耐熱鑄鋼及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熄焦車用耐熱鑄鋼，屬于耐熱鋼材料【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種耐熱鑄鋼。本發(fā)明的耐熱鑄鋼，由以下重量百分比的成分組成：C0.15～0.25%、Si0.3～0.8%、Mn0.3～0.8%、Cr0.5～3.0%、V0.15～0.40%、Ti0.02～0.05%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)S、P。本發(fā)明的鑄鋼在保證韌性的同時(shí)具有較好的耐磨性能，能夠滿足熄焦車的使用要求，同時(shí)，本發(fā)明的鑄鋼生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，Cr含量低，且沒(méi)有金屬Ni，其成本大幅度降低。將本發(fā)明的耐熱鑄鋼制作成鋼板用于熄焦車上，其使用壽命可達(dá)3.5個(gè)月以上，過(guò)焦量達(dá)到20萬(wàn)噸以上。
【專利說(shuō)明】耐熱鑄鋼及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熄焦車用耐熱鑄鋼，屬于耐熱鋼材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】 [0002]熄焦車是焦?fàn)t的配套設(shè)備，一般運(yùn)行于焦?fàn)t焦側(cè)下面的軌道上，用來(lái)承接由導(dǎo)焦車導(dǎo)出的1000攝氏度左右的焦碳。熄焦車板工作條件極為惡劣，承受高溫氧化、腐蝕、急冷急熱以及劇烈沖刷磨損，常常使襯板表面形成裂紋，并迅速擴(kuò)大，直至斷裂失效。
[0003]目前焦化廠的熄焦方式主要分為濕法熄焦和干法熄焦兩種。濕法熄焦車板一般采用耐熱鑄鐵和球墨鑄鐵材質(zhì)，而干熄焦罐所用襯板多采用GB/T8492-87中的耐熱鑄鋼ZG35Cr24Ni7SiN。
[0004]耐熱鑄鐵是屬于行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)推薦用的材質(zhì)，它有一定耐高溫性能和耐磨性且成本較低。小型熄焦車使用耐熱鑄鐵板(如RTSi5)，使用壽命可達(dá)2~3個(gè)月，過(guò)焦量10萬(wàn)噸左右，能夠滿足使用需要，失效形式為厚度方向磨損約1/2~2/3后出現(xiàn)斷裂；但如出焦量大(超過(guò)2噸)，由于焦炭從焦?fàn)t中落下的沖擊力較大，且焦炭的重量大，熄焦車板工作條件更為惡劣，采用普通耐熱鑄鐵板一般使用壽命僅一周左右，過(guò)焦量約2萬(wàn)噸。
[0005]球墨鑄鐵優(yōu)點(diǎn)在于抗高溫性能好，耐磨性好，耐冷熱疲勞性也不錯(cuò)，大型熄焦車一般采用耐熱球墨鑄鐵材質(zhì)(如RQTSi4等)，使用壽命能超過(guò)2個(gè)月，過(guò)焦量20萬(wàn)噸以上，其失效形式為冷熱疲勞裂紋擴(kuò)展成貫穿裂紋。但球墨鑄鐵有不同的基本組織和球化率，性能也因此而差別很大，所以實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程控制較復(fù)雜，成本較高。
[0006]耐熱鑄鋼ZG35Cr24Ni7SiN,其化學(xué)成分為:C0.3-0.4%, Mn0.8-1.5%, Sil.3-2%,Cr23-25.5%，Ν?7-8.5%，N0.2-0.8%。該鑄鋼具有抗氧化性好、強(qiáng)度高、韌性好，耐磨性、耐熱性、耐蝕性及鑄造性能好等優(yōu)點(diǎn)，但在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)裂紋、熔化甚至出現(xiàn)斷裂等現(xiàn)象，其使用壽命2個(gè)月左右，過(guò)焦量約20萬(wàn)噸，失效形式為高溫焦炭沖擊磨損下，襯板出現(xiàn)較嚴(yán)重的變形和貫穿性裂紋。此外，ZG35Cr24Ni7SiN由于含有較高的鎳和鉻，成本較高。
[0007]針對(duì)上述情況，為了保證焦化廠的生產(chǎn)率，研究一種使用壽命長(zhǎng)、成本低、生產(chǎn)過(guò)程易于控制的耐熱鋼材料是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種耐熱鑄鋼。
[0009]本發(fā)明的耐熱鑄鋼，由以下重量百分比的成分組成:C0.15~0.25%、Si0.3~
0.8%,Mn0.3 ~0.8%, Cr0.5 ~3.0%、V0.15 ~0.40%、Ti0.02 ~0.05%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)S、P。
[0010]優(yōu)選的，由以下重量百分比的成分組成:C0.16~0.24%、Si0.35~0.75%、Mn0.35 ~0.75%、Cr0.52 ~2.97%、V0.16 ~0.39%、Ti0.022 ~0.048%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)S、P。
[0011]更優(yōu)選的，由以下重量百分比的成分組成:C0.20%、Si0.55%、Mn0.55%、Crl.75%、V0.30%、Ti0.035%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)S、P。
[0012]其中，所述S ≤ 0.05%、P ≤ 0.045%。
[0013]本發(fā)明的耐熱鑄鋼，可以采用消失模鑄造進(jìn)行生產(chǎn)。將泡沫按2%縮尺比例制作出鑄鋼板模子，模子上涂料并烘干后即可使用。熔煉采用中頻感應(yīng)爐，根據(jù)材質(zhì)要求計(jì)算配料，在普通鑄鋼基礎(chǔ)上加入鉻鐵、硅鐵、錳鐵，出鋼前5分鐘加入釩鐵和鈦鐵，即得本發(fā)明的耐熱鑄鋼。
[0014]本發(fā)明的耐熱鑄鋼，在現(xiàn)有普通鑄鋼成分基礎(chǔ)上加入鉻、釩、鈦元素，在增加少量成本的情況下，改善鋼的機(jī)械性能，且生產(chǎn)工藝過(guò)程易于控制，滿足焦化生產(chǎn)的需要。
[0015]其中，Cr是耐磨耐熱材料的基本元素之一，屬于縮小Y相區(qū)的合金元素，它與碳形成多種碳化物M23C6，M7C3，對(duì)鋼的性能，尤其是鋼的熱強(qiáng)性有顯著影響。Cr在一定含量范圍內(nèi)，還能提高鋼的持久強(qiáng)度和蠕變極限。另外，Cr的加入還能提高鋼的抗氧化性和耐蝕性。在高溫工作環(huán)境下，要保證鋼的耐磨性和一定抗氧化性能，必須具有一定的Cr含量。同時(shí)，過(guò)高的Cr含量會(huì)促進(jìn)析出相聚集和粗化，同時(shí)熱穩(wěn)定性下降并形成δ -鐵素體，從而導(dǎo)致熱強(qiáng)性的降低。綜合考慮，取Cr含量為0.5~3.0%。
[0016]加入V、Ti能在不降低塑性韌性的情況下，提高鋼的強(qiáng)度和硬度，特別是提高熱強(qiáng)性。v、Ti都是強(qiáng)碳化物形成元素，并由于它們的碳化物彌散的小顆粒能對(duì)奧氏體晶界起固定作用，阻礙奧氏體晶界的遷移，亦即阻止了奧氏體晶粒長(zhǎng)大，因此還可起到細(xì)化晶粒、提高晶粒的粗化溫度的作用和Ti有較強(qiáng)的沉淀強(qiáng)化能力，它們所形成的碳化物硬度高，耐磨性好…和Ti共同作用比單一元素的強(qiáng)化效果好。但V、Ti含量過(guò)高會(huì)降低鑄鋼韌性，增加成本。綜合考慮，取V含量為0.15~0.40%，Ti含量為0.02~0.05%。
[0017]本發(fā)明還提供本發(fā)明的耐熱鑄鋼在熄焦車中的應(yīng)用。
[0018]本發(fā)明生產(chǎn)出的鑄鋼在保證韌性的同時(shí)具有較好的耐磨性能，能夠滿足熄焦車的使用要求，同時(shí)，本發(fā)明的鑄鋼材料生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，Cr含量低，且沒(méi)有金屬Ni，其成本大幅度降低。將本發(fā)明的耐熱鑄鋼制作成鋼板用于熄焦車上，其使用壽命可達(dá)3.5個(gè)月以上，過(guò)焦量達(dá)到20萬(wàn)噸以上。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的耐熱鑄鋼，由以下重量百分比的成分組成:C0.15~0.25%、Si0.3~
0.8%,Mn0.3 ~0.8%, Cr0.5 ~3.0%、V0.15 ~0.40%、Ti0.02 ~0.05%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)S、P。
[0020]優(yōu)選的，由以下重量百分比的成分組成:C0.16~0.24%、Si0.35~0.75%、Mn0.35 ~0.75%、Cr0.52 ~2.97%、V0.16 ~0.39%、Ti0.022 ~0.048%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)S、P。
[0021]更優(yōu)選的，由以下重量百分比的成分組成:C0.20%、Si0.55%、Mn0.55%、Crl.75%、V0.30%、Ti0.035%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)S、P。
[0022]其中，所述S ≤ 0.05%、P ≤ 0.045%ο
[0023]本發(fā)明的耐熱鑄鋼，可以采用消失模鑄造進(jìn)行生產(chǎn)。將泡沫按2%縮尺比例制作出鑄鋼板模子，模子上涂料并烘干后即可使用。熔煉采用中頻感應(yīng)爐，根據(jù)材質(zhì)要求計(jì)算配料，在普通鑄鋼基礎(chǔ)上加入鉻鐵、硅鐵、錳鐵，出鋼前5分鐘加入釩鐵和鈦鐵，即得本發(fā)明的耐熱鑄鋼。
[0024]本發(fā)明的耐熱鑄鋼，在現(xiàn)有普通鑄鋼成分基礎(chǔ)上加入鉻、釩、鈦元素，在增加少量成本的情況下，改善鋼的機(jī)械性能，且生產(chǎn)工藝過(guò)程易于控制，滿足焦化生產(chǎn)的需要。
[0025]其中，Cr是耐磨耐熱材料的基本元素之一，屬于縮小Y相區(qū)的合金元素，它與碳形成多種碳化物M23C6，M7C3，對(duì)鋼的性能，尤其是鋼的熱強(qiáng)性有顯著影響。Cr在一定含量范圍內(nèi)，還能提高鋼的持久強(qiáng)度和蠕變極限。另外，Cr的加入還能提高鋼的抗氧化性和耐蝕性。在高溫工作環(huán)境下，要保證鋼的耐磨性和一定抗氧化性能，必須具有一定的Cr含量。同時(shí)，過(guò)高的Cr含量會(huì)促進(jìn)析出相聚集和粗化，同時(shí)熱穩(wěn)定性下降并形成δ -鐵素體，從而導(dǎo)致熱強(qiáng)性的降低。綜合考慮，取Cr含量為0.5~3.0%。
[0026]加入V、Ti能在不降低塑性韌性的情況下，提高鋼的強(qiáng)度和硬度，特別是提高熱強(qiáng)性。v、Ti都是強(qiáng)碳化物形成元素，并由于它們的碳化物彌散的小顆粒能對(duì)奧氏體晶界起固定作用，阻礙奧氏體晶界的遷移，亦即阻止了奧氏體晶粒長(zhǎng)大，因此還可起到細(xì)化晶粒、提高晶粒的粗化溫度的作用和Ti有較強(qiáng)的沉淀強(qiáng)化能力，它們所形成的碳化物硬度高，耐磨性好…和Ti共同作用比單一元素的強(qiáng)化效果好。但V、Ti含量過(guò)高會(huì)降低鑄鋼韌性，增加成本。綜合考慮，取V含量為0.15~0.40%，Ti含量為0.02~0.05%。
[0027]本發(fā)明還提供本發(fā)明的耐熱鑄鋼在熄焦車中的應(yīng)用。
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0029]實(shí)施例1
[0030]根據(jù)熄焦車圖紙鑄造熄焦車板，控制其成分，生產(chǎn)出的耐熱鑄鋼板成分為，C0.16%,Si0.35%、ΜηΟ.35%,S ( 0.05%,P ( 0.045%,Cr0.52%,V0.16%、Ti0.022%，其余為 Fe。將該耐熱鑄鋼板用于濕法熄焦車上，使用壽命達(dá)到3個(gè)月，過(guò)焦量達(dá)到20萬(wàn)噸以上，鋼板邊緣有裂紋出現(xiàn)，但未出現(xiàn)貫穿性裂紋，熄焦車襯板有明顯磨損減薄，未出現(xiàn)磨穿情況，能滿足生產(chǎn)需要。
[0031]實(shí)施例2
[0032]根據(jù)熄焦車圖紙鑄造熄焦車板，控制其成分，生產(chǎn)出的耐熱鑄鋼板成分為，C0.24%,Si0.75%、ΜηΟ.75%,S ( 0.05%,P ( 0.045%、Cr2.97%,V0.39%、Ti0.048%，其余為 Fe。將該耐熱鑄鋼板用于濕法熄焦車上，使用壽命達(dá)到3個(gè)月以上，過(guò)焦量達(dá)到20萬(wàn)噸以上，鋼板邊緣有裂紋出現(xiàn)，但未出現(xiàn)貫穿性裂紋和斷裂情況，能滿足生產(chǎn)需要。
[0033] 實(shí)施例3
[0034]根據(jù)熄焦車圖紙鑄造熄焦車板，控制其成分，生產(chǎn)出的耐熱鑄鋼板成分為，C0.20%, Si0.55%、ΜηΟ.55%, S ( 0.05%, P ( 0.045%, Cr 1.75%, V0.30%, Ti0.035%，其余為 Fe。將該耐熱鑄鋼板用于干法熄焦車上，使用壽命達(dá)到3.5個(gè)月以上，過(guò)焦量達(dá)到25萬(wàn)噸以上，鋼板有一定變形，邊緣有裂紋出現(xiàn)，但未出現(xiàn)斷裂以及磨穿情況，能滿足生產(chǎn)需要。
[0035]對(duì)比例1
[0036]根據(jù)實(shí)施例3的熄焦車圖紙鑄造熄焦車板，其材料采用現(xiàn)有的耐熱鑄鋼ZG35Cr24Ni7SiN。將該耐熱鑄鋼板用于干法熄焦車上，使用壽命為2個(gè)月，過(guò)焦量約20萬(wàn)噸，失效形式為高溫焦炭沖擊磨損下，襯板出現(xiàn)較嚴(yán)重的變形和貫穿性裂紋。
[0037]從實(shí)施例3和對(duì)比例I中可以清楚的看出，在同等條件下，使用本發(fā)明的耐熱鑄鋼板制成的熄焦車襯板，其使用壽命比現(xiàn)有的ZG35Cr24Ni7SiN過(guò)焦量多5萬(wàn)噸以上，并且，本發(fā)明的耐熱鑄鋼Cr含量 低，且沒(méi)有金屬Ni，其成本大幅度降低。
【權(quán)利要求】
1.耐熱鑄鋼，其特征在于，由以下重量百分比的成分組成:C0.15~0.25%、Si0.3~0.8%,Mn0.3 ~0.8%, Cr0.5 ~3.0%、V0.15 ~0.40%、Ti0.02 ~0.05%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)S、P。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱鑄鋼，其特征在于，由以下重量百分比的成分組成:C0.16 ~0.24%、Si0.35 ~0.75%、Mn0.35 ~0.75%、Cr0.52 ~2.97%、V0.16 ~0.39%、Ti0.022~0.048%，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)S、P。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耐熱鑄鋼，其特征在于，由以下重量百分比的成分組成:C0.20%, Si0.55%,Mn0.55%、Crl.75%、V0.30%, Ti0.035%，其余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì) S、P。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的耐熱鑄鋼，其特征在于:所述SS0.05%，P ≤ 0.045%。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的耐熱鑄鋼在熄焦車中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C10B39/14GK103469083SQ201310428450
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】黃平, 吳恩輝, 李軍, 楊紹利, 侯靜, 李俊翰 申請(qǐng)人:攀枝花學(xué)院