一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身，所述的罐身为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成：C：3.4?3.6％；Si：1.8?2.2％；Mn：0.60?0.80％；Cr：2.0?2.2％；Mo：0.35?0.60％；P＜0.03％；S：0.08?0.10％；Re：0.02?0.03％，余量铁。本发明的目的在于提供一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，该渣罐导热性好、抗高温抗氧化性强、耐热疲劳好，使用寿命明显提升，本发明还公开了该钢厂渣罐的制备方法。
【专利说明】
一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及铸铁生产用渣罐领域，具体地说是一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐及其制备方法。
【背景技术】
[0002]钢厂用来装钢渣的大型渣罐，是一个消耗型易损件，通常是用碳钢整体铸造。由于钢渣的温度一般在920—1340 °C，所以渣罐氧化严重，而渣罐底部因钢渣的反复的急冷急热，渣罐内壁就会出现龟裂，当裂纹较多较深时，因钢渣粘附渣罐，使渣罐倒不完渣，从而使渣罐失效报废。另外，钢的导热率是25W/m.K，耐热铸铁导热率是45—53W/m.K，可见钢的导热率仅为铸铁导热率的50%;所以铸钢渣罐因里外温差大，虽然钢的韧性好，但因导热差而更容易产生裂纹。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，该渣罐导热性好、抗高温抗氧化性强、耐热疲劳好，使用寿命明显提升，本发明还公开了该钢厂渣罐的制备方法。
[0004]本发明的具体的技术方案为:一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身，所述的罐身为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成:C: 3.4-3.6% ; S1:1.8-2.2% ；Mn:0.60-0.80% ；Cr:2.0-2.2% ；Mo:0.35-0.60% ；P<0.03% ；S:0.08-0.10% ；Re:0.02-0.03%，余量铁。
[0005]在上述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐中，所述的罐身上还设有吊耳，所述的吊耳为碳钢镶铸;所述的吊耳由以下重量百分比组分组成:C:0.18-0.22% ; S1:0.35-0.45% ；Mn:0.30-0.55% ；P<0.035% ；S: <0.035%，余量铁。
[0006]在上述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐中，所述的吊耳抗拉强度550MPa，屈服强度34510^，延伸率40%。
[0007]在上述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐中，所述的罐身的底部设有渣罐支座。
[0008]同时，本发明还提供上述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐的制备方法，将各原料组分按照比例采用中频电炉熔炼，在1440-1450°C孕育，孕育剂为含RE的稀土合金，在1380-1390°C浇铸入已备好的铸型内，并在砂型内保温;其中，吊耳预埋在树脂砂砂芯内，通过组芯树脂砂造型。
[0009]需要说明的是:中频电炉是环保型铁液熔化设备，是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至10KHZ)的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属炉料，在金属炉料中产生很大的涡流，从而将金属炉料熔化成液态。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0011]本渣罐由于充分利用了耐热铸铁导热性好、抗高温抗氧化性强、耐热疲劳好的特点，使用寿命大大优于以前整体铸造的铸钢渣罐。而且耐热铸铁的生产成本低于铸钢，耐热铸铁表面粗糙度远优于铸钢渣罐。
[0012]新型渣罐的研发成功，因耐热铸铁的渣罐使用寿命大幅延长，减少了钢厂渣罐的更换次数，使钢厂所用大型渣罐的成本降低，充分实现了节能增效。
[0013]本发明基于耐热铸铁的特性，通过镶嵌高韧性低碳钢耳轴，使耐热铸铁的抗氧化、耐热腐蚀、抗龟裂的优越特性和碳钢吊耳的强韧性完美配合，成功的解决了钢厂大型渣罐消耗较快的问题，节约了生产成本。
【附图说明】
[0014]图1是本发明实施例1的结构示意图；
[0015]图2为本发明实施例1的腐蚀前石墨形态金相图；
[0016]图3为本发明实施例1的腐蚀后基体组织金相图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合【具体实施方式】，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
[0018]实施例1
[0019]如图1、2和3所示，一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身I，所述的罐身I为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成:C: 3.4% ; S1:1.8% ；Mn:0.80% ；Cr:2.0% ；Mo:
0.60% ；P<0.03% ；S:0.08% ；Re:0.03%，余量铁。
[0020]所述的罐身上还设有吊耳2，所述的吊耳2为碳钢镶铸;所述的吊耳2由以下重量百分比组分组成:C:0.22%;S1:0.35% ；Μη:0.55% ;Ρ<0.035% ;S: <0.035%，余量铁，所述的吊耳抗拉强度550MPa，屈服强度345MPa，延伸率40 %。
[0021]此外，所述的罐身I的底部设有渣罐支座3。
[0022]其制备方法具体为:
[0023]渣灌的模具采用东北松木质实样，造型材料:呋喃树脂砂，各加入量比例是呋喃树脂:固化剂:砂=1.3:0.78:100，树脂砂6小时后的抗拉强度为:2.0MPa。吊耳预埋在树脂砂砂芯内，通过组芯树脂砂造型。采用中频电炉熔炼，100%汽车边角料+3.71%优质增碳剂合成铸铁熔炼45分钟，熔化过程加入0.7%锰铁、4%铬铁、1.0%钼铁、2.2%硅铁、0.15%硫化铁达到如上的相应成分范围，铁液在1440-1450°C出水孕育处理，孕育剂为:稀土合金(稀土(1^)含量:3.1%-3.5%)，加入量:0.4%，然后在1380-1390°(:浇铸入已备好的砂型内，并在砂型内保温:72小时。砂型、树脂砂芯的材料全部是呋喃树脂+固化剂+砂按比例1.3:: 0.78:100混制而成。砂型是指渣灌的成型方法，树脂砂砂芯是砂型的一部分，组芯是造型的方法。
[0024]汽车边角料成分(％):C:0.l-0.2，S1:0.05-0.20，Mn:0.3-0.5，P<0.020，S<
0.015
[0025]余Fe
[0026]优质增碳剂成分(％):固定碳:99，灰分:0.5，挥发份:0.5，含硫量:0.020
[0027]络铁的成分(％):0:52-57?10，51彡5.0，卩彡0.030，5彡0.030，余卩6
[0028]钼铁的成分(％):]?0:55-60?0.20，51彡1.5，？彡0.10，5彡0.15，余卩6
[0029]猛铁的成分(％):]?11:60-65?7.0，51彡2.0，？彡0.40，5彡0.03，余卩6
[0030]硅铁的成分(%):Si:72-77，Al 彡 I.5，余 Fe
[0031]硫化铁的成分(％):S:45-55，余Fe
[0032]本实施例的罐身化学成份设计目的:
[0033](I)碳(C):碳量在3.4_3.6%，是因为碳在基体组织中，是以片状晶体石墨存在的，石墨的导热率是60W/m.K，而钢材的导热率是25W/m.K，由此可见，提尚碳量，即增加石墨含量，有利于增加罐身的导热率，使罐身在急冷急热过程中，温度差减少。
[0034](2)硅(Si):硅有促进石墨化的作用，硅铁加入铁水中，有强烈的孕育作用。因为罐身是含铬、钼的碳化物元素，加硅铁强化孕育，有利于减少铬、钼的碳化物，使铬、钼尽量多的溶入基体组织中。其次，硅在铁水中，本身就有抗氧化性。
[0035](3)络(0)、钥(]\10):加入络、钥兀素，络提尚了基体组织的电极电位，使铸铁提尚了耐腐蚀性;而更为重要的是，络形成三氧化二铬(Cr2O3)5Cr2O3是致密的钝化膜，这层钝化膜均匀的包覆在铸件的表面，阻止了氧原子向铸铁内部的渗入，使罐身在高温下有了很强抗氧化性。钼的作用和铬类似，但钼形成的Mo2O3钝化膜，比Cr2O3钝化膜更牢固，高温抗氧化性更强，而且Mo2O3钝化膜，能耐含硫离子、氯离子的气体或液体的腐蚀。
[0036](4)磷(P):磷在铸铁中容易形成低熔点的三元磷共晶，降低耐热铸铁的热强性，是需要严格控制的有害元素。
[0037](5)微量稀土元素:稀土化学性质极为活泼，稀土和一些有害元素形成化合物，可以降低或消除有害元素的影响，使耐热铸铁有更好的使用寿命。
[0038](6)硫(S)元素:首先，硫化物可以作为石墨晶核，其次，硫增加碳原子的选择性吸附，使石墨成片状，而片状石墨有更好的导热性，但硫过高，会增加脆性，所以硫控制在0.08-0.10%ο
[0039]其腐蚀前石墨形态金相图如图2(100倍)，金相组织:石墨形态为粗片状A型石墨，优点:石墨比较粗、厚，两端较钝，接近蠕虫状石墨，分布不规律，有利于抗高温氧化性，提高耐热疲劳性能。
[0040]其图3为罐身腐蚀后基体组织金相(100倍)，金相组织:为A型石墨珠光体数量:85 %，形状:细片状，碳化物数量:1.0 %。优点在于:Cr: 2.0-2.2 %，在这种含量内并没有形成较多的碳化物，而是形成Cr203。珠光体呈细片状、分布均匀，对导热性有良好的促进作用。[0041 ] 实施例2
[0042]如图1和2所示，一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身I，所述的罐身I为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成:C:3.6%;S1:2.2% ；Mn:0.6%；Cr:2.2%；Mo:0.35%；P<0.03% ；S:0.1% ；Re:0.02%，余量铁。
[0043]所述的罐身上还设有吊耳2，所述的吊耳2为碳钢镶铸;所述的吊耳2由以下重量百分比组分组成:C:0.18%;S1:0.45% ；Mn:0.3% ;P<0.035% ;S: <0.035%，余量铁。
[0044]此外，所述的罐身I的底部设有渣罐支座3。
[0045]其制备方法具体为:
[0046]渣灌的模具采用东北松木质实样，造型材料:呋喃树脂砂，各加入量比例是呋喃树脂:固化剂:砂=1.3:0.78:100，树脂砂6小时后的抗拉强度为:2.0MPa。吊耳预埋在树脂砂砂芯内，通过组芯树脂砂造型。采用中频电炉熔炼，100%汽车边角料+3.93%优质增碳剂合成铸铁熔炼45分钟，熔化过程加入0.36%锰铁、4.2%铬铁、0.60%钼铁、2.81%硅铁、
0.17%硫化铁(均为重量百分比)达到上述的相应成分范围，铁液在1440-1450°C出水孕育处理，孕育剂为:稀土合金(稀土(RE)含量:3.1 %-3.5%)，加入量:0.4%，然后在1380-1390°C浇铸入已备好的砂型内，并在砂型内保温:72小时。
[0047]汽车边角料成分(％):C:0.l-0.2，S1:0.05-0.20，Mn:0.3-0.5，P<0.020，S<
0.015
[0048]余Fe
[0049]优质增碳剂成分(％):固定碳:99，灰分:0.5，挥发份:0.5，含硫量:0.020
[0050]络铁的成分(％):0:52-57?10，51彡5.0，卩彡0.030，5彡0.030，余卩6
[0051]钼铁的成分(％):]?0:55-60?0.20，51彡1.5，？彡0.10，5彡0.15，余卩6
[0052]猛铁的成分(％):]?11:60-65?7.0，51彡2.0，？彡0.40，5彡0.03，余卩6
[0053]硅铁的成分(％):31:72-77，厶1彡1.5，余卩6
[0054]硫化铁的成分(％):S:45-55，余Fe
[0055]实施例3
[0056]如图1和2所示，一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身I，所述的罐身I为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成:C:3.5%;S1:2.0% ；Mn:0.7%；Cr:2.1%；Mo:0.5%；P<
0.03% ；S:0.09% ；Re:0.025%，余量铁。
[0057]所述的罐身上还设有吊耳2，所述的吊耳2为碳钢镶铸;所述的吊耳2由以下重量百分比组分组成:C:0.2%;S1:0.4% ；Mn:0.45% ;P<0.035% ;S: <0.035%，余量铁。
[0058]此外，所述的罐身I的底部设有渣罐支座3。
[0059]其制备方法具体为:
[0060]渣灌的模具采用东北松木质实样，造型材料:呋喃树脂砂，各加入量比例是呋喃树脂:固化剂:砂=1.3:0.78:100，树脂砂6小时后的抗拉强度为:2.0MPa。吊耳预埋在树脂砂砂芯内，通过组芯树脂砂造型。采用中频电炉熔炼，100%汽车边角料+3.82%优质增碳剂合成铸铁熔炼45分钟，熔化过程加入0.52%锰铁、4.1%铬铁、0.88%钼铁、2.46%硅铁、
0.16%硫化铁达到如上述的相应成分范围，铁液在1440-1450°(:出水孕育处理，孕育剂为:稀土合金(稀土 (RE)含量:3.I % -3.5 % )，加入量:0.4 %，然后在1380-1390 °C浇铸入已备好的砂型内，并在砂型内保温:72小时。
[0061]以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，包括罐身，其特征在于，所述的罐身为耐热铸铁，由以下重量百分比组分组成:C: 3.4-3.6%; S1:1.8-2.2% ； Mn: 0.60-0.80 % ； Cr: 2.0-2.2% ；Mo:0.35-0.60% ；P<0.03% ;S:0.08-0.10% ；Re:0.02-0.03%，余量铁以及不可除去杂质。2.根据权利要求1所述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，其特征在于，所述的罐身上还设有吊耳，所述的吊耳为碳钢镶铸;所述的吊耳由以下重量百分比组分组成:C:0.18-0.22%;S1:0.35-0.45% ；Mn:0.30-0.55% ；P<0.035% ；S: <0.035%，余量铁以及不可除去杂质。3.根据权利要求2所述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，其特征在于，所述的吊耳抗拉强度550MPa，屈服强度345MPa，延伸率40 %。4.根据权利要求1所述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐，其特征在于，所述的罐身的底部设有渣罐支座。5.—种如权利要求1至4任一所述的用耐热铸铁生产的钢厂渣罐的制备方法，其特征在于，将各原料组分按照比例采用中频电炉熔炼，在1440-1450°C孕育处理，孕育剂为含RE的稀土合金，在1380-1390°C浇铸入已备好的砂型内，并在砂型内保温;其中，吊耳预埋在树脂砂砂芯内，通过组芯树脂砂造型。
【文档编号】C22C33/08GK106011337SQ201610653746
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月10日
【发明人】柯志敏, 陈永成, 张红林, 初文雄
【申请人】广东中天创展球铁有限公司