CN114058952A - 一种链篦机篦板用高强度、抗氧化cnre稀土耐热钢及其制备方法 - Google Patents

一种链篦机篦板用高强度、抗氧化cnre稀土耐热钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及冶金机械和矿山设备领域，具体为一种链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢及其制备方法。按重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.2～0.5％，Si 0.5～2.5％，Mn 6.0～13.0％，Cr 15.0～23.0％，Ni 1.0～4.0％，V 0.05～0.50％，Nb 0.05～0.50％，N 0.2～0.5％，RE 0.005～0.5％，余量为Fe。本发明通过C、N共合金化和V、Nb微合金化产生强烈的固溶强化和析出强化作用，提升篦板的初始强度；借助稀土微合金化稳定高温组织，降低高温强度衰减速率，提升高温强度；借助晶界高温稳定析出相，抑制沿晶内氧化，提升抗高温氧化性能。并且，采用中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和精密铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的篦板铸件。

Description

一种链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢及其制备 方法
技术领域
本发明涉及冶金机械和矿山设备领域，具体为一种链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢及其制备方法。
背景技术
链篦机是铁矿石氧化球团的主要生产设备，在钢铁冶金领域应用十分广泛。篦板是链篦机的关键耐热部件，其服役环境十分苛刻，长期在室温～1000℃潮湿环境中循环交替承载、烘焙、输运铁矿石氧化球团，高温强度和抗高温氧化性能是决定其服役寿命的关键因素。
目前，链篦机篦板的主要选材为高Cr-高Ni型奥氏体耐热钢，如ZG35Cr25Ni12、ZG35Cr24Ni7SiN等，这些耐热钢篦板的Ni含量较高，具有较高的合金成本。在实际服役过程中，常由于高温强度不足，导致过早出现变形、开裂等缺陷。同时，高Cr-高Ni型耐热钢篦板在服役过程中，氧化产物易沿着晶界等快速扩散通道深入到合金基体内部，发生严重的沿晶内氧化现象，从而导致外层氧化膜剥落，并且会导致合金基体性能恶化，大幅降低服役寿命，影响生产效率，增加生产成本。因此，开发具有高强度、抗氧化的链篦机篦板成为该领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢及其制备方法，通过C、N共合金化与V、Nb、RE微合金化，提升高温强度和抗高温氧化性能，解决传统高Cr-高Ni耐热钢篦板强度不足和氧化严重的技术难题，并且具有较低的合金成本，从而大幅提升链篦机的生产效率，降低生产成本。
本发明的技术方案是：
一种链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，以重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.2～0.5％，Si 0.5～2.5％，Mn 6.0～13.0％，Cr 15.0～23.0％，Ni 1.0～4.0％，V 0.05～0.50％，Nb 0.05～0.50％，N 0.2～0.5％，RE 0.005～0.5％，余量为Fe。
所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，以重量百分比计，采用C、N共合金化，C+N＝0.50～0.90％，C/N＝0.9～1.1；采用RE、V、Nb微合金化，RE＝0.005～0.050％，V＝0.05～0.30％，Nb＝0.05～0.20％。
所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，以重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.30～0.45％，Si 1.5～2.5％，Mn 7.0～10.0％，Cr 17～23％，Ni 2.0～4.0％，V 0.05～0.30％，Nb 0.05～0.20％，N 0.25～0.40％，RE 0.015～0.040％，余量为Fe。
所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，1000℃高温抗拉强度≥100MPa，1000℃氧化后不发生明显的沿晶内氧化，用于链篦机篦板，服役超过12个月不发生变形、开裂和氧化剥落现象。
所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，采用中频炉冶炼，通过中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和精密铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的篦板铸件，具体包括如下步骤：
(1)钢水熔炼：采用中频炉熔炼钢水，以废钢、中间合金和纯金属作为原材料，优先加入废钢和元素不易烧损的中间合金或纯金属，待炉料全部熔化后加入铝进行预脱氧；
(2)Si、Mn合金化：预脱氧后，依次加入硅铁或金属硅和电解锰进行Si、Mn合金化，熔清后，采用硅钙合金进行充分脱氧；
(3)氮合金化：锰合金化后，钢水升温至≥1580℃，分批次陆续加入含氮合金，待钢水不翻腾≥2分钟后再加入下一次，每次间隔时间≥3分钟；
(4)V、Nb微合金化：钢水终脱氧后，出钢前≤10分钟，加入钒铁和铌铁进行V、Nb微合金化，当钢水成分和温度均符合要求时，开始出钢；
(5)稀土处理：在出钢过程中采用高纯稀土金属进行稀土处理，将高纯稀土金属制成0.1～1.5kg的小块，放入钢包底部，出钢时通过钢水冲洗将稀土金属熔化，并在钢包中混合均匀；
(6)精密铸造：浇注温度1500～1550℃，平稳快速浇注，浇注完成后≤30min，篦板铸件连同型壳入水快速冷却至室温。
所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(1)和(5)中，钢水冶炼和浇注使用的中频炉和钢包，均采用中性或碱性打结料制作炉衬和包衬。
所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(3)中，氮合金化采用的含氮合金破碎至100mm以下，并在400～800℃预热。
所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(3)后，根据钢水在线检测成分，最终调整至目标成分。
所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(5)中，稀土处理采用的高纯稀土金属为全氧含量T.O≤300ppm的金属镧、金属铈或者镧铈混合金属，稀土元素含量99wt％以上，稀土处理前钢水中全氧含量T.O≤60ppm。
所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，在步骤(6)中，浇注前精密铸造壳型在900～950℃进行烘烤，浇注时壳型温度为≥850℃。
本发明的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢和制备方法的设计思想是：
1.材质成分设计
采用C、N共合金化，产生强烈的间隙固溶强化作用，并与V、Nb等合金元素形成高温稳定的微细第二相，产生强烈的析出强化作用，提升篦板的初始强度。同时，通过调整C/N比例，控制晶界上形成连续膜状析出相，减缓合金元素和氧元素沿晶界的扩散速率，从而抑制沿晶内氧化。优选的，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢中，C+N＝0.40～1.00％(优选为0.50～0.90％)，C/N≈1。
采用V微合金化，与C、N元素形成高温稳定的微细VX(C、N)析出相，阻碍位错移动，提高篦板初始强度。优选的，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢中，V＝0.05～0.30％。
采用Nb微合金化，与C、N元素形成高温稳定的微细NbX(C、N)析出相，阻碍位错移动，提高篦板初始强度。优选的，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢中，Nb＝0.05～0.20％。
采用稀土微合金化，在发挥稀土变质夹杂和深度净化作用的基础上，实现稀土的固溶，稳定晶界和相界等微观缺陷，延缓第二相粗化，降低篦板高温强度的衰减速率。优选的，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢中，RE＝0.005～0.050％。
采用C、N、Mn、RE等较低成本的合金元素，大幅度替代Ni等贵重合金元素，在稳定奥氏体组织的同时，显著降低合金成本。优选的，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢中，Ni＝2.0～4.0％、Mn＝6.0～10.0％。
2.制备方法
中频炉高氮合金化采用烘烤的含氮合金，破碎至直径100mm以下，高氮合金化过程中严格控制钢水温度，分批次加入，提高N元素收得率；并且，氮合金化工序在锰合金化工序之后，利用锰对N元素的固溶作用，提高钢水中N溶解度，从而实现中频炉高氮合金化。
稀土处理采用全氧含量≤300ppm、稀土元素含量≥99wt％的高纯稀土金属，并控制稀土处理前钢水中O含量≤60ppm，保证稀土元素在发挥变质夹杂和深度净化作用的基础上，实现部分稀土以固溶形式存在，稳定高温组织，降低篦板高温强度衰减速率，提升高温强度。
精密铸造壳型耐火材料选择镁砂，粘结剂选用水玻璃，浇注前壳型在900～950℃进行烘烤，浇注时壳型温度≥850℃，保证篦板铸件内部和表面质量。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明通过链篦机篦板材质合金设计与制备工艺控制相结合，采用C、N共合金化与V、Nb、RE微合金化，产生强烈的固溶强化和析出强化作用，提升篦板的初始强度。借助稀土微合金化稳定高温组织，降低高温强度衰减速率，提升高温强度。利用晶界高温稳定析出相，抑制沿晶内氧化，提升抗高温氧化性能。
2、本发明采用中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和精密铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的篦板铸件，替代传统高Cr-高Ni耐热钢篦板用于链篦机中，能够有效解决链篦机篦板变形、开裂和氧化剥落等技术问题，延长服役寿命，降低生产成本。
3、与传统高Cr-高Ni耐热钢篦板相比，本发明链篦机篦板用CNRE稀土耐热钢在保证高温力学性能和抗高温氧化性能的基础上，Ni含量急剧降低，大幅提高链篦机的生产效率、降低生产成本，具有明显的技术优势和成本优势。
附图说明
图1为高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢链篦机篦板实物图；其中，(a)为服役前篦板照片，(b)为服役15个月后篦板照片。
图2为实施例1稀土耐热钢篦板1000℃氧化500h后的氧化膜截面。
图3为实施例2稀土耐热钢篦板1000℃氧化500h后的氧化膜截面。
图4为实施例3稀土耐热钢篦板1000℃氧化500h后的氧化膜截面。
图5为比较例传统ZG35Cr25Ni12耐热钢1000℃氧化500h后的氧化膜截面。
图6为比较例传统ZG35Cr25Ni12耐热钢篦板使用6个月后照片。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，通过C、N共合金化与V、Nb、RE微合金化，以重量百分比计，合金成分范围为：C 0.2～0.5％(优选为0.30～0.43％)，Si 0.5～2.5％(优选为1.7～2.1％)，Mn 6.0～13.0％(优选为7.3～9.8％)，Cr 15.0～23.0％(优选为17.9～22.3％)，Ni 1.0～4.0％(优选为2.4～3.6％)，V0.05～0.50％(优选为0.06～0.28％)，Nb 0.05～0.50％(优选为0.07～0.19％)，N 0.2～0.5％(优选为0.28～0.39％)，RE 0.005～0.5％(优选为0.018～0.038％)，余量为Fe。
本发明的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢采用中频炉冶炼，通过中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和精密铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的链篦机篦板铸件。具体包括如下步骤：
(1)钢水熔炼：采用中频炉熔化钢水，炉衬采用碱性耐材，以优质废钢、中间合金和纯金属作为原材料，优先加入废钢和元素不易烧损的中间合金或纯金属，待炉料全部熔化后加入铝进行预脱氧。
(2)Si、Mn合金化：预脱氧后，依次加入硅铁或金属硅和电解锰进行Si、Mn合金化，熔清后，采用硅钙进行充分脱氧。
(3)氮合金化：锰合金化后，钢水升温至1580～1650℃，分批次陆续加入直径≤100mm经400～800℃烘烤的含氮合金，待钢水不翻腾2～8分钟后再加入下一次，每次间隔时间3～10分钟。
(4)成分调整：根据钢水在线检测成分，将C、Si、Mn调整至目标成分，随后进行钢水终脱氧。
(5)V、Nb微合金化：钢水终脱氧后，出钢前5～10分钟，加入钒铁和铌铁进行V、Nb微合金化，当钢水成分和温度均符合要求时，开始出钢。
(6)稀土处理：稀土处理前钢水中全氧含量T.O≤60ppm，在出钢过程中采用高纯稀土金属进行稀土处理，高纯稀土金属为全氧含量T.O≤300ppm的金属镧、金属铈、或者镧铈混合金属，稀土元素含量99wt％以上，将高纯稀土金属制成0.1～1.5kg的小块，放入钢包底部，稀土金属加入量为钢水重量的0.01～0.08％，出钢时钢水将稀土熔化，并在钢包中混合均匀。
(7)精密铸造：精密铸造壳型耐火材料选择镁砂，粘结剂选用水玻璃，浇注前壳型在900～950℃进行烘烤，浇注时壳型温度≥850℃，浇注温度1500～1550℃，平稳快速浇注，浇注完成后≤30min，篦板铸件连同型壳入水快速冷却至室温。
在篦板本体取样，检测篦板的室温和高温拉伸性能，其技术指标如下：
室温下，屈服强度480～570MPa，抗拉强度910～995MPa，延伸率40～55％，断面收缩率40～55％。1000℃高温下，屈服强度55～80MPa，抗拉强度105～130MPa，延伸率55～70％，断面收缩率45～55％。
为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例和附图进行详细描述。
实施例1
本实施例中，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，具体成分按重量百分比如下：
Figure BDA0003317087440000051
Figure BDA0003317087440000061
本实施例中，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢制备过程如下：
采用中频炉熔炼钢水，中频炉炉衬采用碱性耐材和碱性浇包。合金配料采用废钢、石墨块、金属铬、氮化铬铁、电解锰、镍板、硅铁、铌铁、钒铁、高纯稀土金属等。其中，氮化铬铁破碎至70mm以下，连同硅铁、废钢等在550℃预热超过5小时，电解锰、钒铁、铌铁在200℃预热超过2小时。先将废钢、镍板、金属铬和石墨块装入炉中，在装炉过程中做到下紧上松，防止架桥。合金料全部熔化后，加入铝线进行预脱氧。预脱氧后，加入硅铁进行硅合金化，熔清后，加入硅钙合金进行充分脱氧；随后，加入电解锰进行锰合金化，熔清后，加入硅钙合金进行充分脱氧。锰合金化后，提高钢水温度到1640℃，将氮化铬铁分3批次陆续加入，待钢水不翻腾2分钟后再加入下一次，每次间隔5分钟。氮合金化后，取样分析成分，根据成分分析结果，调整钢水中C、Si、Mn至目标值。成分合格后，加入硅钙合金进行终脱氧处理，控制钢水中全氧含量。终脱氧后，出钢前5分钟，加入钒铁和铌铁进行V、Nb微合金化，当钢水成分和温度均符合要求时，准备出钢。稀土处理前钢水中全氧含量T.O＝55ppm，在出钢过程中采用高纯稀土金属进行稀土处理，高纯稀土金属为全氧含量T.O＝270ppm的纯铈金属，稀土元素含量99.5wt％。将高纯稀土金属制成约1.0kg的小块，放入贴近炉口侧的钢包底部，稀土金属加入量为钢水重量的0.04％，用少量清洁干燥的铁屑或钢屑覆盖，出钢过程中钢水将稀土金属熔化。篦板铸件采用壳型精密铸造浇注，壳型耐火材料选择镁砂，粘结剂选用水玻璃，浇注前壳型在950℃进行烘烤，浇注时壳型温度905℃，浇注温度1550℃，平稳快速浇注，浇注完成后25min，篦板铸件连同型壳入水快速冷却至室温。
本实施例中，在篦板本体取样，检测篦板的室温、高温拉伸性能和1000℃氧化500h后的氧化膜截面，评价篦板的强度和抗氧化性能。测试结果如下：
Figure BDA0003317087440000062
Figure BDA0003317087440000071
如图2所示，1000℃氧化500h后的氧化膜截面，由图可以看出，未发生明显的沿晶内氧化。室温抗拉强度达到960MPa，1000℃高温抗拉强度达到124MPa，具有较高的室温和高温强度，在服役过程中，晶界第二相抑制沿晶内氧化，具有良好的抗氧化能力，用于链篦机篦板上18个月内不发生变形、开裂和氧化剥落等现象。
实施例2
本实施例中，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，具体成分按重量百分比如下：
元素 含量(质量分数，wt.％)
C+N 0.68(C0.33，N0.35)
Si 2.1
Mn 7.3
Cr 17.9
Ni 2.05
V 0.28
Nb 0.15
RE 0.038
Fe 余量
本实施例中，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢制备过程如下：
采用中频炉熔炼钢水，中频炉炉衬采用碱性耐材和碱性浇包。合金配料采用废钢、低碳铬铁、氮化铬铁、高碳铬铁、电解锰、镍板、硅铁、铌铁、钒铁、高纯稀土金属等。其中，氮化铬铁破碎至30mm以下，连同硅铁、低碳铬铁、高碳铬铁、废钢等在600℃预热超过4小时，电解锰、钒铁、铌铁在200℃预热超过2小时。先将废钢、镍板、低碳铬铁和高碳铬铁装入炉中，在装炉过程中做到下紧上松，防止架桥。合金料全部熔化后，加入铝线进行预脱氧。预脱氧后，加入硅铁进行硅合金化，熔清后，加入硅钙合金进行充分脱氧；随后，加入电解锰进行锰合金化，熔清后，并且加入硅钙合金进行充分脱氧。锰合金化后，提高钢水温度到1585℃，将氮化铬铁分3批次陆续加入，待钢水不翻腾4分钟后再加入下一次，每次间隔8分钟。氮合金化后，取样分析成分，根据成分分析结果，调整钢水中C、Si、Mn至目标值。成分合格后，加入硅钙合金进行终脱氧处理，控制钢水中全氧含量。终脱氧后，出钢前9分钟，加入钒铁和铌铁进行V、Nb微合金化，当钢水成分和温度均符合要求时，准备出钢。稀土处理前钢水中全氧含量T.O＝25ppm，在出钢过程中采用高纯稀土进行稀土处理，高纯稀土金属为全氧含量T.O＝150ppm的镧铈混合金属，稀土元素含量99.9wt％。将高纯稀土金属制成约0.2kg的小块，放入贴近炉口侧的钢包底部，稀土金属加入量为钢水重量的0.07％，用少量清洁干燥的铁屑或钢屑覆盖，出钢过程中钢水将稀土金属熔化。篦板铸件采用壳型精密铸造浇注，壳型耐火材料选择镁砂，粘结剂选用水玻璃，浇注前壳型在910℃进行烘烤，浇注时壳型温度860℃，浇注温度1510℃，平稳快速浇注，浇注完成后15min，篦板铸件连同型壳入水快速冷却至室温。
本实施例中，在篦板本体取样，检测篦板的室温、高温拉伸性能和1000℃氧化500h后的氧化膜截面，评价篦板的强度和抗氧化性能，测试结果如下：
温度/℃ 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率/％ 断面收缩率/％
室温 483 910 42.5 51
1000 59 109 65.5 55
如图3所示，1000℃氧化500h后的氧化膜截面，由图可以看出，未发生明显的沿晶内氧化。室温抗拉强度达到910MPa，1000℃高温抗拉强度达到109MPa，具有较高的室温和高温强度，在服役过程中，晶界第二相抑制沿晶内氧化，具有良好的抗氧化能力，用于链篦机篦板上18个月内不发生变形、开裂和氧化剥落等现象。
实施例3
本实施例中，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，具体成分按重量百分比如下：
元素 含量(质量分数，wt.％)
C+N 0.82(C0.43，N0.39)
Si 1.7
Mn 9.5
Cr 20.4
Ni 2.4
V 0.11
Nb 0.19
RE 0.024
Fe 余量
本实施例中，链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢制备过程如下：
采用中频炉熔炼钢水，中频炉炉衬采用碱性耐材和碱性浇包。合金配料采用废钢、低碳铬铁、氮化铬铁、高碳铬铁、电解锰、镍板、硅铁、铌铁、钒铁、高纯稀土金属等。其中，氮化铬铁破碎至50mm以下，连同硅铁、低碳铬铁、高碳铬铁、废钢等在700℃预热超过4小时，电解锰、钒铁、铌铁在200℃预热超过2小时。先将废钢、镍板、低碳铬铁和高碳铬铁装入炉中，在装炉过程中做到下紧上松，防止架桥。合金料全部熔化后，加入铝线进行预脱氧。预脱氧后，加入硅铁进行硅合金化，熔清后，加入硅钙合金进行充分脱氧；随后，加入电解锰进行锰合金化，熔清后，并且加入硅钙合金进行充分脱氧。锰合金化后，提高钢水温度到1610℃，将氮化铬铁分3批次陆续加入，待钢水不翻腾6分钟后再加入下一次，每次间隔10分钟。氮合金化后，取样分析成分，根据成分分析结果，调整钢水中C、Si、Mn至目标值。成分合格后，加入硅钙合金进行终脱氧处理，控制钢水中全氧含量。终脱氧后，出钢前7分钟，加入钒铁和铌铁进行V、Nb微合金化，当钢水成分和温度均符合要求时，准备出钢。稀土处理前钢水中全氧含量T.O＝30ppm，在出钢过程中采用高纯稀土进行稀土处理，高纯稀土金属为全氧含量T.O＝210ppm的镧铈混合金属，稀土元素含量99.3wt％。将高纯稀土金属制成约0.5kg的小块，放入贴近炉口侧的钢包底部，稀土金属加入量为钢水重量的0.05％，用少量清洁干燥的铁屑或钢屑覆盖，出钢过程中钢水将稀土金属熔化。篦板铸件采用壳型精密铸造浇注，壳型耐火材料选择镁砂，粘结剂选用水玻璃，浇注前壳型在920℃进行烘烤，浇注时壳型温度880℃，浇注温度1530℃，平稳快速浇注，浇注完成后20min，篦板铸件连同型壳入水快速冷却至室温。
本实施例中，在篦板本体取样，检测篦板的室温、高温拉伸性能和1000℃氧化500h后的氧化膜截面，评价篦板的强度和抗氧化性能。测试结果如下：
温度/℃ 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 延伸率/％ 断面收缩率/％
室温 564 992 41.0 44
1000 77 128 55.0 49
如图4所示，1000℃氧化500h后的氧化膜截面，由图可以看出，未发生明显的沿晶内氧化。室温抗拉强度达到992MPa，1000℃高温抗拉强度达到128MPa，具有较高的室温和高温强度，在服役过程中，晶界第二相抑制沿晶内氧化，具有良好的抗氧化能力，用于链篦机篦板上18个月内不发生变形、开裂和氧化剥落等现象。
如图1(a)-(b)所示，高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢链篦机篦板实物图。实施例结果表明，本发明通过篦板材质成分设计和冶炼、浇注等热加工技术开发相结合，获得成分均匀、组织致密、性能优异的篦板铸件，系统解决传统高Cr-高Ni耐热钢篦板变形、开裂、氧化等技术问题，同时降低合金成本，具有广阔的市场前景和重要的应用价值。
比较例
如图5所示，链篦机篦传统选材ZG35Cr25Ni12耐热钢，在1000℃氧化500h后，发生严重的沿晶内氧化，很容易造成外层氧化膜剥落，同时导致基体性能恶化。如图6所示，传统选材ZG35Cr25Ni12耐热钢篦板使用6个月后的照片，此类耐热钢篦板的强化方式主要为固溶强化，高温强度不高，在使用过程中经常发生变形、开裂等缺陷，导致篦板过早失效。

Claims (10)

1.一种链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，其特征在于，以重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.2～0.5％，Si 0.5～2.5％，Mn 6.0～13.0％，Cr 15.0～23.0％，Ni1.0～4.0％，V 0.05～0.50％，Nb 0.05～0.50％，N 0.2～0.5％，RE 0.005～0.5％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，其特征在于，以重量百分比计，采用C、N共合金化，C+N＝0.50～0.90％，C/N＝0.9～1.1；采用RE、V、Nb微合金化，RE＝0.005～0.050％，V＝0.05～0.30％，Nb＝0.05～0.20％。
3.根据权利要求1所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，其特征在于，以重量百分比计，其化学成分范围为：C 0.30～0.45％，Si 1.5～2.5％，Mn 7.0～10.0％，Cr 17～23％，Ni 2.0～4.0％，V 0.05～0.30％，Nb 0.05～0.20％，N 0.25～0.40％，RE0.015～0.040％，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢，其特征在于，1000℃高温抗拉强度≥100MPa，1000℃氧化后不发生明显的沿晶内氧化，用于链篦机篦板，服役超过12个月不发生变形、开裂和氧化剥落现象。
5.一种权利要求1至4之一所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，其特征在于，采用中频炉冶炼，通过中频炉高氮合金化技术、高纯稀土处理技术和精密铸造技术，获得成分均匀、组织致密、性能优异的篦板铸件，具体包括如下步骤：
(1)钢水熔炼：采用中频炉熔炼钢水，以废钢、中间合金和纯金属作为原材料，优先加入废钢和元素不易烧损的中间合金或纯金属，待炉料全部熔化后加入铝进行预脱氧；
(2)Si、Mn合金化：预脱氧后，依次加入硅铁或金属硅和电解锰进行Si、Mn合金化，熔清后，采用硅钙合金进行充分脱氧；
(3)氮合金化：锰合金化后，钢水升温至≥1580℃，分批次陆续加入含氮合金，待钢水不翻腾≥2分钟后再加入下一次，每次间隔时间≥3分钟；
(4)V、Nb微合金化：钢水终脱氧后，出钢前≤10分钟，加入钒铁和铌铁进行V、Nb微合金化，当钢水成分和温度均符合要求时，开始出钢；
(5)稀土处理：在出钢过程中采用高纯稀土金属进行稀土处理，将高纯稀土金属制成0.1～1.5kg的小块，放入钢包底部，出钢时通过钢水冲洗将稀土金属熔化，并在钢包中混合均匀；
(6)精密铸造：浇注温度1500～1550℃，平稳快速浇注，浇注完成后≤30min，篦板铸件连同型壳入水快速冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，其特征在于，在步骤(1)和(5)中，钢水冶炼和浇注使用的中频炉和钢包，均采用中性或碱性打结料制作炉衬和包衬。
7.根据权利要求5所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，氮合金化采用的含氮合金破碎至100mm以下，并在400～800℃预热。
8.根据权利要求5所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，其特征在于，在步骤(3)后，根据钢水在线检测成分，最终调整至目标成分。
9.根据权利要求5所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，其特征在于，在步骤(5)中，稀土处理采用的高纯稀土金属为全氧含量T.O≤300ppm的金属镧、金属铈或者镧铈混合金属，稀土元素含量99wt％以上，稀土处理前钢水中全氧含量T.O≤60ppm。
10.根据权利要求5所述的链篦机篦板用高强度、抗氧化CNRE稀土耐热钢的制备方法，其特征在于，在步骤(6)中，浇注前精密铸造壳型在900～950℃进行烘烤，浇注时壳型温度为≥850℃。
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