DK176544B1 - Temperaturstabil stöbejernslegering samt anvendelse heraf - Google Patents

Description

i DK 176544 B1

Den foreliggende opfindelse angår en lemperaturstabii støbejernslegering med høj siidbestandighed ved temperaturer på mellem 500 og 900 °C.

Indenfor mange Industrier anvendes maskiner, der omfatter maskindele, som 5 udsættes for stor slitage under forholdsvis høje temperaturer på over 500 °C, indenfor eksempelvis æmentfremstiilingsindustrien anvendes således en såkaldt klinkerkøler til afkøling cementklinker, der indføres i klinkerkøteren fra en forudgående ovn med en temperatur på mellem 1300 og 1450 °C, Cementklinkerne transporteres gennem klinkerkøleren ved hjælp af passende 10 transportmidler, der typisk udgøres af en eller anden form for elementer, der bevæges frem og tilbage i cementklinkerne bevægelsesretning og herved udsættes for en stor slitage ved temperaturer på mellem 500 og 900 °C.

Fra WO 2004/104253 kendes en slidbestandlg støbejernslegering med følgende 15 sammensætning i vægt- %: krom: 12-25 %, kulstof: 1,5-6 %, mangan: 2-7 %, silicium: op til 1,5 %, 20 molybdæn: op til 2 %, nikkel: op til 4 %, mikrolegeringselementer udvalgt fra gruppen bestående af titan, zirkonium, niobium, bor, vanadium, og wolfram: op til 2 % af hvert af en eller flere af elementerne og rest jern.

25

Ifølge skriftet varmebehandles legeringen, så den får en martensitisk matrix.

Denne type matrix er meget hård og sprød, og maskinelementer fremstillet af et sådant materiale har let ved at revne, hvis de udsættes for stød eller slag. Endvidere er denne type matrix ikke termisk stabil, idet den bliver blødere ved 30 temperaturer over 400* C.

Ansøgeren til nærværende patentansøgning har desuden erfaring med anvendelse af en støbejernslegering ifølge europæisk norm 10295 (2002), » 2 OK 176544 B1 materiale: G-X40 CrNiSi'25-12, materiale nr,:1.4837, der har følgende sammensætning i vægt- %: krom: 24,0-27,0 %, kulstof: 0,3-0,5 %, 5 mangan: op tii 2,0 %, silicium: 1,0-2,5 %, molybdæn: op tf! 0,5 %, nikke!: 11,0-14,0 %, fosfor: op fil 0,040 % og 10 svovl: op iii 0,030 % samt af en modificeret udgave heraf med følgende sammensætning i vægt- %: krom: 24,0-26,0 %, kulstof: 0,7-0,9 %, 15 mangan: 0,6-1,0 %, silicium: 1,5-2,0 % og nikkel: 2,5-3,5 %

Erfaringerne med disse to materialer har vist, af de begge efter længere tids 2 0 opvarmning fil temperaturer mellem 500 og 900 °C har tendens tli at danne sigmafase, der er en sprød intermetailisk fase bestående af lige dele jern og krom og dermed blive sprøde, og at de ikke er specielt slidbestandige,

Desuden kendes fra JP1212718 A en støbejernslegering, der indeholder 25 følgende bestanddele i vægtprocenter 10-25 % Or, 1,0-3,2 % C, 0,4-1,5 % Mn, 0,4-1,5 % Si, 0,5-2,0 % Ni, 0,1 % eller mindre af såvel P som S, 0,2-4,0 % Mo og resten Fe. Med denne legering opnås en forbedret slidstyrke. Fra KR100524587B B1 kendes en lignende støbejernslegering, 30 Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en støbejernslegering, der har en højere slidhestandighed og en mindre tendens tii dannelse af sigmafase ved temperaturer på mellem 500 og 900 "C end de i øjeblikket tilgængelige støbejernslegeringer.

» DK 176544 B1 3

Dette opnås ifølge opfindelsen ved en støbejernslegering ifølge opfindelsen, der består af følgende sammensætning i vægt- %: krom: 15,0-20,0 %, kulstof: 1,0-2,0 %, 5 mangan: 0,8-1,2 %, siiicium: 1,2-1,5 %, nikkel: 1,5-2,5%, rest jern og uundgåelige metalliske og ikke-metailiske urenheder, hvor de ikke-metalliske urenheder omfatter kvælstof, ilt, fosfor og svovl.

10

Herved opnås en støbejernslegering, der har en højere slidbestandighed og en væsentlig mindre tendens tii dannelse af den uønskede sigmafase ved opvarmning tii temperaturer mellem 500 og 900 X end de ovenfor beskrevne kendte legeringer.

15

Laboratorieforsøg udført af ansøgeren til nærværende patentansøgning har indikeret, at legeringen ifølge opfindelsen har klart bedre slidegenskaber end legeringen ifølge europæisk norm 10295 og den modificerede udgave heraf, begge defineret ovenfor. Forsøgsresultaterne viste, at legeringen ifølge 20 opfindelsen har en slidbestandighed, der er omtrent sytten gange så høj som den for legeringen ifølge europæisk norm 10295 og syv gange så høj som den for den modificerede udgave heraf, Den forbedrede slidbestandighed skyldes primært at kulstof-krom forholdet er optimeret, således at der dannes flest mulig kromkarbider, som er den slidbestandige komponent i legeringen.

25

Endvidere har laboratorieforsøg, hvor legeringen ifølge opfindelsen over en periode på 8 uger blev udsat for en varmebehandling ved en temperatur på 500 °C og efterfølgende mikroskoperet, vist, at den er særdeles varmestabil, idet der ingen tegn var på dannelse af sigmafase.

30 DK 176544 B1

For at undgå væsentlige forringelser af jernlegeringens mekaniske egenskaber bør de ikke-metalliske urenheder omfattende kvælstof, ilt, fosfor og svovl ikke overskride følgende maksimale indhold: maksimalt 0,020 N, maksimalt 10 ppm O, maksimalt 0,040 P, og maksimalt 5 0,030 S.

StøbejemSegeringen ifølge opfindelsen omfatter fortrinsvis 16,0-19,0 vægt- % krom, mere fortrinsvis 16,5-18,5 vægt- % og mest fortrinsvis 17,0-18,0 vægt- % krom, 10

Endvidere omfatter støbejemlegeringen ifølge opfindelsen fortrinsvis 1,2- 1,8 vægt- % kulstof, mest fortrinsvis 1,4-1,6 vægt- % kulstof.

Støbejemlegeringen ifølge opfindelsen har fortrinsvis en austenitisk-ferritisk 15 matrix,

Støbejemlegeringen kan fremstilles og udstødes til råemner ved almindelig kendte teknikker.

2 0 Den beskrevne støbejernslegering er særdeles egnet for anvendelse til maskindele i klinkerkølere for afkøling af cementklinker.

Claims (7)

1. Temperaturstabil støbejernsiegering med høj slidbastandighed ved temperaturer på mellem 500 og 900 “C, kendetegnet ved, at den består af 5 følgende sammensætning i vægt- %: krom: 15,0-20,0 %, kulstof: 1,0-2.0 %, mangan: 0,8-1,2 %, silicium: 1,2-1,5 %( 10 nikkel: 1,5-2,5 %, rest jern og uundgåelige metalliske og ikke-metalliske urenheder, hvor de ikke-metalliske urenheder omfatter kvælstof, ilt, fosfor og svovl,

2. Temperaturstabil støbejernsiegering ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den 15 omfatter 16,0-19,0 vægt- % krom,

3. Temperaturstabil støbejernsiegering ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den omfatter 16,5-18,5 vægt- % krom, 2 0 4. Temperaturstabil støbejernsiegering ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den omfatter 17,0-18,0 vægt- % krom.

5. Temperaturstabil støbejernsiegering ifølge ethvert af de forudgående krav. kendetegnet ved, at den omfatter 1,2-1,8 vægt- % kulstof.

8. Temperaturstabil støbejernsiegering ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den omfatter 1,4- 1,8 vægt- % kulstof. 25 DK 176544 B1 r O

7. Temperaturstahii støbejernslegering ifølge ethvert af de forudgående krav; kendetegnet ved, at den har en ausfenitisk-ferritisk matrix.

8. Anvendelse af støbejernsiegering ifølge ethvert af de forudgående krav tH 5 maskindeie i klinkerkølere for afkøling af cementkiinker.