專利名稱：一種煉焦焦車耐熱耐磨襯板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煉焦焦車耐熱耐磨襯板及其制造方法。
背景技術(shù)：
伴隨著國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)能日益增長，新焦?fàn)t的熄焦車單位產(chǎn)量及使用頻次的提高，太原鋼鐵公與焦化廠初次使用304不銹鋼襯板，304不銹鋼最高耐熱溫度為900°C，304不銹鋼襯板短期內(nèi)(IO天左右)出現(xiàn)嚴(yán)重變形，后襯板材料改為球墨鑄鐵(QT400-18)，球墨鑄鐵(QT400-18)抗變型能力很強(qiáng)，使用一個月左右觀察也未出現(xiàn)可見變形，但是球墨鑄鐵(QT400-18)襯板邊角多處出現(xiàn)開裂掉塊現(xiàn)象，大大縮短了煉焦焦車襯板的使用壽命，304不銹鋼襯板一般使用200次左右就出現(xiàn)變形，使用到500次就因嚴(yán)重變形(每米超過50mm)而報(bào)廢，球墨鑄鐵(QT400-18)襯板使用到300次左右就出現(xiàn)掉塊，到500次左右就因嚴(yán)重掉塊報(bào)廢，嚴(yán)重影響各大鋼廠生產(chǎn)節(jié)奏。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有煉焦焦車耐熱耐磨襯板的上述不足，本發(fā)明提供一種使用壽命長的煉焦焦車耐熱耐磨襯板，同時提供一種該襯板的制造方法。 本發(fā)明的構(gòu)思是采用多元低合金設(shè)計(jì)理念，對影響材料開裂元素C、 S、 P采用減少含量，采用加入一定淬透性元素Cr、 Mn、 Mo可以減少襯板硬度差異，加入一定耐磨元素Cr、 Mo、 Ti尤其是高硬度、生成細(xì)小彌散強(qiáng)碳化生成物TiC(HV3000)，大大提高襯板的耐磨性。
具體成分設(shè)計(jì)如下
C 0. 17% 0. 20% 碳含量對低合金耐磨鋼組織和性能影響較大，多元低合金耐磨鋼一般都在淬火回火狀態(tài)下使用，改變含碳量，其組織和性能會發(fā)生根本的變化，水淬低合金耐磨鋼，含碳量在0. 17% 0. 21%可獲得板條馬氏體+殘奧組織，此組織具有良好的韌性。
Cr 1. 4 1. 9% 鉻是耐磨鋼的主要合金元素之一，與鋼中的碳含量和鐵形成合金滲碳體(FeCr)3C和合金碳化物(FeCr)7C3能部分溶入固溶體中，強(qiáng)化基體，提高鋼的淬透性。
Ni 0. 2 0. 4% 由于Ni降低Y Fe — a Fe相變溫度和Ms溫度，降低奧氏體分解速度，因而大大提高鋼的淬透性，并且鎳元素可以很大幅度提高材料塑韌性。
Mn 1. 0 1. 6% Mn是主要強(qiáng)化元素，在鋼中生成(FeMnhC型碳化物。由于Mn降低Y Fe — a Fe相變溫度和Ms溫度，降低奧氏體分解速度，因而大大提高鋼的淬透性。
Mo:0.1 0.3% Mo增加淬透性，促進(jìn)馬氏體形成，在鋼鐵中一部分鉬與鐵形成固溶體增加鐵素體強(qiáng)度， 一部分鉬與碳形成碳化物，增加耐磨性。
Ti 0. 1 0. 2% Ti加入量為0. 1-0. 3% ，由于Ti是強(qiáng)碳化物形成元素， 一是細(xì)化晶粒，晶粒細(xì)化能使位錯密度增加提高材料強(qiáng)度，二是TiC形成高硬度(HV3000)質(zhì)點(diǎn)在鋼中彌散分布，能增加耐磨鋼耐磨性。 P《0.015 S《0.010 低硫可以防止在切割冒口發(fā)生熱脆性，低磷可以防止材料發(fā)生冷脆性，減少裂紋擴(kuò)展速率。 本煉焦焦車耐熱耐磨襯板的成分的質(zhì)量百分配比為
C0.17% 0.20% Cr 1.4 1.9% Ni 0. 2 0眉
Mn 1.0 1.6% Mo 0. 1 0. 3% Ti 0.1 0.2% Si 00.2 0眉 P《0.015% S《0.01% 其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。 本煉焦焦車耐熱耐磨襯板厚度為20 30mm，寬度為500 800mm，長度為700 1200mm。耐熱溫度可達(dá)85(TC。 本煉焦焦車耐熱耐磨襯板的制造方法包括下述依次的步驟
( — )冶煉 將純鐵、低碳鋼和返回料，按照下述的質(zhì)量份配比加到中頻感應(yīng)爐冶煉 純鐵 8 12 低碳鋼 28 32 返回料 8 12 純鐵中C、 Si、Mn、 S與P的質(zhì)量百分配比為C《0.025% Si 0.1 0.20% Mn 0. 10 30% S《0.015% P《0.015% 低碳鋼中C、Si、Mn、S、與P的質(zhì)量百分配比為 C 0. 10 0.30% Si :0. 20 0. 60% Mn:1.2 1.6% S《0.03% P《0.03% 返回料為(冒口和澆道)。 裝爐時根據(jù)產(chǎn)品Ni的成分要求，加入含鎳為99. 99%鎳板，將鋼水中的鎳控制在0. 2 0. 4%，根據(jù)產(chǎn)品Mo成分要求，加入含鉬為60%鉬鐵，將鋼水中的鉬控制在0. 1
0. 3%，待有鋼水后，加入石灰、螢石造渣，每噸鋼水加入石灰10 15kg、螢石15kg 20kg，加入爐料熔化大于80%后，根據(jù)產(chǎn)品的成分要求加入低鉻，鋼水中鉻含量控制在1.4
1. 9%，全熔后根據(jù)產(chǎn)品Mn的成分要求加入錳鐵、特硅，將鋼水中的錳控制在1. 0 1. 6%，加入鋁石灰還原，鋁石灰的加入量為鋼水的0. 08% 0. 12%，在出鋼前的5分鐘的還原期內(nèi)保證渣灰為白色。加Ti鐵前插鋼水質(zhì)量的0. 15%鋁以穩(wěn)定Ti鐵的收得率，出鋼前3 5分鐘根據(jù)產(chǎn)品Ti的成分要求加入Ti鐵，保證鋼水Ti含量在0. 1% 0. 2%，然后取樣分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整成份，鋼水的成分百分配比達(dá)到下述要求時出鋼。調(diào)整出鋼溫度到1600°C 1620°C。 C 0.17% 0.20% Si 0. 2 0. 4 Cr 1.4 1.9%
Ni0.2 0眉 Mn 1.0 1.6% Mo 0.1 0.3% Ti 0.1% 0.2% P《0.015 S《0. 010
其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
( 二 )變質(zhì)處理 變質(zhì)處理的目的是細(xì)化晶粒和凈化鋼液，變質(zhì)處理采用稀土硅鐵合金作為變質(zhì) 劑，采用鐵水包中變質(zhì)處理的方法，在出爐前將變質(zhì)劑加入鐵水包的包底，加入量為處理鋼 水質(zhì)量的0. 2 0. 4%，加入后鋼水硅含量比未加變質(zhì)劑增加0. 08 0. 15%，其余合金元 素沒有變化。 (三)澆注(0. 04 0. 06MPa) 采用較高的溫度將會有利于消除冷隔、澆不足等鑄造缺陷。本發(fā)明采用低溫快澆 的澆注工藝，澆注溫度為1580 1600°C。將變質(zhì)處理后的鋼水，澆注到采用聚苯乙烯泡沫 制造襯板模型內(nèi)，聚苯乙烯泡沫在鋼水作用下生成氣體，在真空泵負(fù)壓(0. 04 0. 06MPa) 作用下氣體迅速被抽干凈，鋼水充填到聚苯乙烯泡沫的位置上形成襯板。該消失模泡沫模 樣(聚苯乙烯泡沫)的澆注系統(tǒng)采用半球形冒口，水口通過冒口，采用緩流封閉式的澆注，
直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組元的橫截面積的比例為a直a橫a內(nèi)二 i. i i. 3 : i. 5
1.7 : 1.0(其中A直、A橫和A內(nèi)分別是直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道的截面積)澆注時真空度 控制在0. 04 0. 06MPa，并且在澆注后8 10分鐘取消真空，澆注成厚度為20 30mm，寬 度為500 800mm，長度為700 1200mm的鋼板即襯板。這種澆注方法，工藝出品率大于 90%。(四)清鏟切割冒口 鑄成的襯板必須帶溫度切割冒口，溫度不低于150°C，以免冒口部位產(chǎn)生裂紋。 [OO48](五)熱處理 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得出，經(jīng)過熱處理正火+低溫回火可以極大提高此種材料綜合力 學(xué)性能，襯板經(jīng)過清鏟打磨處理后，平整放入臺車電阻爐內(nèi)，升溫速度控制《80°C /h，升溫 到600°C 65(TC保溫1 2小時，繼續(xù)升溫到90(TC，保溫2 3小時，出爐1分鐘內(nèi)把襯 板從電阻爐卸下，放在干燥通風(fēng)地方空冷，待溫度降低到低于80°C ，再裝入電阻爐內(nèi)，升溫 速度控制《80°C /h，升溫到280°C 31(TC，保溫3 4小時，出爐空冷。
本煉焦焦車耐熱耐磨襯板制造方法采用合理設(shè)計(jì)多元低合金耐熱耐磨成分設(shè)計(jì) 及新型鑄造、冶煉、熱處理技術(shù)制造的耐熱耐磨襯板，具有一定耐磨性能，耐熱溫度(在 一定溫度內(nèi)能提供必要強(qiáng)度和抗高溫氧化)不低于70(TC，可達(dá)到襯板的最高使用溫度 85(TC，襯板工作溫度一般在70(TC左右。有一定耐驟熱驟冷性能且不易變形開裂，從50°C 在7 10分鐘內(nèi)驟熱至700 850°C ，再從700 85(TC在1分鐘內(nèi)驟冷到50°C ，經(jīng)這樣試 驗(yàn)800次不開裂，不變形。解決各冶金焦化廠原有耐熱襯板在使用過程變形和開裂問題，使 用壽命達(dá)到1200次，提高襯板使用壽命。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本煉焦焦車耐熱耐磨襯板及其制造方法的具體實(shí)施方 式，但本煉焦焦車耐熱耐磨襯板及其制造方法的具體實(shí)施方式
不局限于下述的實(shí)施例。
襯板實(shí)施例 本煉焦焦車耐熱耐磨襯板實(shí)施例的成分的質(zhì)量百分配比為
C0.18% SiO.35% Cr 1.6%Ni 0. 32%
Mn 1.4% Mo 0. 22% Ti 0.17% P《0. 010 S《0. 009 其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。襯板的外形尺寸為厚度26mrn，寬度600mm，長度1200mm。
制造方法實(shí)施例 本實(shí)施例制造的是上述襯板實(shí)施例的襯板。 本煉焦焦車耐熱耐磨襯板的制造方法實(shí)施例包括下述依次的步驟
( — )冶煉 將純鐵、低碳鋼和返回料，按照下述的質(zhì)量份配比加到中頻感應(yīng)爐冶煉 純鐵500Kg低碳鋼1500Kg 返回料500Kg 純鐵中C、 Si、Mn、 S與P的質(zhì)量百分配比為C 0. 020 Si 0. 16 Mn 0. 20 S 0. 010 P 0. 012 低碳鋼中C、Si、Mn、S、與P的質(zhì)量百分配比為 C 0. 20 Si 0. 40 Mn 1. 4 S 0. 02 P 0. 02 返回料為500Kg。然后根據(jù)產(chǎn)品(NiO. 2 0. 4% )的成分加入含鎳為99. 99%鎳 板4. 65kg，待有鋼水后，加入石灰、螢石造渣，石灰加入量為20kg、螢石28kg，加入爐料熔化 大于80%后，根據(jù)產(chǎn)品Cr (1. 4 1. 9% )的成分要求加入品位63%低鉻39. 4kg，全熔后根 據(jù)產(chǎn)品Mn(l. 0 1. 6% )的成分要求加入錳鐵27kg、特硅3. lkg，加入鋁石灰1. 55kg還原， 冶煉20分鐘后，在出鋼前的5分鐘的還原期內(nèi)保證渣灰為白色。加Ti鐵前插2. 3kg的鋁 以穩(wěn)定Ti鐵的收得率，冶煉3分鐘后，出鋼前4分鐘根據(jù)產(chǎn)品的Ti (0. 1 0. 2% )成分要 求加入Ti鐵2. 6kg，保證鋼水Ti含量在0. 1% 0. 2%，取樣分析，鋼水中的成分的質(zhì)量百 分配比為C 0.18% SiO.3%Crl.6% Ni 0. 32% Mn 1.4%
Mo 0.22% TiO.17% P《0. 010 S《0. 009
其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
鋼水溫度1610。C。
( 二 )變質(zhì)處理 在出爐前將變質(zhì)劑稀土硅鐵合金4kg(按照處理鋼水量的0. 25% )加入鋼水包的 包底。變質(zhì)處理后，鋼水中Si含量增加到Si 0.45%.
(三)澆注 采用低溫快澆的澆注工藝，澆注溫度為1580 1600°C。將變質(zhì)處理后的鋼水，澆 注到采用聚苯乙烯泡沫制造襯板模型內(nèi)，聚苯乙烯泡沫在鋼水作用下生成氣體，在真空泵 負(fù)壓(0. 040 06MPa)作用下氣體迅速被抽干凈，鋼水充填到聚苯乙烯泡沫的位置上形成 襯板。該消失模泡沫模樣(聚苯乙烯泡沫)的澆注系統(tǒng)采用半球形冒口，水口通過冒口，采 用緩流封閉式的澆注。直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組元的橫截面積的比例為A直A橫A 內(nèi)=1.2 : 1.6 : 1.0(其中A直、A橫和A內(nèi)分別是直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道的截面積)澆 注時真空度控制在0. 04 0. 06MPa，并且在澆注后8分鐘取消真空，澆注成厚度為26mm，寬 度為600mm，長度為1200mm的鋼板即襯板。
(四)清鏟切割冒口 鑄成的襯板必須帶溫度切割冒口，溫度150°C，以免冒口部位產(chǎn)生裂紋。[OO79](五)熱處理 襯板經(jīng)過清鏟打磨處理后，平整放入臺車電阻爐內(nèi)，升溫速度控制70°C /h，升溫 到64(TC保溫90分鐘，升溫速度控制100°C /h，繼續(xù)升溫到900°C ，保溫90分鐘，出爐保證 1分鐘內(nèi)把襯板從電阻爐卸下，放在干燥通風(fēng)地方空冷，待溫度降低到7(TC，再裝入電阻爐 內(nèi)，升溫速度控制70°C /h，升溫到300°C ，保溫4小時，出爐空冷。
權(quán)利要求
一種煉焦焦車耐熱耐磨襯板，它的成分的質(zhì)量百分配比為C 0.17％～0.20％Cr 1.4～1.9％Ni 0.2～0.4％Mn 1.0～1.6％ Mo 0.1～0.3％Ti 0.1～0.2％Si 0.2～0.4％ P≤0.015％S≤0.010％其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；厚度為20～30mm，寬度為500～800mm，長度為700～1200mm。
2. 權(quán)利要求1所述的煉焦焦車耐熱耐磨襯板的制造方法，它包括下述依次的步驟( 一 )冶煉將純鐵、低碳鋼和返回料，按照下述的質(zhì)量份配比加到中頻感應(yīng)爐冶煉純鐵 8 12 低碳鋼 28 32 返回料 8 12純鐵中C、Si、Mn、S與P的質(zhì)量百分配比為C《0.025% Si 0.1 0.20% Mn 0. 10 30% S《0.015%P《0. 015%低碳鋼中C、 Si、Mn、 S與P的質(zhì)量百分配比為:C:0.10 0.30% Si :0. 20 0. 60% Mn:1.2 1.6%S《0.03% P《0.03%返回料為冒口和澆道裝爐時加入含鎳為99. 99%鎳板，將鋼水中的鎳控制在0. 2 0. 4% ;加入含鉬為60%鉬鐵，將鋼水中的鉬控制在0. 1 0. 3%，待有鋼水后，加入石灰、螢石造渣，每噸鋼水加入石灰10 15kg、螢石15kg 20kg，加入爐料熔化大于80X后，加入低鉻，鋼水中鉻含量控制在1.4 1.9%，全熔后加入錳鐵、特硅，將鋼水中的錳控制在1.0 1.6%，加入鋁石灰還原，鋁石灰的加入量為鋼水的0. 08% 0. 12%，在出鋼前的5分鐘的還原期內(nèi)保證渣灰為白色；加Ti鐵前插鋼水質(zhì)量的0. 15%鋁以穩(wěn)定Ti鐵的收得率，出鋼前3 5分鐘加入Ti鐵，保證鋼水Ti含量在0. 1 % 0. 2% ，然后取樣分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整成份，鋼水的成分百分配比達(dá)到下述要求時出鋼；調(diào)整出鋼溫度到1600°C 1620°C ;C 0.17% 0.20%Si 0.2 0眉Cr 1.4 1.9%Ni0.2 0眉 Mn 1.0 1.6%Mo 0. 1 0. 3%Ti0.1% 0.2% P《0.015% S《0.010%其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)；(二) 變質(zhì)處理變質(zhì)處理采用稀土硅鐵合金作為變質(zhì)劑，采用鐵水包中變質(zhì)處理的方法，在出爐前將變質(zhì)劑加入鐵水包的包底，加入量為處理鋼水質(zhì)量的0. 2 0. 4%，加入后鋼水硅含量比未加變質(zhì)劑增加0. 08 0. 15% ;(三) 澆注采用低溫快澆的澆注工藝，澆注溫度為1580 160(TC，將變質(zhì)處理后的鋼水，澆注到采用聚苯乙烯泡沫制造襯板模型內(nèi)，聚苯乙烯泡沫在鋼水作用下生成氣體，在O. 04 0. 06MPa的真空泵負(fù)壓作用下氣體迅速被抽干凈，鋼水充填到聚苯乙烯泡沫的位置上形成襯板；該消失模泡沫模樣的澆注系統(tǒng)采用半球形冒口 ，水口通過冒口 ，采用緩流封閉式的澆注，直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組元的橫截面積的比例為A直A橫A內(nèi)=1. 1 `1.3 : 1.5 1.7 : 1.0，其中A直、A橫和A內(nèi)分別是直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道的截面積；澆注時真空度控制在0. 04 0. 06MPa，并且在澆注后8 10分鐘取消真空，澆注成厚度為20 30mm，寬度為500 800mm，長度為700 1200mm的襯板；(四) 清鏟切割冒口鑄成的襯板必須帶溫度切割冒口，溫度不低于150°C ;(五) 熱處理襯板經(jīng)過清鏟打磨處理后，平整放入臺車電阻爐內(nèi)，升溫速度控制《80°C /h，升溫到600°C 65(TC保溫1 2小時，繼續(xù)升溫到90(TC，保溫2 3小時，出爐1分鐘內(nèi)把襯板從電阻爐卸下，放在干燥通風(fēng)地方空冷，待溫度降低到低于80°C ，再裝入電阻爐內(nèi)，升溫速度控制《80°C /h，升溫到280°C 31(TC，保溫3 4小時，出爐空冷。
全文摘要
一種煉焦焦車耐熱耐磨襯板及其制造方法，襯板的成分為C 0.17％～0.20％，Cr 1.4～1.9％，Ni 0.2～0.4％，Mn 1.0～1.6％，Mo 0.1～0.3％，Ti 0.1～0.2％，P≤0.015，S≤0.010，Si 0.2～0.4其余為Fe。制造方法為(一)冶煉將純鐵、低碳鋼和返回料，按照下述配比冶煉純鐵8～12低碳鋼28～32，返回料8～12，成分達(dá)到要求出爐。(二)變質(zhì)處理。(三)澆注澆注溫度為1580～1600℃。(四)清鏟切割冒口。(五)熱處理升溫速度≤80℃/h，升到600℃～650℃保溫1～2小時，升到900℃保溫2～3小時出爐空冷，再裝入爐升溫速度≤80℃/h，升到280℃～310℃，保溫3～4小時，出爐空冷。本發(fā)明制的襯板使用壽命長。
文檔編號B22D1/00GK101736206SQ20091022783
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者和哩兆, 張 杰, 張琦, 李興, 毛雙亮, 王秀生, 王科學(xué), 王貴清 申請人:山西百一機(jī)械設(shè)備制造有限公司