优点：高性能轻量化炉篦条，兼顾耐高温、耐磨损、抗氧化和热疲劳等性能，同时可以用于300㎡以下烧结机提高炉篦条使用寿命降低综合成本，提高产品的质量。

具体实施方式

下面本发明炉篦条用多元合金化高铬铸钢的材料和方法做进一步的详细说明。

以元素质量百分比计，其化学成分包括C：1.3-2.0、Si：0.8-1.5、Mn：1.2-2.0、P≤0.04、S≤0.04、Cr：24-29、Ni：0.8-1.80、Mo：0.6-1.50、AL：0.01-0.035、V：0.10-0.30、Nb：0.02-0.05、N：0.10-0.22、W：0.01-0.2、Co：0.015-0.10、余量为Fe及不可避免的杂质；炉篦条用多元合金化高铬铸钢的方法，包括以下步骤：

（1）：采用中频感应炉进行熔炼，按照配比熔炼过程加入废钢、铸造生铁、锰铁、硅铁、钨铁、含镍生铁，其中含镍生铁采用红土镍矿还原生产的中高镍生铁，其中含有原料中自带的Co元素；

在1吨中频感应炉具体的配料比例如下：

含碳量3-6%、铬含量58-68%的铬铁配料比例在45-50%，含镍量10-30%和钴含量在0.1-0.50%的含镍生铁配料比例为8-15%；废钢比例在30-40%，含50-65%锰的锰铁配料比例1.0-2.5%；含硅70-75的硅铁配料比例1-2.0%；含钨量68-80%的钨铁配料比例0.02-0.30%；炼钢用铸造生铁L08的配料比例为5-8%；最终各配料比例之和为100%；

（2）：熔炼温度达到1550-1620℃，加入硅钙或稀土进行钢水净化，具体加入量为配料炉料的0.10-0.15%；再加入配料比例0.05-0.12%铝线配料比例0.05-0.15%的铌铁、配料比例0.5-1.5%钒铁进行多元复合合金化，最终成分控制在所述的元素质量百分比控制范围内；

（3）：铸造工艺采用消失模生产工艺，铸造过程中篦条采用大头向下，篦条间隔在40-60mm；

（4）：篦条承重表面刷带有合金化的涂料，涂料主要以SiC为主；

（5）：浇注过程控制浇注温度1500-1540℃，浇注过程采用振幅小于0.2mm振动频率1000赫兹以上的振动，实现边浇边振，负压保持在0.04MPa以上；

（6）：浇注完毕保持真空10 min，停止抽真空，浇注1.5-2小时内翻箱，将热态炉篦条调至冷风吹风机前快速风冷至350℃以下；

（7）：将铸件加热到1000-1050℃加热1.5-2.0h空冷，并在校直台上热校，热校再350-450℃进行3-5h的稳定化处理。

铬含量确定：为满足强化烧结发展技术要求，满足烧结温度1000℃的铬含量控制在24%以上，当铬含量超过29以上会产生抗高温氧化性提升较慢钢水质量控制难，控制铬含量在24-29%。

碳含量控制：采取高碳后碳与铬形成M23C6型碳化物，降低基体的强度和耐高温性能，碳高后材料脆性增加，抗折断性差，控制C1.3-2.0。

硅含量：硅含量高于1.5后材料的脆性增加，炉篦条容易发生低温和高温脆断，为保证良好的脱氧应有较高的硅含量，控制在0.8-1.50。

锰含量：提高锰含量可以提高强度，并能控制硫高时的硫化物夹杂缺陷；适当提高锰含量可以提高氮元素的固溶量，提高高温奥氏体组织中氮固溶从而提高材料的高温强度，控制在1.2-2.0。

铝含量控制：为提高铸造钢水的洁净度，采取强脱氧剂铝进行强制脱氧提高铸造钢水的洁净度，过高的铝含量会与高铬形成脆性的铬铝化合物并伴随晶粒粗大，材料脆性增加。

铌含量：铌是细化晶粒的合金化元素，在与铝同时作用时采取微合金化就可以起到细化晶粒的作用，控制在0.02-0.05。

镍元素和钴：镍元素提高高铬铸钢的韧性和高温性能，但成本较高加入量总控制在0.8-1.8；目前红土镍矿生产的镍铁中镍含量在10-30%，与镍矿伴生的钴金属也还原到镍铁中，固含量在0.10-0.50之间，即使含量较低加入钴可以显著提高材料的淬透性和强度。

氮元素：高铬炉篦条铸态组织控制上得到奥氏体为主的组织，加入0.10-0.20的氮含量可以提高强度和韧性，但较高时氮的形成较多的氮化物脆性相降低材料性能。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.炉篦条用多元合金化高铬铸钢的材料，其特征在于：以元素质量百分比计，其化学成分包括C：1.3-2.0、Si：0.8-1.5、Mn：1.2-2.0、P≤0.04、S≤0.04、Cr：24-29、Ni：0.8-1.80、Mo：0.6-1.50、AL：0.01-0.035、V：0.10-0.30、Nb：0.02-0.05、N：0.10-0.22、W：0.01-0.2、Co：0.015-0.10、余量为Fe及不可避免的杂质；炉篦条用多元合金化高铬铸钢的方法，包括以下步骤：

（1）：采用中频感应炉进行熔炼，按照配比熔炼过程加入废钢、铸造生铁、锰铁、硅铁、钨铁、含镍生铁，其中含镍生铁采用红土镍矿还原生产的中高镍生铁，其中含有原料中自带的Co元素；

在1吨中频感应炉具体的配料比例如下：

含碳量3-6%、铬含量58-68%的铬铁配料比例在45-50%，含镍量10-30%和钴含量在0.1-0.50%的含镍生铁配料比例为8-15%；废钢比例在30-40%，含50-65%锰的锰铁配料比例1.0-2.5%；含硅70-75的硅铁配料比例1-2.0%；含钨量68-80%的钨铁配料比例0.02-0.30%；炼钢用铸造生铁L08的配料比例为5-8%；最终各配料比例之和为100%；

（2）：熔炼温度达到1550-1620℃，加入硅钙或稀土进行钢水净化，具体加入量为配料炉料的0.10-0.15%；再加入配料比例0.05-0.12%铝线配料比例0.05-0.15%的铌铁、配料比例0.5-1.5%钒铁进行多元复合合金化，最终成分控制在所述的元素质量百分比控制范围内；

（3）：铸造工艺采用消失模生产工艺，铸造过程中篦条采用大头向下，篦条间隔在40-60mm；

（4）：篦条承重表面刷带有合金化的涂料，涂料主要以SiC为主；

（5）：浇注过程控制浇注温度1500-1540℃，浇注过程采用振幅小于0.2mm振动频率1000赫兹以上的振动，实现边浇边振，负压保持在0.04MPa以上；

（6）：浇注完毕保持真空10 min，停止抽真空，浇注1.5-2小时内翻箱，将热态炉篦条调至冷风吹风机前快速风冷至350℃以下；

（7）：将铸件加热到1000-1050℃加热1.5-2.0h空冷，并在校直台上热校，热校在 350-450℃进行3-5h的稳定化处理。