专利名称：烧结块支架、堆焊用焊丝和堆焊金属的制作方法
技术领域：
本发明涉及在制造烧结矿的下方吸引式烧结机中使用的烧结块支架、在形成该烧结块支架(烧结块支持架)的堆焊部时使用的堆焊用焊丝和堆焊金属(Overlay weldingmetal)。
背景技术：
以往，作为向炼铁厂的高炉投入的原料，可使用将由粉状铁矿石等的含铁原料、石灰石等的辅助原料、焦炭粉等的固体燃料构成的烧结原料烧结而成的烧结矿。作为制造该烧结矿的手段，采用了下方吸引式烧结机，其是将烧结原料装载于烧结台车，对其表层中的固体燃料进行点火，一边移送烧结台车，一边从烧结台车的下方吸引，由此使烧结台车内的 原料填充层的燃烧点移动，从而进行原料的烧成，生成烧结块(烧结饼=Sinter cake)。在此，在上述的下方吸引式烧结机中，在进行烧结台车内的原料填充层的烧结的过程中，由于在上部侧生成的烧结块的自重，位于其下方侧的位置的烧结原料被压缩，体积密度变高，因此存在通气性降低、不能够高效地进行烧结的问题。专利文献I曾提出了下述技术在烧结台车上配置与行进方向平行的截面形成为大致梯形板状的烧结块支架，在填充到烧结台车中的烧结原料填充层的烧结过程中支持(支撑)在上部侧形成的烧结块，由此确保下部侧的原料填充层内的通气性。该烧结块支架，会因将烧结原料装入台车时的冲击、摩擦和将烧结完成后的烧结块向烧结台车外部排出(排矿)时的摩擦而损耗。另外，在上述的烧结机中，烧结时加热温度变为120(Tl40(TC的非常高的温度，其后被空冷，因此有烧结块支架产生由热应变所引起的裂纹之虞。而且已知在烧结机内成为高温的氧化、硫化气氛。因此，烧结块支架需要在高温气氛下确保耐磨损性、耐裂纹性和耐腐蚀性。因此，在专利文献2 4中，提出了以下的技术。专利文献2曾提出了采用特殊铸钢以一体铸造部件的形式制造烧结块支架的方案。专利文献3曾提出了将分开地制作出的下部台座部和上部叶片部接合了的结构，对上部叶片部的棱线部和侧面部实施堆焊的方案。专利文献4曾提出了对烧结块支架的上部叶片部的侧面等实施减薄(减少壁厚)力口工，并对该减薄了的部分实施堆焊的方案。现有技术文献专利文献I :日本特开平06-147765号公报专利文献2 :日本特开平09-041098号公报专利文献3 :日本特开2002-013876号公报专利文献4 :日本特开2006-118769号公报
发明内容
专利文献2所记载的烧结块支架是特殊铸钢制的，一体成形出烧结块支架整体。因此，烧结块支架的制造成本大幅度地增大。另外，该特殊铸钢是碳含量约为O. 3质量％、铬含量约为13质量％的铸钢，在120(Tl400°C的高温气氛下的耐磨损性、耐裂纹性和耐腐蚀性等不充分。另外，由于烧结块支架是上述特殊铸钢的一体成形品，因此即使是上部的不均匀磨损也需要更换整体，缺乏维修性，成本也高。另外，专利文献3、4所记载的烧结块支架在上部的不均匀磨损的部分堆焊了耐磨损性材料，因此即使磨损，只要再次堆焊即可，改善了维修性。但是，用于堆焊的材料的Cr含量多，在高温下脆化，耐裂纹性大大降低。因此，在高温下的耐磨损性、耐裂纹性和耐腐蚀性等不充分，不能够谋求烧结块支架的大幅度的寿命延长。本发明是鉴于上述的状况完成的，其目的是得到在烧结矿加热温度1200°C 1400°C的高温气氛下的耐磨损性、耐裂纹性和对于高温氧化·硫化气氛的耐腐蚀性优异的烧结块支架。此外，其目的还在于得到被用于该烧结块支架的堆焊部的堆焊用焊丝和堆焊金属。本发明者们为了解决上述课题反复专心研讨的结果发现减少成为高温脆化的起 因的Cr，并且适度地具有对耐磨损性重要的Cr碳化物的堆焊金属。Cr改善耐高温氧化性，其碳化物改善耐磨损性。而另一方面，未碳化完的Cr固溶在金属中，成为高温脆化的原因。因此，发现了将C含量、Cr含量等适当化了的堆焊金属。发现了通过将该堆焊金属应用于专利文献4所记载的烧结块支架，可得到在烧结矿加热温度1200°C 1400°C的高温气氛下的耐磨损性、耐裂纹性和对于高温氧化·硫化气氛的耐腐蚀性优异的烧结块支架。本发明是基于这些见解完成的，其要旨如下。(I)本发明涉及的烧结块支架，是配置在制造烧结矿的下方吸引式烧结机(下吸式烧结机，downward suction sintering machine)的烧结台车(sintering pallet)上的烧结块支架，其特征在于，具有载置于上述烧结台车上的台座部和从该台座部朝向上方延伸设置的叶片(blade)部，在上述叶片部的至少上缘部或者侧面部的上部设置有堆焊部，构成该堆焊部的堆焊金属具有下述组成含有C :3. O质量％ 5. O质量％、Si :0. 8质量9Γ2. O质量％、Cr 10质量9Γ15质量％、Mo 7质量°/Γ Ο质量％，其余量由Fe和不可避免的杂质组成。(2)上述(I)的烧结块支架，其特征在于，上述堆焊部形成于从上述烧结块支架的至少上缘部或侧面上部的表面减薄了 2mnTl0mm的部分的部分上。(3)另外，上述(I)或(2)的烧结块支架，其特征在于，上述堆焊部以消灭上述烧结块支架的减薄了的部分的方式形成。(4)进而，上述(I) (3)的任一项的烧结块支架，其特征在于，上述堆焊部的从上述烧结块支架顶上部算起的距离，与烧结台车行进方向前侧相比，在行进方向后侧较长。(5)本发明涉及的堆焊用焊丝，是在形成烧结块支架的堆焊部时使用的堆焊用焊丝，其特征在于，具有下述组成含有C :3. 3质量9Γ5. 5质量％、Si :0. 9质量°/Γ2. 2质量％、Cr 11质量°/Γ 7质量％、Mo 8质量°/Γ 1质量％,其余量由Fe和不可避免的杂质组成。(6)本发明涉及的堆焊金属，是烧结块支架的堆焊部所使用的堆焊金属，其特征在于，具有下述组成含有C :3. O质量9Γ5. O质量％、Si :0. 8质量9Γ2. O质量％、Cr : 10质量％"15质量％、1/
如上述那样，根据本发明，可以得到在1200°C 1400°C的高温气氛下的耐磨损性、耐裂纹性和对于高温氧化·硫化气氛的耐腐蚀性优异的烧结块支架，能够大幅度地延长烧结块支架的寿命。
图I是作为本发明的一实施方式的烧结块支架的立体图。图2是图I所示的烧结块支架的主视图。图3是图2中的X-X截面向视图。图4是表示在图I的烧结块支架中形成堆焊部之前的状态的立体图。图5是作为本发明的另一实施方式的烧结块支架的主视图。
图6是作为本发明的另一实施方式的烧结块支架的主视图。
具体实施例方式以下，对于作为本发明的一实施方式的烧结块支架、堆焊用焊丝和堆焊金属，参照图广图4进行说明。烧结块支架10配置在制造作为向高炉投入的原料的的烧结矿的下方吸引式烧结机的烧结台车上。在烧结过程中，烧结块支架10是用于支持在原料填充层上部侧生成的烧结块(烧结饼)，维持烧结原料填充层下部侧的通气性的构件。该烧结块支架10，如图f图3所示，具备固定在烧结台车上的台座部11、和从该台座部11朝向上方延伸设置的叶片主体16。并且，叶片主体16的上缘部和侧面上部进行减薄(剥皮)以使得将表面切削f 5mm的深度，向该减薄部提供堆焊部。将该叶片主体16和堆焊部18总称为叶片部15。再者，在图I和图3中，在叶片部15的下端部所表示的箭头Y，表示在烧结机内的烧结块支架10和烧结台车的行进方向。台座部11由例如不锈铸钢(SCS2 JIS 5121中规定的马氏体系不锈钢)、奥氏体系铸钢、或铁素体系与奥氏体系的双相系铸钢构成，在下部设置有用于安装于烧结台车的安装部12。在本实施方式中，台座部11的高度H2被设定在120mm彡H2 ( 130mm的范围内。从使排矿性良好的观点出发，叶片部15相对于台车的行进方向形成为侧视大致梯形，具备叶片主体16、和形成于该叶片主体16的上缘部(梯形的上边部和斜边部)以及梯形面的上部的堆焊部18。另外，从使排矿性良好的观点出发，叶片部15的厚度方向的截面优选为板厚从下向上变薄的锥形。在此，在本实施方式中，叶片部15的高度Hl被设定在300mm彡Hl ( 450mm的范围内，叶片部15的厚度T被设定在30mm彡T彡70mm的范围内。叶片主体16与台座部11同样地由例如不锈铸钢(SCS2)、奥氏体系铸钢、或铁素体系与奥氏体系的双相系铸钢构成，在本实施方式中，与台座部11 一体成形。在该叶片主体16的上缘部(梯形的上边部和斜边部)和梯形面的表层部，如图4所示，形成有切削了表层的减薄部(剥皮)17。再者，在本实施方式中，梯形面侧的减薄部17形成为与烧结块支架10的行进方向前方(箭头Y前方方向)侧部分相比，后方(箭头Y后方方向)侧部分的面积大。另外，实施堆焊，从而形成有堆焊部18，使得填埋该减薄部17。堆焊部18，如图2和图3所示，通过对上述的减薄部17采用含有堆焊金属的堆焊用焊丝实施堆焊来形成。在此，叶片部15的上缘部(梯形的上边部和斜边部)侧的减薄部17的堆焊部18的厚度tl被设定在大致相当于减薄部17的单侧的深度的2mm < tl< 4mm的范围内。另外，梯形面表层部侧的减薄部17的堆焊部18的厚度t2被设定在大致相当于减薄部17的单侧的深度的2mm彡t2彡4mm的范围内。该堆焊部18，是烧成中的被加热了的烧结矿(烧结块)直接接触的部分，而且也是所排出的烧结矿碰撞的部分。因此，为了得到作为本发明要解决的课题的、在温度1200°C 1400°C的高温气氛下的耐磨损性、耐裂纹性和对于高温氧化·硫化气氛的耐腐蚀性优异的烧结块支架，成为最重要的部分。发现了 为了使该堆焊部18具有耐磨损性、耐裂纹性和对于高温氧化·硫化气氛的耐腐蚀性，需要构成堆焊部的焊缝金属(以下称为堆焊金属)设定为如下的组成。即为下述组成含有C :3. O质量% 5. O质量％、Si :0. 8质量% 2· O质量％、Cr 10质量°/Γ 5质量％、Mo 7质量°/Γ Ο质量％,其余量由Fe和不可避免的杂质组成。
以下，对于如上述那样限定堆焊金属的组成的理由进行说明(以下，只要没有特别说明，成分含量就是指质量％)。(C:碳)C是具有与Cr等结合形成碳化物，使高温强度、耐磨损性提高的作用的元素。在此，C的含量低于3. 0%时，不能够充分地生成碳化物，不能够充分获得上述的作用效果。另一方面，如果C的含量超过5. 0%，则碳化物过量地存在，有堆焊部18从叶片主体16剥离之虞。从这样的理由来看，将C的含量设定为3.09Γ5.0%。为了切实地得到效果，优选设定为3. 39Γ4. 7%，更优选设定为3. 59Γ4. 5%。(Si :娃)Si是对实施堆焊时的脱氧有效的元素。另外，具有使高温气氛下的耐氧化性提高的作用。在此，Si的含量低于O. 8%时，不能够充分获得上述的作用效果。另一方面，如果Si的含量超过2. 0%，则有堆焊部18的韧性降低之虞。从这样的理由出发，将Si的含量设定为O. 8% 2. 0%。为了切实地得到效果，优选设定为I. 0% 1· 8%，更优选设定为I. 2% 1· 6%O(Cr :铬)Cr是具有与碳结合生成高硬度的Cr碳化物，使耐磨损性和高温强度提高的作用的元素。另外，具有使耐腐蚀性提高的作用。在此，Cr的含量低于10%时，不能够充分地生成Cr碳化物，不能够充分获得上述的作用效果。另一方面，如果Cr的含量超过15%，则Cr碳化物过量地存在，有堆焊部18脆化、耐裂纹性大大降低之虞。从这样的理由出发，将Cr的含量设定为109Γ15%。为了切实地得到效果，优选设定为10. 5% 14· 5%，更优选设定为11. 0% 14· 0%。(Mo :钥)Mo是具有固溶于堆焊金属的基体内，使强度、耐磨损性、韧性提高的作用的元素。在此，Mo的含量低于7%时，不能够充分获得上述的作用效果。另一方面，即使Mo的含量超过10%，上述的作用效果也不会提高。
从这样的理由出发，将Mo的含量设定为79TlO%。为了切实地得到效果，优选设定为7. 59Γ9. 5%,更优选设定为8. 09Γ9. 0%。再者，作为不可避免的杂质，可举出P、S等。这些不可避免的杂质优选总量为
O.06%以下。如上述那样，构成本发明的烧结块支架的叶片主体可使用例如不锈铸钢(SCS2:JIS 5121中规定的马氏体不锈钢)、奥氏体系铸钢、或铁素 体系与奥氏体系的双相系铸钢。在本发明中，为了通过堆焊在叶片主体的减薄部形成具有上述的成分组成的堆焊金属，需要考虑焊接时的来自叶片主体的成分稀释。叶片主体的材料，如上述那样，实际使用了不锈铸钢、奥氏体系铸钢、或铁素体-奥氏体双相系铸钢等。本发明人等考虑了上述的各种各样的种类的叶片材料后发现堆焊用焊丝的成分组成可设为含有C :3. 39Γ5. 5%、
Si:0. 99Γ2. 2%、Cr :11°/Γ 7%、Μο :8°/Γ 1%，其余量为Fe和不可避免的杂质。堆焊用焊丝的各成分元素的限定理由，与上述堆焊金属的成分元素相同。但是，为了切实地得到其效果，优选设定为C 3. 5% 5. 2%、Si 1. 1% 2. 0%、Cr 12% 16%、Mo 8. 5% 10· 5%，进一步优选设定为C :3. 8% 5. 0%、Si 1. 3% 1· 8%、Cr :13% 15%、Mo :8. 59Γ10. 5%。如以上说明那样，根据本实施方式涉及的烧结块支架10、堆焊用焊丝和堆焊金属，在叶片部15的上缘部和侧面的梯形面的表层部形成堆焊部18，因此烧结时的加热温度为120(Tl40(rC的高温气氛下的耐磨损性、耐裂纹性和耐腐蚀性优异。因此，可以抑制叶片部15的早期劣化，能够大幅度地延长该烧结块支架10的使用寿命。另外，在本实施方式中，在叶片主体16的上缘部和侧面上部形成减薄部17，并以填埋此处的方式形成堆焊部18。因此，堆焊部18不会从架子突出，可以将烧结块顺利地排出。此外，烧结块支架的侧面(梯形面侧)的减薄部17被形成为与烧结块支架10的行进方向前方侧部分相比，行进方向后方侧部分的面积较大，并与其对应地形成堆焊部18。在此，在将烧结块排出时，烧结块支架10的行进方向后方侧部分与烧结块长时间地滑动接触。因此，通过以行进方向后方侧部分的堆焊部18的面积变大的方式构成，能够切实地抑制烧结块支架10的磨损。烧结块支架侧面的减薄部分的形状(相当于图2的阴影部分)不特别限定。例如，如图2所示，可以为行进方向前方侧部分的从侧面梯形形状的上边算起的减薄宽度b比行进方向后方侧部分的从侧面梯形形状的上边算起的减薄宽度a短(a > b )的阶梯状的形状。另外，也可以为如图6那样随着趋向后方而变宽的形状。当然，如图5那样从侧面梯形形状的上边算起的减薄宽度为一定也无妨，但是如果考虑实际操作中的磨损形态，则优选使后方的减薄宽度比前方增大。以上，对于作为本发明的实施方式的烧结块支架、堆焊用焊丝和堆焊金属进行了说明，但本发明不限于此，可以在不脱离本发明的技术思想的范围适当变更。例如，烧结块支架上的堆焊部的形状，并不限于本实施方式中所示出的形状，例如也可以是如图5和图6所示那样在从台座部111、211向上方延伸设置的叶片主体116、216上形成了堆焊部118、218的烧结块支架110、210。另外，作为将台座部和叶片主体一体成形了的制品进行了说明，但不限于此，也可以采用分开地制作台座部和叶片主体，并将它们接合的结构。此外，台座部的安装部的结构不限于本实施方式，也可以对应于烧结台车等的结构来适当设计变更。实施例以下，对于为了确认本发明的效果而实施的确认实验的结果进行说明。对图4所示的叶片主体的减薄部进行了堆焊。叶片是SCS2制的，其成分规格是C 0. 16 O. 24%、Si :约 I. 50%、Mn :约 I. 00%、P :约 O. 040%、S :约 O. 040%、Cr 11. 50 14· 00%。考虑焊接后的成分稀释，堆焊焊丝使用调整了 C、Si、Cr、Mo的含量的焊丝。将对叶片堆焊后的焊缝金属的成分组成示于表I。堆焊部的成分组成，从堆焊部的表面切削f 2mm的范围来分析该切屑。(是将切屑在坩埚中加热、熔化，使产生的气体在氧气流中燃烧，利用非分散红外线检测器测定成分。另外，C以外的成分，通过切屑的化学分析来测定。将利用以往使用的堆焊焊丝进行堆焊得到的堆焊金属的组成作为「以往例」。 表I (质量 ％)
I C I Si I Cr I Mo I其他
Nb: I
以往例5.5I SOS W: 4
V: 0.5
比较例 I__6__IA__13__8__-_
比较例 2__2__IA__13__8__-_
比较例343138-
比较例440.5138-
比较例541.498-
比较例 6__4__L4__16__8__-_
比较例 7__4__L4__13__6__-_
本发明例 I__5__IA__13__8__-_
本发明例 2__3__IA__13__8__二_
本发明例 3__4__2__13__8__-_
本发明例440.8138-
本发明例 5__4__L4__10__8__-_
本发明例641.4158-
本发明例 7__4__IA__13__7__-_
本发明例 8__4__L4__13__10__-_
本发明例 9__4__L4__13__8__-_在图I 图3中，叶片部的高度Hl为300mm，厚度T为40mm，台座部的高度H2为125mm。叶片部的上缘部(梯形侧面的上边部和斜边部)侧的减薄部17的堆焊部的厚度(大致相当于减薄部的深度)tl为3. Omm,梯形面表层部侧的减薄部17的堆焊部的厚度(大致相当于减薄部的深度)t2为3. 0mm。另外，在图2中，堆焊部的各尺寸为a = 150mm,b =200mm、c = 20mmo
将这样得到的烧结块支架配置在烧结台车宽度为5m、有效面积为660m2的下方吸引式烧结机的烧结台车上。并且，在烧结原料厚度700_、烧结台车速度4m/分钟的条件下进行操作，每隔3个月对于由磨损和腐蚀造成的损耗状况、裂纹的产生状况进行确认。将评价结果示于表2。表权利要求
1.一种烧结块支架，是配置在制造烧结矿的下方吸引式烧结机的烧结台车上的烧结块支架，其特征在于， 在所述烧结块支架的至少上缘部或者侧面上部设置有堆焊部， 构成该堆焊部的堆焊金属具有下述组成含有C :3. O质量％ 5. O质量％、Si :0. 8质量％ 2. O质量％、Cr 10质量％ 15质量％、Mo 7质量％ 10质量％，其余量由Fe和不可避免的杂质组成。
2.根据权利要求I所述的烧结块支架，其特征在于，所述堆焊部形成于从所述烧结块支架的至少上缘部或侧面上部的表面减薄了 2mnTl0mm的部分的部分上。
3.根据权利要求I或2所述的烧结块支架，其特征在于，所述堆焊部以消灭所述烧结块支架的减薄了的部分的方式形成。
4.根据权利要求I或2所述的烧结块支架，其特征在于，所述堆焊部的从所述烧结块支架顶上部算起的距离，与烧结台车行进方向前侧相比，在行进方向后侧较长。
5.一种堆焊用焊丝，是在进行烧结块支架的堆焊时使用的堆焊用焊丝，其特征在于，具备具有下述组成的堆焊金属含有C :3. 3质量％ 5. 5质量％、Si :0. 9质量9Γ2. 2质量％、Cr 11质量°/Γ 7质量％、Mo 8质量°/Γ 1质量％,其余量由Fe和不可避免的杂质组成。
6.一种堆焊金属，是在进行烧结块支架的堆焊时所使用的堆焊金属，其特征在于，具有下述组成含有C :3. O质量％ 5. O质量％、Si 0. 8质量9Γ2. O质量％、Cr 10质量％ 15质量％、Mo 7质量°/Γ Ο质量％,其余量由Fe和不可避免的杂质组成。
全文摘要
本发明的目的是得到在烧结矿加热温度1200℃~1400℃的高温气氛下的耐磨损性、耐裂纹性和对于高温氧化·硫化气氛的耐腐蚀性优异的烧结块支架。为此，本发明涉及的烧结块支架，是配置在制造烧结矿的下方吸引式烧结机的烧结台车上的烧结块支架(10)，其特征在于，具有载置于所述烧结台车上的台座部(11)和从该台座部(11)朝向上方延伸设置的叶片部(15)，在叶片部(15)的至少上缘部设置有堆焊部(18)，构成该堆焊部(18)的堆焊用金属具有下述组成含有C3.0质量%～5.0质量%、Si0.8质量%~2.0质量%、Cr10质量%~15质量%、Mo7质量%~10质量%，其余量由Fe和不可避免的杂质组成。
文档编号B23K35/30GK102821909SQ20118001481
公开日2012年12月12日 申请日期2011年3月18日 优先权日2010年3月19日
发明者滨谷秀树, 佐藤洋之, 柚木山诚, 藤井弘和 申请人:新日本制铁株式会社, 特殊电极株式会社