CN111074065A - 一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，属于铁矿石的烧结设备技术领域。本发明的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6‑1.7，Si＝0.5‑1.0，Mn＝0.5‑1.0，Cr＝25‑27，Ni＝0.6‑1.2，Mo＝0.2‑0.6，Ti＝0.05‑0.10，P≤0.03，其余为Fe，并使用覆膜砂工艺铸造成烧结机台车篦条，通过优化篦条用钢成分、改进篦条生产工艺，从而提高篦条的耐高温氧化性、抗高温热疲劳性以及耐磨性，达到延长篦条使用寿命、降低生产成本的目的。

Description

一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺

技术领域

本发明涉及铁矿石的烧结设备技术领域，更具体地说是一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺。

背景技术

炼铁烧结生产过程中，需要将铁矿原料配料并混匀制粒，混合料由圆辊给料机及九辊均匀地铺在烧结机台车上，通过驱动装置使使台车向机尾方向移动。当台车运行至点火器时，台车上的混合料中的焦粉被点燃，在抽风条件下，混合料从表面垂直向下烧结。当台车运行至机尾时，烧结过程即完成。台车作为烧结机的主要构成部分，其使用寿命直接影响烧结机的密封效果、作业效率、产量以及生产成本。篦条作为烧结机台车上的易损用件，其质量、性能直接影响烧结矿的生产成本以及烧结机设备的作业率。

篦条作为烧结机台车上的易损用件，其质量、性能直接影响烧结矿的生产成本以及烧结机设备的作业率。篦条安装在台车上，工作在反复循环的加热、冷却、撞击、磨损等恶劣条件下，表面逐渐被氧化、变形、开裂而最终失效。这就要求篦条必须具有良好的组织稳定性、较高的机械强度、优异的抵抗高温热变形和热疲劳性能以及高温抗氧化性能。目前，钢铁企业所使用的烧结机台车篦条材料存在种类繁多、消耗量大、使用寿命短等特点。

如申请公布号为：CN108955258A、申请公布日为：2018年12月7日的中国专利，针对烧结机生产过程中烧结台车炉篦条易烧损使用寿命短及炉篦条板结问题，提供了一种钢铁生产烧结机炉篦条，通过对炉篦条的材质及结构型式改变，从而改善炉篦条的易烧损及易板结问题；由于该专利虽对篦条的材质及结构型式做出相应改变，但并未考虑其加工工艺对篦条生产的影响，因此不能有效解决篦条的氧化膜脱落及高温断裂等问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中安装在烧结机台车上的篦条，其工作环境恶劣，易出现篦条表面逐渐被氧化、变形、开裂等缺陷，最终失效；本发明提供一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，通过优化篦条用钢成分、改进篦条生产工艺，从而提高篦条的耐高温氧化性、抗高温热疲劳性以及耐磨性，达到延长篦条使用寿命、降低生产成本的目的。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6-1.7，Si＝0.5-1.0，Mn＝0.5-1.0，Cr＝25-27，Ni＝0.6-1.2，Mo＝0.2-0.6，Ti＝0.05-0.10，P≤0.03，其余为Fe；烧结机台车篦条用材料的耐高温氧化性、抗高温热疲劳性、耐磨性等性能要求越来越高，多元合金化高铬合金铸铁材料成为主要发展趋势。合金元素对于高铬合金铸铁具有重要作用，Cr的加入使合金外表层在高温作用下生成一层致密的Cr₂O₃保护膜，阻止或延缓合金的氧化过程由外部氧化转向内部氧化，并对裂纹有修复能力，铬含量越高，修复能力越强；Ti是强碳化物形成元素，生成的TiC能够细化基体组织，并改善碳化物形状和分布。

进一步的技术方案，所述篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6-1.7，Si＝0.5-1.0，Mn＝0.5-1.0，Cr＝25-27，Ni＝0.6-0.8，Mo＝0.2-0.3，Ti＝0.05-0.10，P≤0.03，其余为Fe；Ni是一种非碳化物形成元素，固溶于基体提高基体的高温强度和热疲劳强度，并能提高基体组织的高温耐蚀性和高温耐磨性，此外还能在一定程度上提高抗氧化能力。

进一步的技术方案，所述篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6-1.7，Si＝0.5-1.0，Mn＝0.5-1.0，Cr＝25-27，Ni＝0.9-1.2，Mo＝0.4-0.6，Ti＝0.05-0.10，P≤0.03，其余为Fe；Mo是强碳化物形成元素，可以改变碳化物析出和分布，提高硬度和耐磨性能；此外，还能提高共析转变温度，推迟奥氏体转变的孕育期，使连续冷却曲线右移，显著降低临界冷却速度；同时，强化奥氏体脱稳反应，有效提高马氏体转变点Ms，有效提高淬透性。

进一步的技术方案，篦条采用覆膜砂铸造工艺生产，显著提高了篦条表面光洁度、减少夹杂量，提高耐氧化性、抗高温热疲劳性以及耐磨性，避免篦条出现氧化膜脱落及高温断裂等现象，显著提高篦条的使用寿命，降低更换周期，提高生产效率，减少企业生产成本；所述覆膜砂铸造工艺步骤如下：

步骤一、制作覆膜砂：造型前在砂粒表面覆盖一层固体树脂膜的型砂或芯砂，使用热法工艺处理，再经冷却、破碎、筛分得覆膜砂；

步骤二、制作模具：将成型后的模具制成为一模两件的方形结构，所述模具内表面分别设置有平铺的篦条铸件型腔、浇道和出气孔；

步骤三、组装固定：将制作完成的模具自下而上固定安装在定位架上，并通过定位锁扣连接固定；

步骤四、浇注：将钢水沿模具浇注口浇注，钢水经浇道流入模具内部的型腔，浇注温度1480℃-1500℃。

进一步的技术方案，所述覆膜砂选用酚醛树脂砂，以保证覆膜砂细腻、粘结力强且不易掉砂，从而使得铸件轮廓清晰、尺寸精度高，有效减少夹砂、气孔、缩孔等铸造缺陷，降低废品率，提高生产效率。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，Cr的加入使合金外表层在高温作用下生成一层致密的Cr₂O₃保护膜，阻止或延缓合金的氧化过程由外部氧化转向内部氧化，并对裂纹有修复能力，铬含量越高，修复能力越强；

(2)本发明的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，Ti是强碳化物形成元素，生成的TiC能够细化基体组织，并改善碳化物形状和分布；

(3)本发明的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，Ni是一种非碳化物形成元素，固溶于基体提高基体的高温强度和热疲劳强度，并能提高基体组织的高温耐蚀性和高温耐磨性，此外还能在一定程度上提高抗氧化能力；

(4)本发明的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，Mo是强碳化物形成元素，可以改变碳化物析出和分布，提高硬度和耐磨性能；此外，还能提高共析转变温度，推迟奥氏体转变的孕育期，使连续冷却曲线右移，显著降低临界冷却速度；同时，强化奥氏体脱稳反应，有效提高马氏体转变点Ms，有效提高淬透性；

(5)本发明的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，篦条采用覆膜砂铸造工艺生产，显著提高了篦条表面光洁度、减少夹杂量，提高耐氧化性、抗高温热疲劳性以及耐磨性，显著提高篦条的使用寿命，降低更换周期；

(6)本发明的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，所述覆膜砂选用酚醛树脂砂，以保证覆膜砂细腻、粘结力强且不易掉砂，从而使得铸件轮廓清晰、尺寸精度高，有效减少夹砂、气孔、缩孔等铸造缺陷，降低废品率，提高生产效率。

附图说明

图1为对比例指定的成分冶炼高铬铸铁，并使用消失模工艺铸造篦条的金相图；

图2为对比例指定的成分冶炼高铬铸铁，并使用消失模工艺铸造篦条的扫描图；

图3为实施例A指定的成分冶炼高铬铸铁，并使用覆膜砂工艺铸造篦条的金相图；

图4为实施例A指定的成分冶炼高铬铸铁，并使用覆膜砂工艺铸造篦条的扫描图；

图5为实施例B指定的成分冶炼高铬铸铁，并使用覆膜砂工艺铸造篦条的金相图；

图6为实施例B指定的成分冶炼高铬铸铁，并使用覆膜砂工艺铸造篦条的扫描图。

图中：1-碳化物；2-奥氏体+马氏体；3-奥氏体。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6-1.7，Si＝0.5-1.0，Mn＝0.5-1.0，Cr＝25-27，Ni＝0.6-1.2，Mo＝0.2-0.6，Ti＝0.05-0.10，P≤0.03，其余为Fe，并使用覆膜砂工艺铸造成烧结机台车篦条；烧结机台车篦条用材料的耐高温氧化性、抗高温热疲劳性、耐磨性等性能要求越来越高，多元合金化高铬合金铸铁材料成为主要发展趋势。合金元素对于高铬合金铸铁具有重要作用，Cr的加入使合金外表层在高温作用下生成一层致密的Cr₂O₃保护膜，阻止或延缓合金的氧化过程由外部氧化转向内部氧化，并对裂纹有修复能力，铬含量越高，修复能力越强；Ti是强碳化物形成元素，生成的TiC能够细化基体组织，并改善碳化物形状和分布。

实施例2

本实施例的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，基本结构同实施例1，不同和改进之处在于：所述篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6-1.7，Si＝0.5-1.0，Mn＝0.5-1.0，Cr＝25-27，Ni＝0.6-0.8，Mo＝0.2-0.3，Ti＝0.05-0.10，P≤0.03，其余为Fe，并使用覆膜砂工艺铸造成烧结机台车篦条；Ni是一种非碳化物形成元素，固溶于基体提高基体的高温强度和热疲劳强度，并能提高基体组织的高温耐蚀性和高温耐磨性，此外还能在一定程度上提高抗氧化能力。

实施例3

本实施例的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，基本结构同实施例2，不同和改进之处在于：如下表所示，本实施例A篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6，Cr＝26，Ni＝1.2，Mo＝0.2，Si＝0.7，Mn＝0.6，Ti＝0.1，P≤0.03，其余为Fe，并使用覆膜砂工艺铸造成烧结机台车篦条；对比例篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6，Cr＝26，Ni＝1.2，Mo＝0.2，Si＝0.7，Mn＝0.6，P≤0.03，其余为Fe，并使用消失模工艺铸造成烧结机台车篦条。

如图1、2所示，对比例的消失模高铬铸铁篦条的奥氏体3较为粗大，且碳化物1形状和分布不均；如图3、4所示，本实施例A的复合添加合金化的覆膜砂高铬铸铁篦条的奥氏体3得到明显细化，碳化物1的形态和分布也发生的改变。

实施例4

本实施例的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，基本结构同实施例3，不同和改进之处在于：所述篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6-1.7，Si＝0.5-1.0，Mn＝0.5-1.0，Cr＝25-27，Ni＝0.9-1.2，Mo＝0.4-0.6，Ti＝0.05-0.10，P≤0.03，其余为Fe；Mo是强碳化物形成元素，可以改变碳化物1析出和分布，提高硬度和耐磨性能；此外，还能提高共析转变温度，推迟奥氏体3转变的孕育期，使连续冷却曲线右移，显著降低临界冷却速度；同时，强化奥氏体3脱稳反应，有效提高马氏体转变点Ms，有效提高淬透性。

实施例5

本实施例的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，基本结构同实施例4，不同和改进之处在于：如下表所示，本实施例B篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6，Cr＝26，Ni＝1.2，Mo＝0.6，Si＝0.7，Mn＝0.6，Ti＝0.1，P≤0.03，其余为Fe，并使用覆膜砂工艺铸造成烧结机台车篦条。

如图3-6所示，两类铸造工艺下的烧结机篦条铸态显微组织主要是先共晶树枝晶(奥氏体及部分分解的马氏体2)以及枝晶间的共晶组织(枝晶固溶体+共晶碳化物)组成，主要显微组织为奥氏体3、奥氏体+马氏体2和碳化物1；实施例B中Mo含量较实施例A大，Mo是强碳化物形成元素，可以改变碳化物1析出和分布，提高硬度和耐磨性能；此外，还能提高共析转变温度，推迟奥氏体转变的孕育期，使连续冷却曲线右移，显著降低临界冷却速度；同时，强化奥氏体3脱稳反应，有效提高马氏体转变点Ms，有效提高淬透性；如图3、5所示，实施例B的奥氏体3得到明显细化，且添加了Ti后，生成TiC能够细化基体组织，改善碳化物1形状和分布。

实施例6

本实施例的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，基本结构同实施例5，不同和改进之处在于：篦条采用覆膜砂铸造工艺生产，显著提高了篦条表面光洁度、减少夹杂量，提高耐氧化性、抗高温热疲劳性以及耐磨性，避免篦条出现氧化膜脱落及高温断裂等现象，显著提高篦条的使用寿命，降低更换周期，提高生产效率，减少企业生产成本；所述覆膜砂铸造工艺步骤如下：

步骤一、制作覆膜砂：造型前在砂粒表面覆盖一层固体树脂膜的型砂或芯砂，使用热法工艺处理，再经冷却、破碎、筛分得覆膜砂；

步骤二、制作模具：将成型后的模具制成为一模两件的方形结构，所述模具内表面分别设置有平铺的篦条铸件型腔、浇道和出气孔；

步骤三、组装固定：将制作完成的模具自下而上固定安装在定位架上，并通过定位锁扣连接固定；

步骤四、浇注：将钢水沿模具浇注口浇注，钢水经浇道流入模具内部的型腔，浇注温度1480℃-1500℃。

实施例7

本实施例的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条及工艺，基本结构同实施例6，不同和改进之处在于：所述覆膜砂选用酚醛树脂砂，以保证覆膜砂细腻、粘结力强且不易掉砂，从而使得铸件轮廓清晰、尺寸精度高，有效减少夹砂、气孔、缩孔等铸造缺陷，降低废品率，提高生产效率；与现有技术相比，本实施例篦条用钢成分优化，篦条采用覆膜砂铸造工艺，显著提高了篦条表面光洁度、减少夹杂量，提高耐氧化性、抗高温热疲劳性以及耐磨性，避免篦条出现氧化膜脱落及高温断裂等现象，显著提高篦条的使用寿命，降低更换周期，提高生产效率，减少企业生产成本。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，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 (5)

1.一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条，其特征在于：篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6-1.7，Si＝0.5-1.0，Mn＝0.5-1.0，Cr＝25-27，Ni＝0.6-1.2，Mo＝0.2-0.6，Ti＝0.05-0.10，P≤0.03，其余为Fe。

2.根据权利要求1所述的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条，其特征在于：所述篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6-1.7，Si＝0.5-1.0，Mn＝0.5-1.0，Cr＝25-27，Ni＝0.6-0.8，Mo＝0.2-0.3，Ti＝0.05-0.10，P≤0.03，其余为Fe。

3.根据权利要求1所述的一种用于烧结机台车的覆膜砂烧结篦条，其特征在于：所述篦条所用材料的化学组成按重量百分比为：C＝1.6-1.7，Si＝0.5-1.0，Mn＝0.5-1.0，Cr＝25-27，Ni＝0.9-1.2，Mo＝0.4-0.6，Ti＝0.05-0.10，P≤0.03，其余为Fe。

4.一种生产权利要求1所述篦条的覆膜砂烧结工艺，其特征在于：篦条采用覆膜砂铸造工艺生产，所述工艺步骤如下：

步骤一、制作覆膜砂：造型前在砂粒表面覆盖一层固体树脂膜的型砂或芯砂，使用热法工艺处理，再经冷却、破碎、筛分得覆膜砂；

步骤二、制作模具：将成型后的模具制成为一模两件的方形结构，所述模具内表面分别设置有平铺的篦条铸件型腔、浇道和出气孔；

步骤三、组装固定：将制作完成的模具自下而上固定安装在定位架上，并通过定位锁扣连接固定；

步骤四、浇注：将钢水沿模具浇注口浇注，钢水经浇道流入模具内部的型腔，浇注温度1480℃-1500℃。

5.根据权利要求4所述的覆膜砂烧结工艺，其特征在于：所述覆膜砂选用酚醛树脂砂。

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