CN113249631A - 一种模铸加热炉滑块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模铸加热炉滑块及其制造方法。所述滑块化学成分按重量百分比计：C：0.35～0.45％，Co：20～22％，Cr：28～30％，Ni：20～22％，Ti：2～2.4％，其余为Fe和不可避免的杂质。合金熔炼后浇注至模具，待其冷却成型即可得到滑块，工艺简单易于实际生产应用。本发明的加热炉用滑块，基体组织上面原位生成TiC陶瓷颗粒，体积百分比为3‑3.5％，可有效提高滑块的硬度，从而提高加热滑块的耐磨性，延长轧钢加热炉中滑块的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于钢冶金技术领域，涉及一种轧钢加热炉用模铸滑块及其制造方法。
背景技术
耐热滑块是加热炉一个重要组成部分，其位置位于炉膛内部水梁上，承担坯料炉内倒运的重要作用。目前各大钢厂普遍采用的耐热滑块为耐高温的Co、Ni合金，高度一般在120～140mm，在使用的过程中滑块因为硬度较低、不耐磨损，导致滑块高度逐渐变低，钢坯局部出现黑印现象严重并最终失效。
针对这种缺陷，前人进行了很多有益的研究：CN103725865A公开了一种轧钢加热炉滑块及其生产方法，将滑块上部分和下部分分别进行精密铸造，上部分采用耐热温度高的合金，下部分采用耐热温度低的合金，在鱼尾式构件顶部涂覆耐高温绝热涂料，待涂料干燥后将上下部分卡合、焊接、抛丸处理，最后将滑块沿冷却水管轴线双排交错焊接在冷却水管上；该发明可明显缓解出炉钢坯的加热黑印，黑印温差减小后，使加热炉的待温时间缩短，提高了煤气的利用率，但该发明主要是从结构角度来改善黑印问题；专利CN101063187A公开了一种陶瓷-金属复合材料的制备方法，该方法利用Ti包覆Al2O3颗粒，有效提高了滑块的抗高温摩擦性能，同时使其具有较低的热导率，但是该方法加工过程复杂，不利于规模化生产；专利CN105821202A公开了一种复合结构陶瓷制备方法，采用特殊的耐热滑块结构和陶瓷材质替代金属5-Cr25Ni20Si2和Co22作为耐热滑块在加热炉上应用，表现出了耐磨损、耐高温、抗氧化、能抵抗机械载负荷和滑动摩擦和抗热震性能好的优良性能，但该方法中烧结过程需要5小时以上，不利于规模化生产。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适合模铸生产且具有优良耐磨性及抗高温氧化性的滑块及其制造方法，采用模铸工艺浇注具有内生陶瓷相的模铸滑块。
为实现以上目的，本发明提供了一种模铸加热炉滑块，所述滑块化学成分按重量百分比计：C：0.35～0.45％，Co：20～22％，Cr：28～30％，Ni：20～22％，Ti：2～2.4％，其余为Fe和不可避免的杂质。
化学组分各元素选择及用量说明如下：
Co：Co元素能降低合金的层错能、提高合金的组织稳定性以及蠕变性能；Co合金价格昂贵，该耐热滑块考虑到主要替代传统Co20预热段滑块，因此，在耐热滑块合金中加入20-22％的Co。
Cr：Cr元素是改善高温时抗热腐蚀性能以及疲劳裂纹扩展性能的关键元素，但大量加入Cr元素会降低合金的组织稳定性，该耐热滑块合金采用的Cr含量为28～30％。
Ni：Ni元素具有服役温度高、组织相对稳定、有害相少、在高温下具有良好的蠕变性能等特点，在耐热滑块中添加量为Ni：20～22％。
Ti：该元素主要为了产生硬质陶瓷相，提高耐热滑块的硬度，提升滑块使用时的耐磨性能。
作为本发明的进一步方案，一种模铸耐热滑块的制造方法，具体包括如下步骤：
(1)配料：按废钢、铬铁、钴板、镍板、钛铁重量百分比为5：46：21：21：7进行配料；
(2)原料熔炼：加入废钢、铬铁、钴板、镍板熔化成第一钢水；
(3)脱氧：用铝块进行完全脱氧；
(4)出钢前3-5分钟时加入钛铁熔化成第二钢水；
(5)搅拌均匀的第二钢水浇注至模具；
(5)浇注后冷却至室温，出模具，得到滑块。
进一步的，所述步骤(1)中铬铁中铬元素含量为63％，钛铁中钛元素含量为30％。
进一步的，所述步骤(2)和(4)中熔化钢水的温度为1600～1650℃，所述步骤(5)中浇注温度为1500～1550℃。
更进一步的，通过上述方法制得的滑块基体组织上面原位生成TiC陶瓷颗粒，体积百分比为3-3.5％，显微硬度HV5为340～380，适用用轧钢加热炉滑块。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明技术方案具有较宽的工艺窗口，便于现场的生产和控制，且具有良好耐磨性能。
采用本发明的制备方法制备的滑块材料，综合性能好，工艺简单，适合于工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施案例1的金相组织宏观照片。
图2为本发明实施案例1的局部细化金相组织。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
加热炉滑块制备流程包括：
废钢、按铬铁(铬含量63％)、钴板、镍板、钛铁(钛含量30％)按重量百分比5：46：21：21：7进行配料；
加入废钢、铬铁、钴板、镍板进行熔化，熔化钢水的温度为1600～1650℃，熔化后进行完全脱氧；
在出钢前3-5分钟时加入钛铁，熔化，搅拌均匀的钢水浇注至模具，其中浇注温度为1500～1550℃。
浇注完成后进行冷却至室温，出模具，得到滑块。
实施例：
以下将从3个实施例中具体说明所得到滑块的技术指标，实施例中各化学成分质量百分比见下表1：
表1滑块化学成分质量百分比(wt.％)
浇注后，用切割机切割滑块试样，再经打磨、抛光后，采用维氏硬度计，用5kgf的力在每个试样上面打6个硬度点，并进行HV5硬度测算。试样的HV5硬度指标，与加热炉常用滑块Co20的HV5硬度值进行对比，比对结果如表2所示：
表2浇注温度和HV5硬度指标
比较3个实施例可以发现，本发明经上述方法制备的滑块的陶瓷相增强后，较常用滑块Co20的HV5硬度值大幅提高，可以有效抵抗磨损，提高滑块的适用寿命。
概括的来讲，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明技术方案具有较宽的工艺窗口，便于现场的生产和控制，且具有良好耐磨性能。采用本发明的制备方法制备的滑块材料，综合性能好，工艺简单，适合于工业化生产。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种模铸加热炉滑块，其特征在于，所述滑块化学成分按重量百分比计：C：0.35～0.45％，Co：20～22％，Cr：28～30％，Ni：20～22％，Ti：2～2.4％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述一种模铸加热炉滑块的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
(1)配料：按废钢、铬铁、钴板、镍板、钛铁重量百分比5：46：21：21：7进行配料；
(2)原料熔炼：加入废钢、铬铁、钴板、镍板熔化成第一钢水；
(3)脱氧：用铝块进行完全脱氧；
(4)出钢前3-5分钟时加入钛铁，熔化成第二钢水；
(5)搅拌均匀的第二钢水浇注至模具；
(6)浇注后冷却至室温，出模具，得到滑块。
3.根据权利要求2所述的一种模铸加热炉滑块的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铬铁中铬元素含量为63％，钛铁中钛元素含量为30％。
4.根据权利要求2所述的一种模铸加热炉滑块的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)和(4)中熔化钢水的温度为1600～1650℃，步骤(5)中浇注温度为1500～1550℃。
5.根据权利要求2～4任一所述的一种模铸加热炉滑块的制造方法，其特征在于，所制得的滑块基体组织上面原位生成TiC陶瓷颗粒，体积百分比为3-3.5％，显微硬度HV5为340～380，适用于轧钢加热炉滑块。
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