[发明专利]一种含钨耐蚀耐磨材料及利用该材料制备打壳锤头的方法

说明书

本发明涉及铝冶炼技术领域，具体涉及一种含钨耐蚀耐磨材料及利用该材料制备打壳锤头的方法。该材料按重量百分比计包括以下成分：C 0.15‑0.25%，Cr 21‑23%，Ni 4.5‑6.5%，Mn 1‑2%，Mo 2‑3%，W 2.0‑3.2%，Si 0.5‑1.0%，N 0.1‑0.2%，P≤0.05%，S≤0.01%，余量为Fe。利用该材料冶炼、生产钢锭、锻造或热轧、分段、奥氏体化热处理、机加成型等步骤做成打壳锤头。该材料具有硬度高、耐蚀、易于成型和焊接等综合的机械性能。同时由于质量分数2.0‑3.2%钨元素的存在、双相不锈钢基体中大量形成了碳化钨析出相，碳化钨析出相进入双相不锈钢基体中使之形成高抗蠕变及高耐磨特性的碳化钨析出相骨架并弥散分布于打壳锤头材料内，显著提高了打壳锤头材料的硬度、高抗蠕变特性及高耐磨性能。

技术领域

本发明涉及铝冶炼技术领域，具体涉及一种含钨耐蚀耐磨材料及利用该材料制备打壳锤头的方法。

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。现有技术无法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的内容是为了解决现有技术中打壳锤头材料的问题，提供了一种抗电化学腐蚀、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）的含钨耐蚀耐磨低成本打壳锤头材料。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种含钨耐蚀耐磨材料，按重量百分比计包括以下成分：C 0.15-0.25%，Cr 21-23%，Ni 4.5-6.5%，Mn 1-2%，Mo 2-3%，W 2.0-3.2%，Si 0.5-1.0%，N 0.1-0.2%，P ≤0.05%，S≤0.01%，余量为Fe。

一种利用含钨耐蚀耐磨材料制备打壳锤头的方法，包括以下步骤：

第一步：冶炼，采用AOD精炼法、KAWASAKI－BOP法、金属精炼法或克虏伯复合吹炼法中的其中一种冶炼该含钨耐蚀耐磨材料；

第二步：生产钢锭，将已经冶炼好的钢液通过方坯连铸机浇铸生产或通过模铸方式生产方坯钢锭，且方坯钢锭横截面尺寸为160mm-360mm，方坯钢锭重量为296Kg-407 Kg；

第三步：锻造或热轧，采用锻造时，方坯钢锭锻造时初锻温度不低于1260℃，且锻造中温度低于950℃应及时加热，锻造成横截面尺寸为90 mm×90 mm的棒料，锻造尺寸偏差控制在±1mm；采用热轧时，初轧温度不低于1260℃，终轧温度不低于950℃，热轧成横截面尺寸为90 mm×90 mm的棒料，热轧尺寸偏差控制在±1mm；

第四步：分段，利用锯床将锻造完成的棒料分段，分段后的半成品棒料的长度为340 mm；