高铬铸钢篦条及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高铬铸钢箅条及其制造方法，箅条的化学成分组成为（重量％）：Ｃ１．０～２．２％、Ｃｒ２２．０～３０．０％、Ａｌ３．０～７．０％、Ｓｉ１．０～２．５％、Ｍｎ０．５～１．０％、Ｎｉ０．２～０．８％、Ｂ０．００５～０．０４％、Ｚｒ０．０４～０．１０％、Ｙ０．０８～０．２５％、Ｋ０．０２～０．０８％、Ｓ＜０．０４、Ｐ＞０．０４，余量为Ｆｅ。与现有技术相比，本发明专利技术高铬铸钢箅条在成本得到控制的同时，大幅度提高了箅条的抗氧化性和耐磨性，使用寿命长，可降低烧结矿的生产成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高铬铸钢篦条及其制造方法，属于高铬耐热合金铸钢及其铸造方法。篦条是烧结机台车上的主要部件，工作温度高达800～950℃，处于高温氧化环境下，同时篦条处在含有CO、CO2、SO2和水蒸汽的气体介质中，受到气体的腐蚀作用，篦条还要承受烧结矿的撞击和摩擦磨损作用，其工作环境十分恶劣。目前我国主要使用中硅耐热球铁篦条和高铬铸铁篦条，前者抗氧化性差，使用寿命低，后者脆性大，使用中易出现脆性断裂。国外采用具有较好的耐热性和耐磨性的高铬镍合金篦条，但由于这类篦条中镍含量高，造成篦条的成本过高，而我国镍资源又十分短缺。中国专利ZL88105269．8公开了《一种炉用耐热铬钢》，其化学成分为C0．6～1．0％、Si1．4～2．0％、Mn≤0．6％、S≤0．035％、P≤0．045％、Cr15．0～19．0％、Re0．03～0．1％、余量为Fe。该炉用耐热铬钢采用无镍配方，解决了高铬镍合金篦条的高成本问题，但其抗氧化性和耐磨性明显降低。本专利技术的目的是提供一种多元素、低镍含量的高铬铸钢篦条及其制造方法，在成本得到控制的同时，大幅度提高篦条的抗氧化性和耐磨性。本专利技术的目的是通过以下措施实现的。一种高铬铸钢篦条，其化学成分组成为(重量％)C1．0～2．2％、Cr22．0～30．0％、Al3．0～7．0％、Si1．0～2．5％、Mn0．5～1．0％、Ni0．2～0．8％、B0．005～0．04％、Zr0．04～0．10％、Y0．08～0．25％、K0．02～0．08％、S＜0．04、P＜0．04，余量为Fe。一种制造上述高铬铸钢篦条的方法，采用电炉熔炼，其制造工艺步骤如下①将普通废钢、碳素铬铁、低碳铬铁和不锈钢废料混合放入炉中加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁；②炉前调整成分合格后将温度升至1580～1640℃，加入占钢水重量4％～7％的Al脱氧和合金化，而后出炉；③将含钾变质剂、钇基稀土、铝锆合金和硼铁破碎至粒度小于15mm的小块并烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；④钢水经过滤处理，在其温度为1420～1480℃时，浇注入湿砂型铸造篦条；⑤浇铸8～12分钟后开箱空冷篦条；⑥对篦条进行退火处理，退火处理工艺为300～420℃、3～6)小时，空冷或炉冷。钢水入铸型前的过滤处理，是采用耐火纤维过滤网进行的，过滤网的网孔1．5～2．0mm×1．5～2．0mm，网厚0．20～0．40mm，空隙率40～60％，过滤网安放于浇口杯下面。C是影响高铬耐热钢硬度和韧性的主要元素，C含量高时，组织中碳化物数量多，基体硬度高，耐磨性好。C含量对韧性有双重影响，一方面随着C含量增加，碳化物显著增加，且多分布在晶界上，故冲击韧性下降，另一方面，所形成的碳化物阻碍高铬耐热钢的高温晶粒长大，使晶粒显著细化。此外高铬钢C量高时，高温发生α→γ转变，而γ相对高温晶粒长大不敏感，因此高铬耐热钢韧性随C量增加出现极大值，为兼顾钢的耐磨性和韧性，将C含量控制在1．0％～2．2％。Cr是高铬铸钢中最主要的合金元素，高铬铸钢之所以有较高的耐热性能，主要是Cr的加入使合金外表层在高温作用下能生成一层致密的Cr2O3保护层，阻止或延缓了合金的氧化过程由外部氧化转向内部氧化。在高温工况下，由于受应力等的作用，使氧化膜及下表层产生裂纹，裂纹的出现为合金的内部氧化提供了供氧通道。高铬铸钢本身对裂纹有修复能力，Cr含量越高，对裂纹修复能力越强，但Cr含量超过30％时，有脆性化合物σ相析出，损害材料的韧性，此外Cr含量过高，材质熔炼困难，铸造性能恶化，成本显著升高，因此Cr含量以22％～30％为宜。Al也是耐热合金中常用的抗氧化元素，耐热合金在高温下的破坏形式有氧化与生长或变形开裂。Al能在金属表面于高温下迅速氧化，同时生成连续致密的保护膜，牢固地覆盖于金属表面，从而有效地阻碍氧及金属(原子或离子)在高温下扩散，使合金具有高温抗氧化能力。同时Al还能使α→γ相变温度提高，稳定珠光体，或提高珠光体分解温度，使合金具有抗高温生长的能力。Al加入量过多，材质铸造性能恶化，成本增大，因此将Al含量控制在3．0％～7．0％。Si在高温时对氧化有抑制作用，在温度较高(大于900℃)时，能够形成较致密的氧化层。在高铬铸钢中加入适量的Si可明显改善其抗氧化性，但Si增大高铬铸钢的脆性，加入量过多，会使高铬铸钢的冲击韧性明显降低，为兼顾冲击韧性和抗氧化性，将Si含量控制在1．0％～2．5％。Mn不是抗氧化元素，其分子量大，氧化物又不足以形成钝化保护膜，所以尽量降低其含量，但Mn可起脱氧作用，因此将其含量控制在0．5％～1．0％。Ni是一种非碳化物形成元素，它固溶于基体能够提高基体的高温强度和热疲劳强度。而基体组织的高温强度对发挥碳化物抵抗高温磨料磨损可起到重要作用，因为它直接关系到能否对碳化物提供良好的支撑条件，Ni还能在一定程度上提高合金抗氧化能力，但其价格较高，综合考虑将Ni含量控制在0．2％～0．8％。高铬铸钢中加入微量B，可促使共晶碳化物粒化，有利于提高合金的冲击韧性。此外B在高铬铸钢中主要以硼化物形式存在，而硼化物可减少合金氧化时氧化剂的扩散通道，提高氧化膜粘附力，硼化物还可显著减小氧化膜的生长应力，使氧化膜不易引起应力集中，减弱甚至抑制氧化膜产生裂纹，对提高高铬铸钢的抗氧化性是有利的，但加入量过多，使合金脆性增大，因此将B含量控制在0．005％～0．04％。Zr既可细化晶粒，提高合金强韧性，还降低氧在氧化膜中的扩散率和合金氧化膜生长率，提高合金耐热性，加入量过多，使合金变脆，因此将Zr含量控制在0．04％～0．10％。Y具有净化晶界的作用，而晶界是合金高温工作时的薄弱部位，晶界净化能提高抗晶界氧化能力，从而提高合金的高温强度和蠕变强度。Y还能促进Cr和Al的优先氧化，使合金表面很快形成完整均匀的Cr2O3膜或Al2O3膜，并能减小Cr2O3膜和Al2O3膜的生长速率，提高合金氧化膜的抗剥落性，从而提高合金的抗氧化性和抗高温生长性。但过量Y将导致夹杂物增多，反而降低高铬铸钢的强韧性，因此将Y含量控制在0．08％～0．25％。K可降低高铬铸钢的初晶结晶温度和共晶结晶温度，有助于钢水在液相线和共晶区过冷，而合金的结晶过冷度增大，会使形核率大大增加，因此，K使初晶奥氏体晶核增多，初晶奥氏体得以细化，初晶奥氏体的细化导致共晶反应时残留钢液相互被隔开的趋势增强，进而导致共晶组织的细化。此外，K在共晶结晶时选择性地偏聚在共晶碳化物择优长大方向前沿钢液中，阻碍钢液中的Fe、Cr、C等原子正常长入共晶碳化物晶体，降低了共晶领先相碳化物择优长大方向的长大速度，导致方向长大减慢，而、方向长大速度增大，导致共晶碳化物变成不规则的团块状。初晶奥氏体的细化和共晶碳化物形态的改善，有利于高铬铸钢机械性能，特别是冲击韧性的大幅度提高，但加入量过多，导致钢中夹杂物数量增多，对机械性能反而带来不良影响，综合考虑，将K含量控制在0．02％～0．08％。P和S是原料中带入的不可避免的微量杂质，均是有害元素，为了保证篦条的强度、韧性和耐磨性，我们将P和S的含量均控制在0．04％以下。铸造和热处理工艺也能够使合金材质的性能得到改善，本专利技术中篦条制造工艺的制订依据是由于夹杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高铬铸钢篦条，其特征在于它的化学成分组成为（重量％）：Ｃ１．０～２．２％、Ｃｒ２２．０～３０．０％、Ａｌ３．０～７．０％、Ｓｉ１．０～２．５％、Ｍｎ０．５～１．０％、Ｎｉ０．２～０．８％、Ｂ０．００５～０．０４％、Ｚｒ０．０４～０．１０％、Ｙ０．０８～０．２５％、Ｋ０．０２～０．０８％、Ｓ＜０．０４、Ｐ＜０．０４，余量为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：洪桃生，符寒光，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，冶金工业部北京冶金设备研究院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]