专利名称：：球团链箅烧结机高碳高铬耐热铸铁箅板的制造方法
技术领域：
：本发明属于一种炼铁用球团烧结机链箅机箅板的制造方法，特别是一种球团链箅烧结机高碳高铬耐热铸铁箅板的制造方法。
背景技术：
：链箅机——回转窑法生产球团，是目前国内外生产铁矿球团的主要方法之一。链箅机箅板的工作条件十分恶劣工作温度在室温M00(TC之间波动，箅板上堆积的矿石和焦炭等烧结原料可达250mm厚，承受很大的压力和摩擦力，同时，烧结产生的二氧化硫等有害气体，具有很强的腐蚀作用。目前，在链箅烧结机篦板上应用的选材主要有高铬钢、高铬镍钢、高镍钢。高铬钢含铬8%30%，有少量的Ni或不含Ni，组织为铁素体，在室温塑性较差，主要适用于燃气腐蚀条件要求较低的地方；高镍络钢一般含铬量超过18%,含Ni量超过8X，铬的含量比镍高，与高铬钢相比，高温强度和塑性较高，抗腐蚀性能也较强，适合用于温度高达1093'C环境中，但在649"C易产生变异，对性能影响较大，在升温降温过程中应尽快通过此区间，ZGCr25M20或ZG30Cr21M4Si2即属此类；高镍钢，镍含量较高，一般超过23%，含铬量在10%以上，镍含量高于铬含量，其组织为奥氏体，工作温度可高达1149°C，并有良好的抗热冲击和热疲劳性能，例如ZG30Cr28Ni48W5C0Si2Re。现用高铬钢、高铬镍钢、高镍钢等铸件成分与不锈钢相近，但碳含量较高，因而在高温条件下，具有较高的强度，但长期在高温的工况下运行就显得抗氧化能力差，高温强度不足。同时，高镍钢的价格太高，无论制造或使用厂家均难以承受，不仅如此，若铸件壁厚大于15mm，不能快速凝固时，容易产生内在的气孔，直接影响铸件使用寿命。国内个别厂家也使用高铬铸铁制造链箅烧结机箅板，但是，含铬量不易控制，在使用过程中可产生大量脆性O—相；采用常法铸造，铸造后要进行热处理，不仅不能防止产生大量铸造缺陷，而且，铸件塑性很低，严重影响箅板使用寿命。
发明内容本发明的目的在于提供一种可克服以上现有技术的不足，从而使篦板成本低、使用寿命长、化学成分稳定、组织稳定不变相，高温下硬度高且抗氧化性强、高温抗磨和抗冲击性能高、使用前后不变形、翘曲整体性好的球团链箅烧结机高碳高铬耐热铸铁篦板的制造方法。为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是该球团链箅烧结机高碳高铬耐热铸铁箅板的制造方法，其特征在于它是由以下重量百分比的化学成分组成Cr:20-23%、C:1.4-1.6%、Si:1.0-1.4%、Mn:0.7-1.2%、Ni:0.8-1.0%，其余含量为Fe。本发明的最佳重量百分比的化学成分组成为Cr:22%、C:1.5%、Si:1.2%、Mn:1.0°/0、Ni:0.9%，其余含量为Fe。本发明的化学成分设计考虑了以下几个问题一、耐热铸铁在高温时的组织稳定性及强化原理1、耐热铸铁在高温时的组织变化在室温时，耐热铸铁的组织一般是稳定的，但在高温及应力的长期作用下，由于原子扩散过程的加剧，耐热铸铁的组织将逐渐发生变化，从而引起耐热铸铁的性能发生改变，特别是对耐热铸铁的高温强度及塑性产生不利的影响。耐热铸铁在高温时表现出来的组织变化有以下两种合金元素在碳化物之间重新分配及产生新相。(1)合金元素在碳化物之间重新分配合金再分配的过程随温度升高和时间延长而加强。耐热铸铁中含碳量的升高也会加速这一过程。特别是温度接近于其使用温度上限时，合金元素迁移的速度更快。耐热铸铁的化学成分对合金元素的再分配有决定性的影响。由于合金元素的再分配与扩散过程有关，因此耐热铸铁中加入能延缓扩散过程的元素将有利于固溶体的稳定。(2)新相的形成耐热铸铁在高温应力下工作，随时间的推移，从过饱和固溶体中分解出高度弥散的强化相粒子(新相)，使耐热铸铁的性能随之变化。二、耐热铸铁的强化原理耐热铸铁强化原理耐热铸铁中加入合金元素，即通过合金化来提高耐热铸铁的热强性，是耐热铸铁的主要强化措施。合金对耐热铸铁的强化作用主要表现在强化固溶体、强化晶界、强化渗碳体及沉淀强化。三、耐热铸铁中碳及合金元素的作用高铬铸铁中，铬主要存在于共晶碳化物和次生碳化物内，只有一小部分溶于基体中，起强化基体的作用。从提高耐热铸铁的硬化能力(即易于得到马氏体)考虑，只靠增加铬含量是不够的，为提高耐热铸件的硬化能力，需要加入钼、镍等合金元素。现铸件在腐蚀磨耗的工况条件下使用，要求铸铁既耐磨又耐腐蚀，则耐热铸铁的含铬量应按下式计算Cr(%)》10XC%+12.5%上式的出发点是高铬铸铁中，碳化物的电极电位高于基体组织，提高耐腐蚀性的关键在于提高基体的耐腐蚀性，为此，应保证基体中的含铬量在12.5%以上；此外，高铬铸铁中的碳化物的含铬量大致是含碳量的10倍。含铬量在35%以上的铸铁，耐蚀性很好，但其基体组织以铁素体为主，不能给碳化物以坚强的支撑，只宜用于低应力磨损的工况条件，根据计算和试验，本发明中所使用的Cr含量定为20-23%。镍不溶于碳化物，全部溶于奥氏体，能提高高铬铸铁的硬化能力，强化基体，但加镍会使保留的奥氏体量增多。锰大部分溶于奥氏体，必有一部分进入碳化物，有增强高铬铸铁硬化能力的作用，但会导致保留的奥氏体量增多。硅不溶于碳化物，主要存在与基体中。1%以下的含硅量可促进奥氏体转变，使保留的奥氏体量减少。但是，含硅量太高，就容易析出珠光体、降低耐磨性。因此，应严格控制含硅量。本发明熔炼和浇注工艺主要采用常规的硅胶精密铸造工艺，其步骤为一、模料准备按以上Cr:20-23%、C:1.4-1.6%、Si:1.0-1.4%、Mn:0.7-1.2%、Ni:0.8-1.0%,其余含量为Fe的配合比例，称取各原料。按常规操作，其中(1)工艺要求除水桶搅拌温度110120°C搅拌时间1012h静置桶静置温度〈90°C静置时间〉12h保温箱保温温度5462。C保温时间〉24h(2)操作程序①检查设备、控温仪使之处于正常工作状态。②泵入除水桶中的蜡液，在11012(TC下保温并搅拌，使残留水分蒸发，查看蜡液表面无泡沫为止。③脱完水的蜡液经100目筛网过滤放入低于9(TC的静置桶中，保温静置12h以上，定期放掉底部污物。④合格蜡液灌入保温箱内的蜡缸中，在5462"C下保温24h后，开始压制蜡模。二、压制蜡模及组树挂钩按常规操作，其中(1)工艺要求室温24。C士2°C蜡缸温度5462。C射蜡嘴温度5660。c保压时间610S压射压力2.515Mpa冷却水温度9。C土3°C(2)操作程序①检查设备使之处于正常状态，接技术规定调整好各工艺参数。②射制蜡件，检査合格后送入修蜡间修蜡。③蜡检合格后组树挂钩，周转至制壳间。注意A、适当延长射蜡时间及保压时间B、起模及周转过程中防止蜡件变形。三、型壳制备按常规操作，其中(1)工艺要求室温24。C士2°C湿度4070%型壳层数7遍浆、6遍砂风速68m/s面层100/120目锆砂过渡层30/60目莫莱砂背层16/30目莫莱砂(2)操作程序①涂料配制②模组浸入清洗液，彻底去除表面油污。③清洗过的模组浸入配制好的涂料中进行沾浆操作。④一层淋砂。⑤千燥好的一层型壳沾过渡层浆，撒二遍砂。⑥二遍干燥好后沾过渡层浆，撒过渡层砂，干燥。⑦重复以上步骤。⑧达到标准干燥时间的模组放在脱蜡釜装载车上，送入脱蜡釜脱蜡。四、熔炼浇注(1)工艺要求型号壳焙烧时间对配料进行焙烧950110(TC保温时间〉30min，加镁粉270325目筑炉镁砂612目、2040目、4070目水玻璃M2.83.2密度1.3g/cm2左右。钢料及铁合金化学成分符合材质要求，钢液熔炼温度1630°C±10°C、浇注温度1590。C161(TC(2)操作程序①型壳入炉焙烧3040min，待钢液合格时，挑壳出炉浇注。②根据配料单，向炉内加料熔化。③初脱氧后打样测成分。成分合格，终脱氧出炉，若成分不合格，补加合金调整。④浇注完毕的型壳，送到指定地点。分炉次堆放待处理。五、铸件后序处理(l)工艺要求震壳不能伤件。浇口残余量《2ram内浇口残余高度<0.2咖吊钩抛丸30min钢丸直径①0.5imn(2)操作程序①用震壳机震除铸件表面型壳。②除去型壳的铸件转入切割间切除模头及浇口。③砂轮机磨去切割后的残余浇口。④铸件挂入吊钩抛丸机抛除铸件表面残存的型壳及氧化皮。⑤砂带机将残留内浇口磨平。⑥铸件进行初检，废品回炉。⑦返修焊补后，抛丸处理成品终检入库。六、跟踪优化针对耐热铸铁韧性较差、铸造疏松严重的问题，对熔炼浇注工序的工艺进行了优化设计加强工艺控制提高浇注速度、降低冷却速度；碳按设计范围下限控制在1.4-1.6%内；铬控制在20-23%范围内。其基本工艺流程为原料配比一制造压型一压制蜡模式一组树一制壳一脱模焙烧一熔化一浇注一清理。采用本发明制造的篦板，其主要技术指标均有明显的改变，与高铬钢相比，洛氏硬度服C可提高8.0，抗拉强度可提高55Mpa，伸长率縮小4%，布氏硬度提高71，如下表试件与原高铬钢件力学性能对比结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>本发明的有益效果在于与目前使用的烧结篦板的制造方法相比，可明显有以下优点1、由于选用材质为高碳高铬耐热铸铁，采用硅溶胶精密铸造工艺，不经过热处理，随着使用时间及高低温工况使其塑性逐步降低，因此强度和耐磨性均显著增强，实现了产品高温组织稳定，从而大幅度地提高了产品的高温耐磨性、高温机械性能与抗氧化性能，箅板整体性能较好，无裂纹、变形及疏松孔洞等铸造缺陷；2、Cr含量控制在20-23%范围内，可防止产生o相；3、C含量控制在范围下限1.4-1.6%，形成的Cr7C3细小均匀，起到骨架支撑作用；4、精密铸件金相组织为网状莱氏体+铁素体，高温环境使用不发生相变；5、产品布氏硬度为323HB，抗拉强度765MPa，伸长率8%，高温性能稳定，符合设计、使用要求。通过研制，实现了以低成本的耐热铸铁替代原用高温合金钢，节镍，使生产成本降低20-25%,设计使用寿命由原来的1年提高到3年。极大的提高了经济效益，增强了产品的竞争力，具有广泛的市场前景。具体实施例方式实施例1按Cr:22%、C:1.5%、Si:1.2%、Mn:1.0%、Ni:0.9%,其余含量为Fe的配合比例，称取各原料。采用硅胶精密铸造工艺，按制造成型—压制蜡模式—组树一脱模焙烧一熔化一烧注一清理的工艺流程，严格按各歩骤中的技术参数操作，通过加强工艺控制提高浇注速度、降低冷却速度的措施生产出的篦板，经检测其性能指标为洛氏硬度40.5HRC、抗拉强度765Mpa、伸长率为8%、布氏硬度为373。试用前后金相组织稳定为网状莱氏体+铁素体，抗拉强度显著增加，硬度无变化，从不同位置解剖的试样均未发现铸造疏松。试生产的高铬铸铁球团烧结链箅机高碳高铬耐热铸铁箅板，在山东泰山钢铁集团有限公司原料厂的80万吨烧结机链箅机一回转窑中进行试验。试验从2006年6月初开始，高温工况下使用后产品没有变形，耐磨性及抗冲击及抗氧化性能良好，试用1年，更换量仅为原配件的1/6。实施例2按Cr:23%、C:1.6%、Si:1.3%、Mn:1.2%、Ni:0.9%,其余含量为Fe的配合比例，称取各原料。铸造工艺步骤及试用同实施例1，使用3个月后下线检测。经检测其性能指标为洛氏硬度40.5HRC、抗拉强度765Mpa、伸长率为8%、布氏硬度为375。组织为莱氏体+铁素体+白色基体组织+碳化物。试用后与试用前金相组织内碳化物增多，块状较实施例3按Cr:20%、C:1.4%、Si:1.4%、Mn:1.0%、Ni:1.0%，其余含量为Fe的配合比例，称取各原料。铸造工艺步骤及试用同实施例1，使用3个月后下线检测。经检测其性能指标为洛氏硬度35HRC、抗拉强度710Mpa、伸长率为8%、布氏硬度为327。组织为网状莱氏体+铁素体+白色基体组织+碳化物，试用后与试用前组织稳定性相对不好。权利要求1、一种球团链箅烧结机高碳高铬耐热铸铁箅板的制造方法，其特征在于它是由以下重量百分比的化学成分组成Cr20-23％、C1.4-1.6％、Si1.0-1.4％、Mn0.7-1.2％、Ni0.8-1.0％，其余含量为Fe。2、根据权利要求1所述的球团链箅烧结机高碳高铬耐热铸铁箅板的制造方法，其特征在于它的最佳重量百分比的化学成分组成为Cr:22%、C:1.5%、Si:1.2%、Mn:1.0%、M:0.9%，其余含量为Fe。全文摘要本发明公开了一种球团链箅烧结机高碳高铬耐热铸铁箅板的制造方法，其特征在于它是由以下重量百分比的化学成分组成Cr20-23％、C1.4-1.6％、Si1.0-1.4％、Mn0.7-1.2％、Ni0.8-1.0％，其余含量为Fe。采用硅溶胶精密铸造工艺，不经过热处理，因此高温机械性能与抗氧化性能均显著提高，箅板整体性能较好，无裂纹、变形及疏松孔洞等铸造缺陷；实现了以低成本的耐热铸铁替代原用高温合金钢，节镍，生产成本低，设计使用寿命长，可广泛用于球团链箅烧结机箅板。文档编号C22C37/10GK101186991SQ20071011551公开日2008年5月28日申请日期2007年12月14日优先权日2007年12月14日发明者任爱民,岳道德,朱政雷,锋李,李志奎,王宏霞,王振国,陈培敦,陈茂敬申请人:山东泰山钢铁集团有限公司