[发明专利]高铬铸钢箅条及其制造方法

说明书

本发明涉及一种高铬铸钢篦条及其制造方法，属于高铬耐热合金铸钢及其铸造方法。

篦条是烧结机台车上的主要部件，工作温度高达800～950℃，处于高温氧化环境下，同时篦条处在含有CO、CO₂、SO₂和水蒸汽的气体介质中，受到气体的腐蚀作用，篦条还要承受烧结矿的撞击和摩擦磨损作用，其工作环境十分恶劣。目前我国主要使用中硅耐热球铁篦条和高铬铸铁篦条，前者抗氧化性差，使用寿命低，后者脆性大，使用中易出现脆性断裂。国外采用具有较好的耐热性和耐磨性的高铬镍合金篦条，但由于这类篦条中镍含量高，造成篦条的成本过高，而我国镍资源又十分短缺。中国专利ZL88105269.8公开了《一种炉用耐热铬钢》，其化学成分为：C0.6～1.0％、Si1.4～2.0％、Mn≤0.6％、S≤0.035％、P≤0.045％、Cr15.0～19.0％、Re0.03～0.1％、余量为Fe。该炉用耐热铬钢采用无镍配方，解决了高铬镍合金篦条的高成本问题，但其抗氧化性和耐磨性明显降低。

本发明的目的是提供一种多元素、低镍含量的高铬铸钢篦条及其制造方法，在成本得到控制的同时，大幅度提高篦条的抗氧化性和耐磨性。

本发明的目的是通过以下措施实现的。

一种高铬铸钢篦条，其化学成分组成为(重量％)：

C1.0～2.2％、Cr22.0～30.0％、Al3.0～7.0％、Si1.0～2.5％、Mn0.5～1.0％、Ni0.2～0.8％、B0.005～0.04％、Zr0.04～0.10％、Y0.08～0.25％、K0.02～0.08％、S＜0.04、P＜0.04，余量为Fe。

一种制造上述高铬铸钢篦条的方法，采用电炉熔炼，其制造工艺步骤如下：

①将普通废钢、碳素铬铁、低碳铬铁和不锈钢废料混合放入炉中加热熔化，钢水熔清后加入硅铁和锰铁；

②炉前调整成分合格后将温度升至1580～1640℃，加入占钢水重量4％～7％的Al脱氧和合金化，而后出炉；

③将含钾变质剂、钇基稀土、铝锆合金和硼铁破碎至粒度小于15mm的小块并烘干后，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；

④钢水经过滤处理，在其温度为1420～1480℃时，浇注入湿砂型铸造篦条；

⑤浇铸8～12分钟后开箱空冷篦条；

⑥对篦条进行退火处理，退火处理工艺为：300～420℃、3～6)小时，空冷或炉冷。

钢水入铸型前的过滤处理，是采用耐火纤维过滤网进行的，过滤网的网孔1.5～2.0mm×1.5～2.0mm，网厚0.20～0.40mm，空隙率40～60％，过滤网安放于浇口杯下面。

C是影响高铬耐热钢硬度和韧性的主要元素，C含量高时，组织中碳化物数量多，基体硬度高，耐磨性好。C含量对韧性有双重影响，一方面随着C含量增加，碳化物显著增加，且多分布在晶界上，故冲击韧性下降，另一方面，所形成的碳化物阻碍高铬耐热钢的高温晶粒长大，使晶粒显著细化。此外高铬钢C量高时，高温发生α→γ转变，而γ相对高温晶粒长大不敏感，因此高铬耐热钢韧性随C量增加出现极大值，为兼顾钢的耐磨性和韧性，将C含量控制在1.0％～2.2％。

Cr是高铬铸钢中最主要的合金元素，高铬铸钢之所以有较高的耐热性能，主要是Cr的加入使合金外表层在高温作用下能生成一层致密的Cr₂O₃保护层，阻止或延缓了合金的氧化过程由外部氧化转向内部氧化。在高温工况下，由于受应力等的作用，使氧化膜及下表层产生裂纹，裂纹的出现为合金的内部氧化提供了供氧通道。高铬铸钢本身对裂纹有修复能力，Cr含量越高，对裂纹修复能力越强，但Cr含量超过30％时，有脆性化合物σ相析出，损害材料的韧性，此外Cr含量过高，材质熔炼困难，铸造性能恶化，成本显著升高，因此Cr含量以22％～30％为宜。

Al也是耐热合金中常用的抗氧化元素，耐热合金在高温下的破坏形式有氧化与生长或变形开裂。Al能在金属表面于高温下迅速氧化，同时生成连续致密的保护膜，牢固地覆盖于金属表面，从而有效地阻碍氧及金属(原子或离子)在高温下扩散，使合金具有高温抗氧化能力。同时Al还能使α→γ相变温度提高，稳定珠光体，或提高珠光体分解温度，使合金具有抗高温生长的能力。Al加入量过多，材质铸造性能恶化，成本增大，因此将Al含量控制在3.0％～7.0％。