专利名称：一种炉箅条及其制备方法
技术领域：
本发明为一种炉箅条及其制备方法，特别涉及一种用于烧结铁矿粉的烧结机台车 箅条及其制备方法，属于耐热材料技术领域。
背景技术：
箅条是铁矿粉烧结机台车上一种耐热易耗品，其作用类似于燃煤锅炉栅。箅条的 作用是与烧结机台车栏板构成槽形空间，容纳烧结矿料。在烧结过程中，箅条随台车以一定 速度循环运转，当台车在烧结机机头开始接受布料时，箅条温度最低。首次开机时，箅条温 度为室温，当运转至点火位置时，一般达200°C。此时承受了磨料的冲击磨损，易把已经氧 化的表层冲刷掉，又继续氧化，加快磨损。当台车运行至机尾时，矿料烧透，此时箅条温度最 高，箅条局部温度达到或超过1000°C。台车翻转卸料后，箅条暴露在空气中冷却。烧结机采 取不停机连续作业制。箅条在高、低温交变恶劣工况下工作，同时还承受烧结矿料的冲击， 其主要失效形式是烧蚀和断裂，占箅条失效比例70%以上。箅条质量不但是稳定烧结工艺 提高矿粉烧结产量、质量的重要因素，而且也直接决定着烧结设备的正常运转，同时还直接 关系到环境保护。为了改善箅条性能，延长其使用寿命，中国发明专利CN1475593公开了一种烧结 机台车所用箅条及其制造方法，所述箅条的化学成分为0. 3 0. 5% C，12 15% Cr，3 4% Si，0. 8 1. 4% ΑΙ,Ο. 5 1. 2% Μη,Ο. 5 1. 2% Mn，余量Fe。其制造步骤包括砂型制 作、中频炉冶炼、浇铸成型、热处理四个工序。上述箅条铬含量较少，抗氧化性能较差，碳含 量低导致铸造性能差。中国发明专利CN1304902也公开了一种工业烧结机台车上所用箅条 的制造方法。其特征是箅条采用含高比例的氧化铝陶瓷制造；氧化铝陶瓷含氧化铝的比例 选择在60 99%。这种氧化铝陶瓷制造箅条的工艺是将原料配好用球磨机混合磨细，倒 入箅条成型模具用挤压机初步挤压成型，再用油压机高压挤压，静挤压成型后再修型，再经 高温窑炉焙烧，最后成品修型。这种箅条耐高温，但制造工艺复杂，高温窑炉焙烧能耗高，且 箅条脆性大，使用中极易断裂。中国发明专利CN1282799还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％) :1. 0 2. 2% C，22 30% Cr，3. 0 7. 0% Al，1. 0 2. 5% Si，0. 5 1. 0% Mn，0. 2 0. 8% Ni，0. 005 0. 04% Β，0· 04 0. 10 % Zr,0. 08 0. 25% Y，0. 02 0. 08% K，铬和铝的大量加入，提高了箅条的抗氧化性，但铬含 量和铝含量太高，熔炼困难，且铝的大量加入，易出现夹杂物，降低箅条的强度和韧性，使用 中易发生箅条断裂现象。中国发明专利CN101397642还公开了一种用于焦炉箅条的耐热 钢包括如下重量百分比的元素^ 0. 50% C，2. 5 2. 7% Si，17 19% Cr, 10 12% Mn， 0. 22 0. 30% Ν，0· 08 0. 12%稀土，0. 005 0. 007% Β，0· 05 0. 08% Ti, 3. 5 4. 5% Ni，并加热至1000 1050°C固熔处理。具有耐氧化、长期使用不脱皮、耐高温的特点，可耐 900°C以上的高温。但上述箅条材质含有较多价格昂贵的镍合金元素，生产成本高。中国 发明专利CN101403073还公开了一种用于烧结机箅条的自生碳化物粒子强化铁素体耐热 钢及其制造方法，所述的耐热钢以质量百分比表示，含有0. 6 1. 2% C，1. 0 1. 5% Si，0. 5 1. 0% Mn, 18 26% Cr,0. 2 1. 0% Μο,Ο. 05 0. 15% Re，0. 05 0. 2% ΑΙ,Ο. 5 3.0%的Ti、V和Nb中的一种以上，剩余部分为铁和不可避免的杂质。所述的制造方法为 在感应电炉中熔化制造铁素体耐热钢基体合金的原料，然后将钢液升温到1520°C以上进行 扒渣，脱氧，并过热到1540 1560°C，出钢，进行复合化处理。该发明材料中含有价格昂贵 的钼、铌和钒等元素，成本高。中国发明专利CN1037741还公开了一种炉用耐热铬钢，其特 征在于该耐热钢的化学成份为(重量百分比)0.6 1.0% C，1.4 2.0% Si,^ 0.6% Mn, 15. 0 19. 0% Cr，0. 03 0. 10% Re，余量为Fe该材料抗氧化性能低，制造箅条使用寿 命较短。中国发明专利CN1153829还公开了一种高温抗氧化铬硅铸钢，特别适用于制造烧 结机箅条，其特征在于以铬、硅、铝、钛、硼、稀土作为主要合金元素，其化学成分按重量百分 比为0· 4 1. 4% C，0. 8 3. 0% Si，0. 25 2. 00% Mn, 16 34% Cr,0. 08 2. 0% Al, 0. 003 0. 01% Β,Ο. 08 1. 00% Ti,0. 01 0. 20% Re，余量为Fe。该材质存在铬、铝含 量下限时抗氧化性差，碳含量下限或铬含量上限时铸造性能差的不足。
发明内容
本发明针对上述箅条材料存在的不足，发明一种以铬为主要合金元素的箅条材料 及其制备方法，为了进一步提高箅条的抗高温氧化性能，还加入了较多的铝和硅，另外，为 了改善箅条的铸造性能，提高箅条含碳量至1.0%以上。为了细化箅条凝固组织，还加入 少量的钛、铌、稀土，为了改善碳化物的形态和分布，提高箅条综合力学性能，还加入了镁元
O本发明目的可以通过以下手段来实现，本发明的一种箅条，其特征在于，化学组成 成分(质量分数)是1· 2 1. 6% C，15. 0 20. 0% Cr，2. 3 2. 8% Al，4. 5 5. 0% Si， 0. 05 0. 15% Ti，0. 05 0. 15% Nb，0. 08 0. 20% RE,0. 06 0. 15% Mg, < 0. 6% Mn, < 0. 04% S, < 0. 05% P，余量为 Fe，且 0. 20%^ Ti+Nb 彡 0. 28%。本发明上述箅条的制备方法，采用电炉熔炼，具体工艺步骤如下(1)将废钢和铬铁混合加热熔化，钢水熔清后先后加入硅铁和铝，出炉前加入铌铁 和钛铁，钢水温度达到1550 1580°C时出炉。(2)将稀土和镁预先放入钢包内，用包内冲入法进行稀土、镁复合处理，其中稀土 以稀土硅铁形式加入，镁以钝化颗粒镁形式加入。(3)钢水温度达到1460 1490°C时直接在消失模铸型中浇注成箅条，箅条经打磨 清理后可以直接上机使用。本发明箅条的化学成分选择理由如下铬、铝和硅高铬合金中含有较高的铬、铝和硅，在高温氧化时，铬、铝和硅与氧的 亲和力比铁大，形成复杂的富铬氧化膜、富铝氧化膜和富硅氧化膜，这类氧化膜不易剥落， 有利于抑制氧化的进一步扩展。此外铬又是碳化物形成元素，有利于提高箅条硬度，并改 善其耐磨性。但是，铬含量过高，材料熔炼困难，且增加生产成本，铝和硅加入量过多，易出 现夹杂，损害材料的强度和韧性，综合考虑，将铬含量控制在15. 0 20. 0%，铝含量控制在 2. 3 2. 8%，硅含量控制在4. 5 5. 0%。碳碳主要是从铬铁中带来的，适当提高碳含量，有利于提高箅条硬度，改善其耐 磨性，提高碳含量还可改善箅条铸造性能，加入量过多，箅条脆性大，使用中易断裂，将其含量控制在1.2 1.6%。钛和铌钛和铌是强碳化物形成元素，形成的TiC、NbC熔点高，可作为凝固结晶核 心，有利于细化晶粒，减轻元素偏析，提高箅条的综合性能，加入量过多，Tic、NbC易粗化， 反而损害箅条的强度和韧性，因此将钛含量控制在0. 05 0. 15%，铌含量控制在0. 05 0. 15%，且 0. 20%^ Ti+Nb 彡 0. 28%。稀土和镁稀土和镁具有很强的脱氧、脱硫能力，稀土还具有细化凝固组织的作 用，镁的加入还有利于改善碳化物的形态和分布，提高箅条综合性能，稀土的合适加入量为 0. 08 0. 20%，镁的合适加入量为0. 06 0. 15%。箅条不仅强度高，韧性和抗氧化性好，还有良好的耐热疲劳性能，在大型烧结机台 车上使用，寿命超过两年。使用本发明箅条可减轻工人劳动强度，提高烧结机生产作业率， 具有良好的社会和经济效益。本发明与现有技术相比，具有以下特点(1)箅条中不含价格昂贵的钼、镍合金元素，且铬含量也较少，因此生产成本低廉。(2)铬、铝、硅的加入，使箅条抗氧化性能明显提高，钛、铌、稀土、镁的加入，使箅条 强度和韧性明显提高，其中抗弯强度达到1200 1320Mpa，冲击韧性达到21 24J/cm2。(3)箅条铸造成形性能好，采用消失模铸造成形外观质量好，尺寸精度高。(4)箅条铸造后不经热处理直接使用，工序简化，降低能耗。(5)本发明箅条在500平米大型烧结机台车上使用，安全可靠，无断裂现象出现， 使用寿命达到28 30个月。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步详述实施例1 箅条采用500公斤中频感应电炉熔炼，具体工艺步骤如下(1)将废钢和铬铁混合加热熔化，钢水熔清后先后加入硅铁和铝，出炉前加入铌铁 和钛铁，钢水温度达到1579°C时出炉。(2)将铈稀土元素和镁预先放入钢包内，用包内冲入法进行稀土、镁复合处理， 其中铈稀土以稀土硅铁合金形式加入，镁以钝化颗粒镁形式加入，其中钝化颗粒镁的钝 化层由以下按质量百分比配比的原料构成，氯化钠30-40%，氯化钾25-35%，氯化镁 20-30% 和氯化钡5-10%。(3)钢水温度达到1485°C时直接在消失模铸型中浇注成箅条，箅条经打磨清理后 可以直接上机使用。箅条成分见表1，箅条抗弯强度达到1305Mpa，冲击韧性达到23. 6J/cm2。表1箅条化学成分(质量分数，％ )
权利要求
一种箅条，其特征在于，化学组成成分(质量分数)是1.2～1.6％C，15.0～20.0％Cr，2.3～2.8％Al，4.5～5.0％Si，0.05～0.15％Ti，0.05～0.15％Nb，0.08～0.20％RE，0.06～0.15％Mg，＜0.6％Mn，＜0.04％S，＜0.05％P，余量为Fe，且0.20％≤Ti+Nb≤0.28％。
2.权利要求1的箅条的制造方法，其特征在于，用电炉生产，包括以下步骤(1)将废钢和铬铁混合加热熔化，钢水熔清后先后加入硅铁和铝，出炉前加入铌铁和钛 铁，钢水温度达到1550 1580°C时出炉；(2)将稀土和镁预先放入钢包内，用包内冲入法进行稀土、镁复合处理，其中稀土以稀 土硅铁合金形式加入，镁以钝化颗粒镁形式加入；(3)钢水温度达到1460 1490°C时直接在消失模铸型中浇注成箅条，箅条经打磨清理 后可以直接上机使用。
全文摘要
本发明公开了一种炉箅条及其制备方法，属于耐热材料技术领域。炉箅条化学组成成分(质量分数)是1.2～1.6％C，15.0～20.0％Cr，2.3～2.8％Al，4.5～5.0％Si，0.05～0.15％Ti，0.05～0.15％Nb，0.08～0.20％RE，0.06～0.15％Mg，＜0.6％Mn，＜0.04％S，＜0.05％P，余量为Fe，且0.20％≤Ti+Nb≤0.28％。本发明箅条利用电炉便可生产，采用消失模铸造成形，箅条不仅强度高，韧性和抗氧化性好，还有良好的耐热疲劳性能，在大型烧结机台车上使用，寿命超过两年；使用本发明箅条可减轻工人劳动强度，提高烧结机生产作业率，具有良好的社会和经济效益。
文档编号C21C5/52GK101935805SQ20101024188
公开日2011年1月5日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者刘生龙, 张旺盛, 符寒光, 雷永平 申请人:北京工业大学