[发明专利]一种含钛耐蚀耐磨低成本打壳锤头材料及使用该材料制备锤头的方法

说明书

本发明属于铝冶炼技术领域，公开了一种含钛耐蚀耐磨低成本打壳锤头材料及使用该材料制备锤头的方法，按质量百分比计，其成份组成为：C 0.15~0.24%，Cr 21~23%，Ni 4.5~6.5%，Mn 1~2%，Ti 0.6~0.9%，Mo 2.0~3.1%，Si 0.5~1.0%，N 0.1~0.2%，P≤0.03%，S≤0.01%，余量为Fe。本发明所述材料基体为奥氏体与铁素体的双相不锈钢组织，同时基体中大量形成碳化钛析出相骨架颗粒弥散分布于打壳锤头材料内，两者共同作用，使材料兼具超高硬度、高耐磨及抗电化学腐蚀性能，同时材料具有高强度、适当韧性，易于成型和焊接等综合性能。

技术领域

本发明属于铝冶炼技术领域，尤其涉及一种含钛耐蚀耐磨低成本打壳锤头材料及使用该材料制备锤头的方法。

背景技术

目前，中部点式下料预焙铝电解槽是铝电解生产的主体设备。中部点式下料预焙槽的重要结构之一是打壳下料系统。作为打壳下料系统的工作部件—打壳锤头，在实际工况中，长时间频繁工作在强磁场、高温、强电流、高腐蚀介质的环境中，打壳动作时间间隔平均68秒，打壳时跟电解质壳面冲击摩擦，每次要浸泡在高达930℃（±5℃）的电解质中2-3秒。同时，由于打壳锤头与壳面摩擦，受到壳面的侧向力，产生电弧光，不断对锤头产生高温电化腐蚀。

基于使用工况的原因，现有打壳锤头的使用寿命普遍较短，检修职工在高磁场、高温区域更换锤头的劳动强度大，职业健康危害大。根据现场使用统计，普通材质如铸造ZG235，锻造Q235，在500KA铝电解槽的使用寿命低于2个月。稀土高铬钢为代表的打壳锤头在500KA铝电解槽的使用寿命也低于5个月。多年来，研究者还尝试了双金属复合铸造打壳锤头、耐磨堆焊打壳锤头等，其使用寿命由于材料本质特征均没有大的提高。在材料研究方面，开发了高组分碳化钨50%-70%+碳化钛5%-10%的材料，虽然具有高耐磨性能，但耐电化学腐蚀及耐冲击性能不足，价格较高。国外SNW209牌号材料，含碳0.20~0.3%，含铬19~21%，含镍8.0~10%，含钨2.0~2.6%；使用寿命较长，但锤头价格昂贵，材料技术由国外公司垄断。

因此，行业内急需一种抗电化学腐蚀、高耐磨、耐温并具有良好机械性能、性价比高（冲击韧性和强度）的打壳锤头材料。

发明内容

本发明针对已有技术的不足，提供一种含钛耐蚀耐磨低成本打壳锤头材料及使用该材料制备锤头的方法。

本发明所述的一种含钛耐蚀耐磨低成本打壳锤头材料，以总质量为基数，按质量百分比计，其成份组成为：C 0.15~0.24%， Cr 21~23%，Ni 4.5~6.5%，Mn 1~2%，Ti 0.6~0.9%， Mo 2.0~3.1%，Si 0.5~1.0%，N 0.1~0.2%，P ≤0.03%，S ≤0.01%，余量为Fe。

使用上述材料制备锤头的方法包括以下步骤：

第一步：冶炼，采用AOD精炼法，按照材料目标成分冶炼所述材料钢液；

第二步：浇注钢锭，利用已冶炼钢液，通过方坯连铸机浇铸生产方式，钢锭横截面尺寸为160mm-360mm；方坯横截面尺寸为：230mm-270mm，所述钢锭重量为18.5-19公斤的整数倍；

第三步：锻造，所述锻造的初锻温度不低于1250℃，所述锻造为二阶段锻造方法，第二阶段锻造在锻料直径尺寸与锻造终止尺寸偏差小于12mm后进行，末次锻造采用模锻，尺寸偏差控制在±1mm；

第三步：热轧，采用成熟的热轧工艺轧制生产棒料，尺寸偏差控制在±1mm，所述开轧温度不低于1250℃，终轧温度不低于850℃；

第四步：分段，利用锯床将锻造至尺寸符合要求的棒料分段；

第五步：奥氏体化热处理，加热温度1070±50℃，保温时间不低于30分钟，采用水浴淬火的奥氏体化热处理方式，水池水温不高于65℃。