專利名稱：一種水熄焦車用中碳高鉻合金鑄鋼襯板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水熄焦車用中碳高鉻合金鑄鋼襯板及其制造方法，屬于耐熱耐磨金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熄焦是煉焦工藝中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，它在改善焦炭質(zhì)量方面起著重要作用。水熄焦是熄焦的方法之一。熄焦車是熄焦工藝中主要設(shè)備之一，其內(nèi)襯板起保護(hù)車體的作用。煉焦出焦溫度1000-1050°C左右，迅速將灼熱的紅焦從煉焦?fàn)t放出裝入熄焦車內(nèi)，在短時(shí)間內(nèi)襯板溫度波動(dòng)在600-800°C之間，隨著水熄焦的進(jìn)行，襯板又被迅速冷卻到50°C左右，襯板就是在這種循環(huán)溫度下工作，幾分鐘就要循環(huán)一次，一個(gè)正常生產(chǎn)的煉焦廠每天要這樣周而復(fù)始的進(jìn)行100次以上。同時(shí)襯板還在含有C0、C02、S02和水蒸氣的氣體介質(zhì)中，受到氣體的腐蝕作用，此外，襯板還承受紅焦裝入車內(nèi)時(shí)的熱沖刷磨損，其工作條件十分惡劣。襯板的主要失效原因是，其在使用過程中周期性地受到裝灼熱的紅焦急速加熱和水熄焦時(shí)的急速冷卻，由于這種急冷急熱引起的熱疲勞，常常使襯板表面形成裂紋，并迅速擴(kuò)展，直至斷裂而失效。目前水熄焦襯板主要使用普通灰鑄鐵和球墨鑄鐵制作。GB/T9439-2010中的HT150，HT200和HT250牌號(hào)的普通灰鐵制作襯板，普通灰鑄鐵雖然價(jià)格低，但因其力學(xué)性能差，尤其在冷、熱循環(huán)的工作下，抗熱疲勞性能很差，一般只使用一個(gè)月左右就出現(xiàn)裂紋直至斷裂，報(bào)廢。球墨鑄鐵主要使用GB/T1348-2009中的QT450-10、QT500_7牌號(hào)的球墨鑄鐵制作襯板，其力學(xué)性能、抗熱疲勞性能均較灰鐵好很多，但球墨鑄鐵有不同的基本組織，有珠光體、鐵素體以及混合基體的球墨鑄鐵，大量試驗(yàn)研究及使用證明，退火球墨鑄鐵的抗熱疲勞性能最好，用其制造的襯板使用壽命可達(dá)5-6個(gè)月。但在實(shí)際生產(chǎn)中控制環(huán)節(jié)多，易產(chǎn)生珠光體加鐵素體混合體組織，惡化了球墨鑄鐵的抗疲勞性能，隨之使用壽命變短，也只能使用2-3個(gè)月。煉焦廠只有靠經(jīng)常更換襯板來維持生產(chǎn)，不僅維修量大，時(shí)間長，熄焦車作業(yè)率低，還消耗了大量鋼鐵材料，致使焦炭成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上技術(shù)不足，通過合理的化學(xué)成分設(shè)計(jì)及熱處理得到穩(wěn)定的索氏體組織，這種工藝具有良好的耐熱、耐蝕、耐磨、耐熱疲勞性能，而提供的一種，使用壽命長的水熄焦車襯板用的中碳高鉻合金鑄鋼襯板及其制作方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種水熄焦車用中碳高鉻合金鑄鋼襯板及其制造方法，其特征在于:所述襯板按質(zhì)量百分比的化學(xué)成分為(質(zhì)量 %):0.30-0.35C、0.6-0.8S1、0.6-0.8Mn、13_16Cr、0.6-1.0N1、0.6-1.0Mo、0.4-0.6V、0.05-0.10T1、0.05- 0.10Nb、0.02-0.03RE、0.01-0.03S、0.01-0.03P余為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)。
本發(fā)明襯板用電爐熔煉，消失模鑄造，其制造工藝步驟是:(1)經(jīng)配料計(jì)算將普通廢鋼、鉻鐵、鑰鐵、鎳板混合裝入電爐中加熱熔化；(2)爐前調(diào)整成分合格后將鋼液溫度升至1600-1620°C加入錳鐵、硅鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，預(yù)脫氧1-2分鐘后，加入占鋼水重量0.1%的鋁終脫氧，而后加入鈦鐵、釩鐵和鈮鐵，熔清后升溫至1650±10°C出鋼；(3)將稀土硅鐵合金碎至4-6_粒度，經(jīng)200°C烘干后，置于包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行變質(zhì)處理；(4)將鋼水澆注在消失模鑄型中，鑄件在型中保持16小時(shí)后，開箱取出鑄件，并打磨、清理；(5)將制得的鑄件在1040± 10°C進(jìn)行加熱保持6小時(shí)后，出爐空冷淬火；(6)將空冷淬火處理的鑄件，在800±10°C進(jìn)行高溫回火處理，回火保持時(shí)間12小時(shí)，出爐空冷至室溫。本發(fā)明所具有的有益效果:
Cl)在襯板配方中加入Cr、Mo、Ni以及微量細(xì)化組織及凈化鋼液元素V、T1、Nb、Re。
(2)采用上述配方與熱處理工藝科學(xué)的有效配合通過淬火加熱保溫冷卻，消除鑄件的粗大組織，均勻成分均勻組織并進(jìn)行充分的回火，最終獲得穩(wěn)定的索氏體組織。其硬度達(dá)28-35HRC，沖擊韌性ak大于30J/cm2，具有優(yōu)良的抗熱疲勞性能。(3)經(jīng)在多廠裝車使用證明:本襯板不裂、不斷，使用壽命長達(dá)2年-2.5年，本襯板使用壽命比灰口鑄鐵襯板提高15倍以上，比球鐵襯板提高5-10倍。(4)解決了水熄焦車襯板抗熱疲勞性能差，早期失效的難題，具有較高的性價(jià)比，降低了焦碳的生產(chǎn)成本，節(jié)約了大量鋼鐵材料，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
用1000公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉鋼水，將鋼液澆注到消失模鑄型中，在臺(tái)車式電阻爐熱處理，其制造工藝步驟是:(I)將廢鋼、鉻鐵、鑰鐵、鎳板混合裝入電爐中加熱熔化；(2)爐前調(diào)整成分合格后，將鋼液溫度升至160(TC，加入錳鐵、硅鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，預(yù)脫氧2分鐘后，加入占鋼水重量0.1%的鋁終脫氧，而后加入鈦鐵、釩鐵和鈮鐵，熔清后升溫至1640°C出鋼；
(3)將稀土硅鐵合金碎至4mm粒度，經(jīng)200°C烘干后，置于包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行變質(zhì)處理；(4)將鋼水澆注在消失模鑄型中，鑄件在型中保持16小時(shí)后，開箱取出鑄件，并打磨、清理；(5)將制得的鑄件在1030°C進(jìn)行加熱保持6小時(shí)后，出爐空冷淬火；(6)將空冷淬火處理的鑄件，在790°C進(jìn)行高溫回火處理，回火保持時(shí)間12小時(shí)，出爐空冷。制得的襯板化學(xué)成分(質(zhì)量％):
C Si Mn Ni Cr Mo V Ti Nb RE Fe S P 0.35 0.8 0.72 0.60 14.8 1.0 0.40 0.05 0.10 0.02 余 0.025 0.03 制得襯板力學(xué)性能:硬度35HRC，ak 31J/cm2。實(shí)施例2
用1000公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉鋼水，將鋼液澆注到消失模鑄型中，在臺(tái)車式電阻爐熱處理，其制造工藝步驟是:(I)將廢鋼、鉻鐵、鑰鐵、鎳板混合裝入電爐中加熱熔化；(2)爐前調(diào)整成分合格后 ，將鋼液溫度升至1610°C，加入錳鐵、硅鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，預(yù)脫氧I分鐘后，加入占鋼水重量0.1%的鋁終脫氧，而后加入鈦鐵、釩鐵和鈮鐵，熔清后升溫至1650°C出鋼；
(3)將稀土硅鐵合金碎至5mm粒度，經(jīng)200°C烘干后，置于包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行變質(zhì)處理；(4)將鋼水澆注在消失模鑄型中，鑄件在型中保持16小時(shí)后，開箱取出鑄件，并打磨、清理；(5)將制得的鑄件在1040°C進(jìn)行加熱保持6小時(shí)后，出爐空冷淬火；(6)將空冷淬火處理的鑄件，在800°C進(jìn)行高溫回火處理，回火保持時(shí)間12小時(shí)，出爐空冷。制得的襯板化學(xué)成分(質(zhì)量％):
C Si Mn Ni Cr Mo V Ti Nb RE Fe S P 0.32 0.73 0.60 1.0 16.0 0.6 0.51 0.07 0.05 0.025 余 0.03 0.01 制得襯板力學(xué)性能:硬度30HRC，ak 40J/cm2。實(shí)施例3
用1000公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉鋼水，將鋼液澆注到消失模鑄型中，在臺(tái)車式電阻爐熱處理，其制造工藝步驟是:(I)將廢鋼、鉻鐵、鑰鐵、鎳板混合裝入電爐中加熱熔化；(2)爐前調(diào)整成分合格后，將鋼液溫度升至1620°C，加入錳鐵、硅鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，預(yù)脫氧I分鐘后，加入占鋼水重量0.1%的鋁終脫氧，而后加入鈦鐵、釩鐵和鈮鐵，熔清后升溫至1660°C出鋼；
(3)將稀土硅鐵合金碎至6mm粒度，經(jīng)200°C烘干后，置于包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行變質(zhì)處理；(4)將鋼水澆注在消失模鑄型中，鑄件在型中保持16小時(shí)后，開箱取出鑄件，并打磨、清理；(5)將制得的鑄件在1050°C進(jìn)行加熱保持6小時(shí)后，出爐空冷淬火；(6)將空冷淬火處理的鑄件，在810°C進(jìn)行高溫 回火處理，回火保持時(shí)間12小時(shí)，出爐空冷。制得的襯板化學(xué)成分(質(zhì)量％):
C Si Mn Ni Cr Mo V Ti Nb RE Fe S P 0.30 0.60 0.80 0.75 13.0 0.67 0.60 0.10 0.06 0.03 余 0.01 0.028 制得襯板力學(xué)性能:硬度28HRC，ak 42J/cm2。上述實(shí)施例只是本發(fā)明的三個(gè)實(shí)例，并不是用來限制本發(fā)明的實(shí)施與權(quán)利范圍，凡與本發(fā)明所述內(nèi)容相同或等同的技術(shù)方案，均應(yīng)包括在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種水熄焦車用中碳高鉻合金鑄鋼襯板，其特征在于它的化學(xué)組成成分的質(zhì)量百分比為:0.30-0.35C、0.6-0.8S1、0.6-0.8Mn、13_16Cr、0.6-1.0Ni,0.6-1.0Μο、0.4-0.6V、0.05-0.10T1、0.05-0.10Nb、0.02-0.03RE、0.01-0.03S、0.01-0.03P，余為 Fe 和不可避免的微量雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的襯板的制造方法，其特征在于:用中頻感應(yīng)電爐生產(chǎn)，采用消失模鑄造，其工藝步驟為: (1)將廢鋼、鉻鐵、鑰鐵和鎳板混合放入爐中加熱熔化； (2)爐前調(diào)整成分合格后將鋼液溫度升至1600-162(TC，加入錳鐵、硅鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，預(yù)脫氧1-2分鐘后，加入占鋼水重量0.1%的鋁終脫氧，而后加入鈦鐵、釩鐵和鈮鐵，熔清后升溫至1650±10°C出鋼； (3)將稀土硅鐵合金碎至4-6_粒度，經(jīng)200°C烘干后，置于包底部，用包內(nèi)沖入法對鋼水進(jìn)行變質(zhì)處理； (4)將變質(zhì)處理后的鋼水澆注在消失模鑄型中，鑄件在鑄型中保持16小時(shí)后，開箱取出鑄件，并打磨、清理； (5)將制得的鑄件在1040±10°C進(jìn)行加熱保持6小時(shí)后，出爐空冷淬火； (6)將空冷淬火處理的鑄件，在800±10°C進(jìn)行高溫回火處理，回火保持時(shí)間12小時(shí)，出爐空冷至室溫，即得中碳高鉻合金鑄鋼水熄焦車襯板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于水熄焦車的中碳高鉻合金鑄鋼襯板及其制造方法，所述襯板的化學(xué)成分為(質(zhì)量%)C0.30-0.35、Si0.6-0.8、Mn0.6-0.8、Cr13-16、Ni0.6-1.0、Mo0.6-1.0、V0.4-0.6、Ti0.05-0.10、Nb0.05-0.10、RE0.02-0.03、S0.01-0.03、P0.01-0.03余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明襯板利用電爐生產(chǎn)，采用消失模鑄造，襯板表面質(zhì)量好，尺寸精確，硬度達(dá)到28-35HKC，沖擊韌性達(dá)到大于30J/cm2，使用中不裂、不斷、耐磨、耐熱、耐蝕，具有優(yōu)良的抗激熱激冷性能，使用壽命長，可顯著提高水熄焦車的作業(yè)率，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C22C37/08GK103194662SQ20131014349
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者邢衛(wèi)平 申請人:黎城恒泰精密鑄造有限公司