專利名稱：一種爐箅條及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種爐箅條及其制備方法，特別涉及一種用于燒結(jié)鐵礦粉的燒結(jié)機(jī)臺(tái)車 箅條及其制備方法，屬于耐熱材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
箅條是鐵礦粉燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上一種耐熱易耗品，其作用類似于燃煤鍋爐柵。箅條的 作用是與燒結(jié)機(jī)臺(tái)車欄板構(gòu)成槽形空間，容納燒結(jié)礦料。在燒結(jié)過程中，箅條隨臺(tái)車以一定 速度循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)臺(tái)車在燒結(jié)機(jī)機(jī)頭開始接受布料時(shí)，箅條溫度最低。首次開機(jī)時(shí)，箅條溫 度為室溫，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)至點(diǎn)火位置時(shí)，一般達(dá)200°C。此時(shí)承受了磨料的沖擊磨損，易把已經(jīng)氧 化的表層沖刷掉，又繼續(xù)氧化，加快磨損。當(dāng)臺(tái)車運(yùn)行至機(jī)尾時(shí)，礦料燒透，此時(shí)箅條溫度最 高，箅條局部溫度達(dá)到或超過1000°C。臺(tái)車翻轉(zhuǎn)卸料后，箅條暴露在空氣中冷卻。燒結(jié)機(jī)采 取不停機(jī)連續(xù)作業(yè)制。箅條在高、低溫交變惡劣工況下工作，同時(shí)還承受燒結(jié)礦料的沖擊， 其主要失效形式是燒蝕和斷裂，占箅條失效比例70%以上。箅條質(zhì)量不但是穩(wěn)定燒結(jié)工藝 提高礦粉燒結(jié)產(chǎn)量、質(zhì)量的重要因素，而且也直接決定著燒結(jié)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)還直接 關(guān)系到環(huán)境保護(hù)。為了改善箅條性能，延長(zhǎng)其使用壽命，中國發(fā)明專利CN1475593公開了一種燒結(jié) 機(jī)臺(tái)車所用箅條及其制造方法，所述箅條的化學(xué)成分為0. 3 0. 5% C，12 15% Cr，3 4% Si，0. 8 1. 4% ΑΙ,Ο. 5 1. 2% Μη,Ο. 5 1. 2% Mn，余量Fe。其制造步驟包括砂型制 作、中頻爐冶煉、澆鑄成型、熱處理四個(gè)工序。上述箅條鉻含量較少，抗氧化性能較差，碳含 量低導(dǎo)致鑄造性能差。中國發(fā)明專利CN1304902也公開了一種工業(yè)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上所用箅條 的制造方法。其特征是箅條采用含高比例的氧化鋁陶瓷制造；氧化鋁陶瓷含氧化鋁的比例 選擇在60 99%。這種氧化鋁陶瓷制造箅條的工藝是將原料配好用球磨機(jī)混合磨細(xì)，倒 入箅條成型模具用擠壓機(jī)初步擠壓成型，再用油壓機(jī)高壓擠壓，靜擠壓成型后再修型，再經(jīng) 高溫窯爐焙燒，最后成品修型。這種箅條耐高溫，但制造工藝復(fù)雜，高溫窯爐焙燒能耗高，且 箅條脆性大，使用中極易斷裂。中國發(fā)明專利CN1282799還公開了一種高鉻鑄鋼箅條及其 制造方法，箅條的化學(xué)成分組成為(重量％) :1. 0 2. 2% C，22 30% Cr，3. 0 7. 0% Al，1. 0 2. 5% Si，0. 5 1. 0% Mn，0. 2 0. 8% Ni，0. 005 0. 04% Β，0· 04 0. 10 % Zr,0. 08 0. 25% Y，0. 02 0. 08% K，鉻和鋁的大量加入，提高了箅條的抗氧化性，但鉻含 量和鋁含量太高，熔煉困難，且鋁的大量加入，易出現(xiàn)夾雜物，降低箅條的強(qiáng)度和韌性，使用 中易發(fā)生箅條斷裂現(xiàn)象。中國發(fā)明專利CN101397642還公開了一種用于焦?fàn)t箅條的耐熱 鋼包括如下重量百分比的元素^ 0. 50% C，2. 5 2. 7% Si，17 19% Cr, 10 12% Mn， 0. 22 0. 30% Ν，0· 08 0. 12%稀土，0. 005 0. 007% Β，0· 05 0. 08% Ti, 3. 5 4. 5% Ni，并加熱至1000 1050°C固熔處理。具有耐氧化、長(zhǎng)期使用不脫皮、耐高溫的特點(diǎn)，可耐 900°C以上的高溫。但上述箅條材質(zhì)含有較多價(jià)格昂貴的鎳合金元素，生產(chǎn)成本高。中國 發(fā)明專利CN101403073還公開了一種用于燒結(jié)機(jī)箅條的自生碳化物粒子強(qiáng)化鐵素體耐熱 鋼及其制造方法，所述的耐熱鋼以質(zhì)量百分比表示，含有0. 6 1. 2% C，1. 0 1. 5% Si，0. 5 1. 0% Mn, 18 26% Cr,0. 2 1. 0% Μο,Ο. 05 0. 15% Re，0. 05 0. 2% ΑΙ,Ο. 5 3.0%的Ti、V和Nb中的一種以上，剩余部分為鐵和不可避免的雜質(zhì)。所述的制造方法為 在感應(yīng)電爐中熔化制造鐵素體耐熱鋼基體合金的原料，然后將鋼液升溫到1520°C以上進(jìn)行 扒渣，脫氧，并過熱到1540 1560°C，出鋼，進(jìn)行復(fù)合化處理。該發(fā)明材料中含有價(jià)格昂貴 的鉬、鈮和釩等元素，成本高。中國發(fā)明專利CN1037741還公開了一種爐用耐熱鉻鋼，其特 征在于該耐熱鋼的化學(xué)成份為(重量百分比)0.6 1.0% C，1.4 2.0% Si,^ 0.6% Mn, 15. 0 19. 0% Cr，0. 03 0. 10% Re，余量為Fe該材料抗氧化性能低，制造箅條使用壽 命較短。中國發(fā)明專利CN1153829還公開了一種高溫抗氧化鉻硅鑄鋼，特別適用于制造燒 結(jié)機(jī)箅條，其特征在于以鉻、硅、鋁、鈦、硼、稀土作為主要合金元素，其化學(xué)成分按重量百分 比為0· 4 1. 4% C，0. 8 3. 0% Si，0. 25 2. 00% Mn, 16 34% Cr,0. 08 2. 0% Al, 0. 003 0. 01% Β,Ο. 08 1. 00% Ti,0. 01 0. 20% Re，余量為Fe。該材質(zhì)存在鉻、鋁含 量下限時(shí)抗氧化性差，碳含量下限或鉻含量上限時(shí)鑄造性能差的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述箅條材料存在的不足，發(fā)明一種以鉻為主要合金元素的箅條材料 及其制備方法，為了進(jìn)一步提高箅條的抗高溫氧化性能，還加入了較多的鋁和硅，另外，為 了改善箅條的鑄造性能，提高箅條含碳量至1.0%以上。為了細(xì)化箅條凝固組織，還加入 少量的鈦、鈮、稀土，為了改善碳化物的形態(tài)和分布，提高箅條綜合力學(xué)性能，還加入了鎂元
O本發(fā)明目的可以通過以下手段來實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的一種箅條，其特征在于，化學(xué)組成 成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是1· 2 1. 6% C，15. 0 20. 0% Cr，2. 3 2. 8% Al，4. 5 5. 0% Si， 0. 05 0. 15% Ti，0. 05 0. 15% Nb，0. 08 0. 20% RE,0. 06 0. 15% Mg, < 0. 6% Mn, < 0. 04% S, < 0. 05% P，余量為 Fe，且 0. 20%^ Ti+Nb 彡 0. 28%。本發(fā)明上述箅條的制備方法，采用電爐熔煉，具體工藝步驟如下(1)將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后先后加入硅鐵和鋁，出爐前加入鈮鐵 和鈦鐵，鋼水溫度達(dá)到1550 1580°C時(shí)出爐。(2)將稀土和鎂預(yù)先放入鋼包內(nèi)，用包內(nèi)沖入法進(jìn)行稀土、鎂復(fù)合處理，其中稀土 以稀土硅鐵形式加入，鎂以鈍化顆粒鎂形式加入。(3)鋼水溫度達(dá)到1460 1490°C時(shí)直接在消失模鑄型中澆注成箅條，箅條經(jīng)打磨 清理后可以直接上機(jī)使用。本發(fā)明箅條的化學(xué)成分選擇理由如下鉻、鋁和硅高鉻合金中含有較高的鉻、鋁和硅，在高溫氧化時(shí)，鉻、鋁和硅與氧的 親和力比鐵大，形成復(fù)雜的富鉻氧化膜、富鋁氧化膜和富硅氧化膜，這類氧化膜不易剝落， 有利于抑制氧化的進(jìn)一步擴(kuò)展。此外鉻又是碳化物形成元素，有利于提高箅條硬度，并改 善其耐磨性。但是，鉻含量過高，材料熔煉困難，且增加生產(chǎn)成本，鋁和硅加入量過多，易出 現(xiàn)夾雜，損害材料的強(qiáng)度和韌性，綜合考慮，將鉻含量控制在15. 0 20. 0%，鋁含量控制在 2. 3 2. 8%，硅含量控制在4. 5 5. 0%。碳碳主要是從鉻鐵中帶來的，適當(dāng)提高碳含量，有利于提高箅條硬度，改善其耐 磨性，提高碳含量還可改善箅條鑄造性能，加入量過多，箅條脆性大，使用中易斷裂，將其含量控制在1.2 1.6%。鈦和鈮鈦和鈮是強(qiáng)碳化物形成元素，形成的TiC、NbC熔點(diǎn)高，可作為凝固結(jié)晶核 心，有利于細(xì)化晶粒，減輕元素偏析，提高箅條的綜合性能，加入量過多，Tic、NbC易粗化， 反而損害箅條的強(qiáng)度和韌性，因此將鈦含量控制在0. 05 0. 15%，鈮含量控制在0. 05 0. 15%，且 0. 20%^ Ti+Nb 彡 0. 28%。稀土和鎂稀土和鎂具有很強(qiáng)的脫氧、脫硫能力，稀土還具有細(xì)化凝固組織的作 用，鎂的加入還有利于改善碳化物的形態(tài)和分布，提高箅條綜合性能，稀土的合適加入量為 0. 08 0. 20%，鎂的合適加入量為0. 06 0. 15%。箅條不僅強(qiáng)度高，韌性和抗氧化性好，還有良好的耐熱疲勞性能，在大型燒結(jié)機(jī)臺(tái) 車上使用，壽命超過兩年。使用本發(fā)明箅條可減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)作業(yè)率， 具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)(1)箅條中不含價(jià)格昂貴的鉬、鎳合金元素，且鉻含量也較少，因此生產(chǎn)成本低廉。(2)鉻、鋁、硅的加入，使箅條抗氧化性能明顯提高，鈦、鈮、稀土、鎂的加入，使箅條 強(qiáng)度和韌性明顯提高，其中抗彎強(qiáng)度達(dá)到1200 1320Mpa，沖擊韌性達(dá)到21 24J/cm2。(3)箅條鑄造成形性能好，采用消失模鑄造成形外觀質(zhì)量好，尺寸精度高。(4)箅條鑄造后不經(jīng)熱處理直接使用，工序簡(jiǎn)化，降低能耗。(5)本發(fā)明箅條在500平米大型燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上使用，安全可靠，無斷裂現(xiàn)象出現(xiàn)， 使用壽命達(dá)到28 30個(gè)月。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述實(shí)施例1 箅條采用500公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉，具體工藝步驟如下(1)將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后先后加入硅鐵和鋁，出爐前加入鈮鐵 和鈦鐵，鋼水溫度達(dá)到1579°C時(shí)出爐。(2)將鈰稀土元素和鎂預(yù)先放入鋼包內(nèi)，用包內(nèi)沖入法進(jìn)行稀土、鎂復(fù)合處理， 其中鈰稀土以稀土硅鐵合金形式加入，鎂以鈍化顆粒鎂形式加入，其中鈍化顆粒鎂的鈍 化層由以下按質(zhì)量百分比配比的原料構(gòu)成，氯化鈉30-40%，氯化鉀25-35%，氯化鎂 20-30% 和氯化鋇5-10%。(3)鋼水溫度達(dá)到1485°C時(shí)直接在消失模鑄型中澆注成箅條，箅條經(jīng)打磨清理后 可以直接上機(jī)使用。箅條成分見表1，箅條抗彎強(qiáng)度達(dá)到1305Mpa，沖擊韌性達(dá)到23. 6J/cm2。表1箅條化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％ )
權(quán)利要求
一種箅條，其特征在于，化學(xué)組成成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是1.2～1.6％C，15.0～20.0％Cr，2.3～2.8％Al，4.5～5.0％Si，0.05～0.15％Ti，0.05～0.15％Nb，0.08～0.20％RE，0.06～0.15％Mg，＜0.6％Mn，＜0.04％S，＜0.05％P，余量為Fe，且0.20％≤Ti+Nb≤0.28％。
2.權(quán)利要求1的箅條的制造方法，其特征在于，用電爐生產(chǎn)，包括以下步驟(1)將廢鋼和鉻鐵混合加熱熔化，鋼水熔清后先后加入硅鐵和鋁，出爐前加入鈮鐵和鈦 鐵，鋼水溫度達(dá)到1550 1580°C時(shí)出爐；(2)將稀土和鎂預(yù)先放入鋼包內(nèi)，用包內(nèi)沖入法進(jìn)行稀土、鎂復(fù)合處理，其中稀土以稀 土硅鐵合金形式加入，鎂以鈍化顆粒鎂形式加入；(3)鋼水溫度達(dá)到1460 1490°C時(shí)直接在消失模鑄型中澆注成箅條，箅條經(jīng)打磨清理 后可以直接上機(jī)使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種爐箅條及其制備方法，屬于耐熱材料技術(shù)領(lǐng)域。爐箅條化學(xué)組成成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是1.2～1.6％C，15.0～20.0％Cr，2.3～2.8％Al，4.5～5.0％Si，0.05～0.15％Ti，0.05～0.15％Nb，0.08～0.20％RE，0.06～0.15％Mg，＜0.6％Mn，＜0.04％S，＜0.05％P，余量為Fe，且0.20％≤Ti+Nb≤0.28％。本發(fā)明箅條利用電爐便可生產(chǎn)，采用消失模鑄造成形，箅條不僅強(qiáng)度高，韌性和抗氧化性好，還有良好的耐熱疲勞性能，在大型燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上使用，壽命超過兩年；使用本發(fā)明箅條可減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)作業(yè)率，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C21C5/52GK101935805SQ20101024188
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者劉生龍, 張旺盛, 符寒光, 雷永平 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)