一种炼铁高炉布料器溜槽衬板及其制备方法技术

一种炼铁高炉布料器溜槽衬板，属于溜槽衬板的技术领域，所述的溜槽衬板的化学成分包括：以重量百分比计，C 3.2-4.0％，Mn 0.6-0.9％，Si 0.4-0.8％，P 0.03-0.05％，S 0.03-0.05％，W 3.5-4.5％，Mo 1.8-2.2％，V 0.8-1.2％，Cr 19.5-20.5％，B 0.6-0.9％，余量为Fe。本发明专利技术还公开了所述溜槽衬板的制备工艺，通过本发明专利技术的制备工艺及溜槽衬板各化学成分的改进，制备的溜槽衬板，既有高硬度、高耐磨性、耐冲击性能，又有高韧性、耐冷、热疲劳性能，能够满足各种不同的工况条件达到长寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种炼铁高炉布料器溜槽衬板及其制备方法
本专利技术属于溜槽衬板的
，涉及一种双金属结构溜槽衬板，具体涉及一种炼铁高炉布料器溜槽衬板及其制备方法，这种衬板既有高硬度、高耐磨性、耐冲击性能，又有高韧性、耐冷、热疲劳性能，能够满足各种不同的工况条件达到长寿命。
技术介绍
炼铁高炉炉顶加料设备安装于高炉最高端，布料器安装在整套加料设备的最底层，它安装于高炉炉头(即风罩帽)上端，与炉顶法兰连接。布料溜槽与布料器为整体结构，可以随时拆卸或安装，因此，人们通常称为溜槽布料器。溜槽上距炼铁原料的加料料位约五米，下距高炉炉膛约五米，悬挂于料位与炉膛的中心。炼铁原料为烧结矿、块矿、球团、焦碳、石灰石等固体原料。除焦碳外它们的比重都很高，形状为多角形、多边形的异形块，烧结矿除形状特异外还具有高硬度(HRC＞50)。这些物料都要在五米多的高空向溜槽冲击坠落，布撒于高炉炉膛。炼铁高炉运行正常时炉顶压力为1～3kg，温度200～300℃。遇到异常(塌料、串风等)温度会急速上升，温度会达到600℃以上。必须采取应急措施向炉膛喷雾或打水降温。因此，炉顶温度处于波动状态，忽冷忽热。在发生塌料故障时，伴有气浪冲击，炉顶压力也会发生波动。特殊的工况条件、恶劣的工作环境，要满足其使用要求，业界同仁做了很多研发和创新，但结果都很不理想，已成为全世界同行业的难题，突出表现是寿命短、造价高。要满足长寿命的条件，布料溜槽必须具备：1、高硬度(HRC＞64)提高耐磨性。2、高温状态(450℃以上)硬度不下降，具有红硬性。3、高温、低温急速变化不开裂、不剥落、不掉块，保持基体的完整性。同一基体的金属材料满足三项要求是矛与盾，顾此失彼。高硬度必然伴随高脆性，温差急速变化既会造成氧化脱碳也会造成裂纹，现象重复使基体产生疲劳剥落掉块等缺陷，影响使用寿命。布料器溜槽是一个近似半圆型月牙筒，外壳是一个金属板体，内层镶有耐磨衬板，目前，国内外炼铁行业使用的溜槽衬板有如下几种：1、高铬耐磨铸铁衬板(HRC55～60)；2、在钢板筒内表面用铜浸润焊碳化钨条块(12*10mmHRC64～65)；3、在钢板内表面堆焊8～10mm碳化钨焊层(HRC64～65)；4、在溜槽内腔焊月牙板，月牙板上端堆焊耐磨材料(HRC64～65)；5、自由化的自制溜槽衬板。溜槽衬板虽然属于易损件，但寿命太短会影响高炉产量，影响其它工序的煤气供应，造成大面积的停产。钢铁企业希望使用周期达一年，产铁量达50万吨～150万吨(产量以高炉容积确定)。上述的衬板都存在一些问题，不能满足用户的要求：例如，高铬耐磨铸铁衬板体积大，热处理淬火淬透性差，基体内存有残余奥氏体，而硬度偏低(HRC55～60)，经低温回火基体组织为回火马氏体组织，该组织当炉顶温度高于250℃以上，马氏体中的固溶碳析出，析出的碳以粉状物剥落，耐磨性减弱，影响寿命；碳化钨条块浸润焊接衬板，焊材使用的是黄铜，在盐浴炉中施焊，这种焊接方法疵病多，不易焊接牢固，再加上铜的熔点低，使用中易发生“掉牙”现象，一旦发生此现象，寿命也打折扣；堆焊碳化钨的衬板，只能堆焊厚度8～10mm，如果堆焊加厚会产生焊道裂纹或剥落，尽管碳化钨材质具有高硬度、高耐磨性，但焊道太薄，经不得长久磨损。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中的溜槽衬板无法实现既有高硬度、高耐磨性、耐冲击性能，又有高韧性、耐冷、热疲劳性能的优点，而且寿命短的缺陷，提供了一种炼铁高炉布料器溜槽衬板及其制备方法，这种衬板是把两种金属溶液浇注到同一物体中，使之形成两种不同化学成份的金属物体。两者单独存在，不能混合，使其具有双重性能，既有高硬度、高耐磨性、耐冲击性能，又有高韧性、耐冷、热疲劳性能，能够满足各种不同的工况条件达到长寿命，同时，可使物料的过流量提高1倍。本专利技术为实现其目的采用的技术手段是：一种炼铁高炉布料器溜槽衬板，所述的溜槽衬板的化学成分包括：以重量百分比计，C3.2-4.0％，Mn0.6-0.9％，Si0.4-0.8％，P0.03-0.05％，S0.03-0.05％，W3.5-4.5％，Mo1.8-2.2％，V0.8-1.2％，Cr19.5-20.5％，B0.6-0.9％，余量为Fe。一种炼铁高炉布料器溜槽衬板，所述的溜槽衬板的化学成分包括：以重量百分比计，C3.4-3.6％，Mn0.7-0.8％，Si0.5-0.7％，P0.04-0.045％，S0.04-0.045％，W3.8-4.2％，Mo1.9-2.1％，V0.9-1.1％，Cr19.8-20.3％，B0.7-0.8％，余量为Fe。一种炼铁高炉布料器溜槽衬板，所述的溜槽衬板的化学成分包括：以重量百分比计，C3.5％，Mn0.75％，Si0.6％，P0.043％，S0.043％，W4％，Mo2％，V1％，Cr20％，B0.75％，余量为Fe。一种溜槽衬板的制备工艺，包括备料工序、成型工序及热处理工序，所述的热处理工序包括以下步骤：A均匀化退火处理：将经过成型工序得到的溜槽衬板置于加热炉中进行加热，加热至940-960℃，并于940-960℃条件下保温2.8-3.2h，然后随炉冷却至300℃，之后出炉空冷；B等温淬火处理：将经过步骤A均匀化退火处理的溜槽衬板置于加热炉中加热，加热至1040-1060℃，并保温3-4h，然后从炉中取出，置于300-360℃的硝盐炉中进行冷却，冷却30min，然后出炉空冷；C高温回火处理：将经过步骤B等温淬火处理的溜槽衬板置于560℃的加热炉中加热，加热至560℃，保温2-4h，出炉空冷，将此操作重复进行三次，得到成品溜槽衬板。溜槽衬板的板体由下述方法制备而成：a、备料：按重量百分比准备各化学成分，然后将W、Mo、V、Cr、Mn、Si、P、S、B这些化学成分熔炼成内环衬板溶液，其余的化学成分熔炼成外环衬板溶液，备用；b、成型：先通过模型和型砂进行造型处理，做出浇口和冒口，做出上箱和下箱，并在下箱中预埋圆钢，然后将上箱和下箱合并，用两个浇包同时将内环衬板溶液和外环衬板溶液浇注到型腔中，内环衬板溶液和外环衬板溶液凝固后结为一体，然后把预埋的圆钢包熔，即可将三者融为一体，得到成型的溜槽衬板。本专利技术的有益效果：溜槽与物料直接接触的为内环衬板，与外壳连接的为外环衬板，两层在熔铸时附加连接柱，三者熔为一体，使之牢固结合，永不脱离，保持一体化的完整性。当耐磨的内环受忽冷忽热气浪冲击时，外环利用高韧性给以保护，使之不开裂、不脱落。另外，可克服冷、热应力的集聚，缩小截面积，分散合成力量。为提高硬度，使之具有红硬性，增加钨、钼含量，增加4％的钨，增加2％的钼。为细化晶粒，防止冶炼中的氧化，增加1％的钒，同时添加非合金元素硼，使硬度更佳。传统的高铬耐磨铸铁，主要是碳与铬形成高碳铬铁(FeC)，这些合金颗粒弥散于基体，使硬度和耐磨性提高。当温度升高金相组织发生变化，碳从颗粒中析出，硬度下降，耐磨性降低。钨与钼的增加，使碳与钨、钼形成碳化钨，使相变温度和碳析出温度提高，600℃时硬度不下降，所以溜槽衬板具有红硬性。碳与硼生成碳化硼，是硬度值最高的化合物，这些化合物高度弥散于回火马氏体组织内，使之具有高硬度、高耐磨性，并且耐高温。本专利技术的溜槽衬板是双金属溜槽衬板，并通过本专利技术的热处理工艺得到了理想的金相组织。本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炼铁高炉布料器溜槽衬板，其特征在于：所述的溜槽衬板的化学成分包括：以重量百分比计，C 3.2‑4.0％，Mn 0.6‑0.9％，Si 0.4‑0.8％，P0.03‑0.05％，S 0.03‑0.05％，W 3.5‑4.5％，Mo 1.8‑2.2％，V 0.8‑1.2％，Cr19.5‑20.5％，B 0.6‑0.9％，余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种炼铁高炉布料器溜槽衬板的制备工艺，包括备料工序、成型工序及热处理工序，其特征在于：所述的制备工艺具体工序步骤如下：a、备料：按重量百分比准备各化学成分：C3.2-4.0％，Mn0.6-0.9％，Si0.4-0.8％，P0.03-0.05％，S0.03-0.05％，W3.5-4.5％，Mo1.8-2.2％，V0.8-1.2％，Cr19.5-20.5％，B0.6-0.9％，余量为Fe，然后将W、Mo、V、Cr、Mn、Si、P、S、B这些化学成分熔炼成内环衬板溶液，其余的化学成分熔炼成外环衬板溶液，备用；b、成型：先通过模型和型砂进行造型处理，做出浇口和冒口，做出上箱和下箱，并在下箱中预埋圆钢，然后将上箱和下箱合并，用两个浇包同时将内环衬板溶液和外环衬板溶液浇注到...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏明义，苟忠荣，贾占良，杜呈朝，王长青，
申请(专利权)人：石家庄三环阀门股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13