CN109468539B - 一种耐热铸钢及生产方法 - Google Patents

一种耐热铸钢及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐热铸钢及生产方法，耐热铸钢按质量百分含量包括：C：0.25％～0.45％；Si：1.00％～2.50％；Mn：1.0％～2.0％；Cr：23％～25.5％；Ni：7％～8.5％；V：0.25％～0.50％；P≤0.04％；S≤0.03％；其余为Fe和不可避免的杂质。熔炼钢液的设备采用无芯中频感应电炉，电炉炉衬为打结式酸性炉衬；原料采用废钢和铁合金料。优点是：实现了中频感应电炉熔炼耐高温合金钢，与电弧炉相比合金元素收得率显著提高；采用消失模V法铸造，工艺出品率达80％。采用立式浇注，铸件实现自身补缩，冒口减小，提高了工艺出品率。

Description

一种耐热铸钢及生产方法
技术领域
本发明涉及铸钢领域，尤其涉及一种耐热铸钢及生产方法。
背景技术
热处理窑可用于高锰钢和合金钢轧辊等的热处理。在热处理窑使用中，热处理窑垫板是易损件，工作温度在1050℃左右，为减少更换频率、延长使用寿命、降低成本，根据现有生产条件，采用中频炉熔炼、消失模V法铸造工艺，设计制作一种耐高温热处理窑垫板。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种耐热铸钢及生产方法，该耐热铸钢适用于热处理窑垫板，解决热处理窑在使用过程中，垫板氧化烧损快、易开裂、使用寿命低的问题，降低生产成本。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种耐热铸钢，所述耐热铸钢按质量百分含量包括：
C：0.25％～0.45％；Si：1.00％～2.50％；Mn：1.0％～2.0％；Cr：23％～25.5％；Ni：7％～8.5％；V：0.25％～0.50％；P≤0.04％；S≤0.03％；其余为Fe和不可避免的杂质。
一种耐热铸钢的生产方法，包括以下步骤：
1)熔炼钢液的设备采用无芯中频感应电炉，电炉炉衬为打结式酸性炉衬；原料采用废钢和铁合金料；废钢选熔炼用非合金废钢，碳含量小于0.5％，镍、铬含量不大于0..3％磷、硫含量均不大于0.050％；
2)熔炼时，在炉膛底部加小块废钢料，小块废钢料上加铁合金料，铁合金料上面加中块废钢料，炉口边缘部位加大块废钢料，并在大块废钢料的缝隙中填塞小块废钢料；炉料装得紧凑，以利于透磁和导电；铁合金料配比均为高碳铬铁FeCr55C1000：0.8～1％.2％、低碳铬铁FeCr55C50：40％～40.4％、金属镍板Ni：7％～8.5％、高碳锰铁FeMn58：1.8～2.2％、钒铁FeV50-A：0.5～1％，其余为Fe；
3)1510-1530℃时进行脱磷操作，碱性造渣材料加入3％～3.5％，氧化铁皮加入1％～4％；在1580～1620℃下进行脱硫，碱性造渣材料加入2.5％～3％，炭粉和硅铁粉加入0.8％～1.2％；出钢温度≥1600℃，出钢时在钢包底加入铝进行终脱氧；
4)采用消失模V法铸造工艺，垫板为平板型铸件，面积0.2～0.8㎡，厚度30-80mm，浇注时为立式摆放，垫板间距离≥200mm，收得率达80％；
5)交货状态为铸态。
步骤2)中熔炼时金属镍板、高碳铬铁、低碳铬铁在装料时加入，高碳锰铁、钒铁在出钢前7～10min加入。
步骤3)所述的碱性造渣材料为石灰和氟石的混合物，二者的重量配比是石灰：氟石＝2:1～3:1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明实现了中频感应电炉熔炼耐高温合金钢，与电弧炉相比合金元素收得率显著提高，显著降低了成本；
2、本发明采用消失模V法铸造，工艺出品率达80％，高于水平放置砂型铸造60％的出品率。采用立式浇注，铸件实现自身补缩，冒口减小，提高了工艺出品率。
3、本发明在熔炼时加入少量钒铁，细化了晶粒，提高了高温强度，改善了热裂倾向。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
实施例1：
一种耐热铸钢，按质量百分含量包括：
C：0.30％～0.40％；Si：1.30％～2.00％；Mn：0.80％～1.50％；Cr：23％～25.5％；Ni：7％～8.5％；V：0.25％～0.50％；P≤0.04％；S≤0.03％；其余为Fe和不可避免的杂质。
耐热铸钢的生产方法，采用无芯中频感应电炉熔炼、消失模V法铸造工艺，具体生产步骤为：
1)熔炼钢液的设备为无芯中频感应电炉，电炉容量1000kg，额定功率630kW，感应圈电压1250V，频率900Hz，工作温度1600℃，电炉炉衬为打结式酸性炉衬；
2)熔炼时，在炉膛底部加小块废钢料，小块废钢料上加铁合金，上面加中块废钢料，炉口边缘部位加大块废钢料，并在大块废钢料的缝隙中填塞小块废钢料；炉料应装得紧，以利于透磁和导电；小块废钢料、中块废钢料、大块废钢料的配比(按重量计)均为高碳铬铁FeCr55C1000：1％、低碳铬铁FeCr55C50：40.2％、金属镍板Ni：7％、高碳锰铁FeMn58：2％、钒铁FeV50-A：1％，其余为Fe和不可避免的杂质；
配料后金属镍板、高碳铬铁、低碳铬铁在合金装料时加入，高碳锰铁、钒铁在出钢前7～10min加入；其中，高碳铬铁、低碳铬铁、高碳锰铁、钒铁也可选择其他牌号，但其效果要明显差于上述原料及配比。
3)1520℃时进行脱磷操作，扒除原有炉渣，加入氧化铁皮0.5％～1.5％(按重量计)，搅拌钢液，送电1～3min，升温至1540℃，加入碱性造渣材料(石灰：氟石＝3:1)加入3～3.5％，并送电3～5min，然后降温至1480℃左右，扒净炉渣再造酸性炉渣，完成脱磷；
在出钢前4～5min，1580～1620℃下进行脱硫，将配好的碱性造渣材料加入炉内，碱性造渣材料(石灰：氟石＝3:1)加入2.5～3％，送电2～3min，然后加入炭粉和硅铁粉加入1％，进行脱硫，并及时出钢；此操作提高了高温强度，改善了裂纹倾向；
出钢温度≥1600℃，出钢时在钢包底加入0.1％铝进行终脱氧；
4)采用消失模V法铸造工艺铸造垫板：垫板模型采用EPS泡沫板切割制作，涂料为水基涂料，涂刷烘干两遍；预先制作好水、冒口泡沫组件，模型埋箱时组装水、冒口；砂箱为五面抽气砂箱，砂箱顶面由塑料薄膜密封；造型合箱采用三维振实台，真空抽气固型及负压条件下浇注；型内抽气冷却30min打箱，带冷却至室温后，切割水冒口，清理打磨后获得轮廓清晰、尺寸公差等级较高的铸件产品；
垫板为平板铸件，面积0.2～0.8㎡，厚度45mm，浇注时为立式摆放，垫板间距离≥200mm，实际收得率达80％；耐热铸钢最终成分：C：0.28％，Si：1.70％，Mn：1.62％，Cr：23.6％，Ni：7.1％，P：0.021％，S：0.013％，其余为Fe；
5)因为垫板使用工况环境为高温，所以交货状态为铸态。
实施例2
耐热铸钢的生产方法，采用无芯中频感应电炉熔炼、消失模V法铸造工艺，具体生产步骤为：
1)熔炼钢液的设备为无芯中频感应电炉，电炉容量1000kg，额定功率630kW，感应圈电压1250V，频率900Hz，工作温度1600℃，电炉炉衬为打结式酸性炉衬；
2)熔炼时，在炉膛底部加小块废钢料，小块废钢料上加铁合金，上面加中块废钢料，炉口边缘部位加大块废钢料，并在大块废钢料的缝隙中填塞小块废钢料；炉料应装得紧，以利于透磁和导电；小块废钢料、中块废钢料、大块废钢料的配比(按重量计)均为高碳铬铁FeCr55C1000：0.9％、低碳铬铁FeCr55C50：40.1％、金属镍板Ni：7.5％、高碳锰铁FeMn58：1.9％、钒铁FeV50-A：0.8％，其余为Fe和不可避免的杂质；
配料后金属镍板、高碳铬铁、低碳铬铁在合金装料时加入，高碳锰铁、钒铁在出钢前8～9min加入；
3)1525℃时进行脱磷操作，扒除原有炉渣，加入氧化铁皮1％，搅拌钢液，送电1～3min，升温至1545℃，加入碱性造渣材料(石灰：氟石＝3:1)加入3％～3.5％，并送电3～5min，然后降温至1485℃左右，扒净炉渣再造酸性炉渣，完成脱磷；
在出钢前4～5min，1580～1620℃下进行脱硫，将配好的碱性造渣材料加入炉内，碱性造渣材料(石灰：氟石＝2:1)加入2.5％～3％，送电2～3min，然后加入炭粉和硅铁粉加入1％，进行脱硫，并及时出钢；此操作提高了高温强度，改善了裂纹倾向；
出钢温度≥1600℃，出钢时在钢包底加入0.1％铝进行终脱氧；
4)采用消失模V法铸造工艺铸造垫板：垫板模型采用EPS泡沫板切割制作，涂料为水基涂料，涂刷烘干两遍；预先制作好水、冒口泡沫组件，模型埋箱时组装水、冒口；砂箱为五面抽气砂箱，砂箱顶面由塑料薄膜密封；造型合箱采用三维振实台，真空抽气固型及负压条件下浇注；型内抽气冷却30min打箱，带冷却至室温后，切割水冒口，清理打磨后获得轮廓清晰、尺寸公差等级较高的铸件产品；
垫板为平板铸件，面积0.2～0.8㎡，厚度45mm，浇注时为立式摆放，垫板间吃砂量≥200mm，实际收得率达80％；耐热铸钢最终成分：C：0.38％，Si：1.00％，Mn：1.60％，Cr：24.1％，Ni：7.3％，P：0.021％，S：0.017％，其余为Fe；
5)因为垫板使用工况环境为高温，所以交货状态为铸态。
实施例3
耐热铸钢的生产方法，采用无芯中频感应电炉熔炼、消失模V法铸造工艺，具体生产步骤为：
1)熔炼钢液的设备为无芯中频感应电炉，电炉容量1000kg，额定功率630kW，感应圈电压1250V，频率900Hz，工作温度1600℃，电炉炉衬为打结式酸性炉衬；
2)熔炼时，在炉膛底部加小块废钢料，小块废钢料上加铁合金，上面加中块废钢料，炉口边缘部位加大块废钢料，并在大块废钢料的缝隙中填塞小块废钢料；炉料应装得紧，以利于透磁和导电；小块废钢料、中块废钢料、大块废钢料的配比(按重量计)均为高碳铬铁FeCr55C1000：1.2％、低碳铬铁FeCr55C50：40.4％、金属镍板Ni：8％、高碳锰铁FeMn58：2.2％、钒铁FeV50-A：0.8％，其余为Fe和不可避免的杂质；
配料后金属镍板、高碳铬铁、低碳铬铁在合金装料时加入，高碳锰铁、钒铁在出钢前7～10min加入；
3)1515℃时进行脱磷操作，扒除原有炉渣，加入氧化铁皮1.5％(按重量计)，搅拌钢液，送电1～3min，升温至1540℃，加入碱性造渣材料(石灰：氟石＝3:1)加入3～3.5％，并送电3～5min，然后降温至1480℃左右，扒净炉渣再造酸性炉渣，完成脱磷；
在出钢前4～5min，1600℃下进行脱硫，将配好的碱性造渣材料加入炉内，碱性造渣材料(石灰：氟石＝3:1)加入2.5～3％，送电2～3min，然后加入炭粉和硅铁粉加入1％，进行脱硫，并及时出钢；此操作提高了高温强度，改善了裂纹倾向；
出钢温度≥1600℃，出钢时在钢包底加入0.1％铝进行终脱氧；
4)采用消失模V法铸造工艺铸造垫板：垫板模型采用EPS泡沫板切割制作，涂料为水基涂料，涂刷烘干两遍；预先制作好水、冒口泡沫组件，模型埋箱时组装水、冒口；砂箱为五面抽气砂箱，砂箱顶面由塑料薄膜密封；造型合箱采用三维振实台，真空抽气固型及负压条件下浇注；型内抽气冷却30min打箱，带冷却至室温后，切割水冒口，清理打磨后获得轮廓清晰、尺寸公差等级较高的铸件产品；
垫板为平板铸件，面积0.2～0.8㎡，厚度45mm，浇注时为立式摆放，垫板间距离≥200mm，实际收得率达80％；耐热铸钢最终成分：C：0.43％，Si：1.01％，Mn：1.8％，Cr：23.7％，Ni：7.1％，P：0.028％，S：0.009％，其余为Fe；
5)因为垫板使用工况环境为高温，所以交货状态为铸态。
上述实施例中，小块料粒度＜80mm，中块料80～200mm，大块料＞200mm，铁合金料可根据实际情况选择，一般为80～120mm。

Claims (3)

1.一种耐热铸钢，其特征在于，所述耐热铸钢按质量百分含量包括：
C：0.25％～0.45％；Si：1.00％～2.50％；Mn：1.0％～2.0％；Cr：23％～25.5％；Ni：7％～8.5％；V：0.25％～0.50％；P≤0.04％；S≤0.03％；其余为Fe和不可避免的杂质；
耐热铸钢的生产方法，包括以下步骤：
1)熔炼钢液的设备采用无芯中频感应电炉，电炉炉衬为打结式酸性炉衬；原料采用废钢和铁合金料；废钢选熔炼用非合金废钢，碳含量小于0.5％，镍、铬含量不大于0.3％磷、硫含量均不大于0.050％；
2)熔炼时，在炉膛底部加小块废钢料，小块废钢料上加铁合金料，铁合金料上面加中块废钢料，炉口边缘部位加大块废钢料，并在大块废钢料的缝隙中填塞小块废钢料；炉料装得紧凑，以利于透磁和导电；铁合金料配比均为高碳铬铁FeCr55C1000：0.8～1％.2％、低碳铬铁FeCr55C50：40％～40.4％、金属镍板Ni：7％～8.5％、高碳锰铁FeMn58：1.8～2.2％、钒铁FeV50-A：0.5～1％，其余为Fe；
3)1510-1530℃时进行脱磷操作，碱性造渣材料加入3％～3.5％，氧化铁皮加入1％～4％；在1580～1620℃下进行脱硫，碱性造渣材料加入2.5％～3％，炭粉和硅铁粉加入0.8％～1.2％；出钢温度≥1600℃，出钢时在钢包底加入铝进行终脱氧；
4)采用消失模V法铸造工艺，垫板为平板型铸件，面积0.2～0.8㎡，厚度30-80mm，浇注时为立式摆放，垫板间距离≥200mm，收得率达80％；
5)交货状态为铸态。
2.根据权利要求1所述的一种耐热铸钢，其特征在于，步骤2)中熔炼时金属镍板、高碳铬铁、低碳铬铁在装料时加入，高碳锰铁、钒铁在出钢前7～10min加入。
3.根据权利要求1所述的一种耐热铸钢，其特征在于，步骤3)所述的碱性造渣材料为石灰和氟石的混合物，二者的重量配比是石灰：氟石＝2:1～3:1。
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