一種燒結(jié)機(jī)爐篦條材料及其生產(chǎn)方法和組合澆注單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燒結(jié)機(jī)爐篦條的生產(chǎn)方法。主要解決現(xiàn)有技術(shù)的高合金爐篦條生產(chǎn)工藝較復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高、鑄造缺陷難控制、性能不均勻等問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種燒結(jié)機(jī)爐篦條材料，按照元素質(zhì)量百分比，其化學(xué)成分包括：C1%～1.5%、Si1.5～2.5%、Al1.2%～2.2%、Mn2.5～3%、Cr11～15%、Mo0.3～0.8%、Nb0.01～0.03%、Ti0.01～0.03%、Re0.03～0.1%、P≤0.06%、S≤0.06%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。應(yīng)用“一澆多?！钡纳靶丸T造工藝，減少含鋁、硅爐篦條的鑄造缺陷，降低生產(chǎn)成本。應(yīng)用安裝導(dǎo)流循環(huán)風(fēng)扇的熱處理爐對(duì)鑄件低溫均勻熱處理，提高同批次鑄件的性能均勻性。本發(fā)明能夠獲得工藝穩(wěn)定性好、性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本較低的燒結(jié)機(jī)爐篦條產(chǎn)品。
【專利說(shuō)明】一種燒結(jié)機(jī)爐篦條材料及其生產(chǎn)方法和組合澆注單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及爐篦條【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種燒結(jié)機(jī)爐篦條材料及其生產(chǎn)方法和模具，具有生產(chǎn)成本較低、工藝穩(wěn)定性好、鑄造缺陷少、耐高溫、耐磨損、抗氧化、抗沖擊、性能均勻等特點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]爐篦條是燒結(jié)機(jī)臺(tái)車的關(guān)鍵易損件之一。燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上有很多依次排列的爐篦條，相鄰爐篦條之間的凸臺(tái)相連，爐篦條之間形成縫隙，排列組合的爐篦條用于承載燒結(jié)原料、抽風(fēng)、燒結(jié)。燒結(jié)時(shí)，短時(shí)間(約15 min)內(nèi)燒結(jié)礦的溫度可達(dá)1100°C左右，爐篦條的表面溫度可達(dá)800-950°C，隨著臺(tái)車的運(yùn)行又冷卻到100-300°C左右，在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中，爐篦條既要承受燒結(jié)礦料重力作用，又要承受粉、氣兩相流的高速?zèng)_擊磨損，臺(tái)車行走和倒料時(shí)，爐篦條還要承受劇烈震動(dòng)，工況十分惡劣。高溫氧化、磨損、沖擊、熱疲勞的綜合作用結(jié)果使燒結(jié)機(jī)爐篦條發(fā)生彎曲變形、間隙增大、熔斷，甚至斷裂等現(xiàn)象，造成漏風(fēng)及燒結(jié)工況改變，既惡化工作環(huán)境，又降低燒結(jié)質(zhì)量，必須維修、更換。因此，為了確保燒結(jié)機(jī)臺(tái)車的正常工作，爐篦條需要用耐高溫、耐磨損、抗氧化和有一定韌性的材料生產(chǎn)。
[0003]燒結(jié)機(jī)篦條所用的材料主要有如下幾類:(1)普通鑄鐵及中硅球鐵；(2)高鉻鑄鐵，如RTCr26及CTCr26Ni等；(3)奧氏體耐熱鋼，如鉻錳氮、鉻鎳、鉻鎳氮等；(4)鐵素體耐熱鋼，如RTCrl7等。文獻(xiàn)“國(guó)內(nèi)燒結(jié)機(jī)篦條的發(fā)展現(xiàn)狀及前景”也介紹了普通鑄鐵篦條、耐熱球鐵鑄鐵篦條、高鉻合金鑄鐵篦條、多元合金化高鉻合金篦條的應(yīng)用情況。
[0004]高鉻系篦條材質(zhì)是國(guó)外早期發(fā)展起來(lái)的第三代新型篦條耐磨材料，它具有優(yōu)越的耐磨性和抗氧化耐高溫腐蝕性，適合于在沖擊載荷不強(qiáng)烈的磨損條件下使用。國(guó)內(nèi)某鋼廠引進(jìn)的日本新日鐵的爐篦條的成分要求為:c 1.6~2.2%、Si 1.0~1.4%、Mn 0.7~
1.0%,Cr 25~27%、Ni 0.8~1.2%、P≤0.05%、S≤0.05%，其制作工藝要求為:澆注、落砂、清理、打磨、退火熱處理。這是應(yīng)用最多的爐篦條材料之一，該材料Cr、Ni合金含量高，成本高，產(chǎn)品韌性較差，容易折斷。
[0005]文獻(xiàn)檢索的現(xiàn)有爐篦條產(chǎn)品合金含量比較高或者工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)成本比較高。
[0006]中國(guó)專利CN03139603.8公開(kāi)一種燒結(jié)臺(tái)車用篦條及其制造方法，其技術(shù)特征是:所述篦條的化學(xué)成分為:C:(0.3%~0.5% ) ;Cr:(12%~15% ) ；S1:(3%~4% ) ；A1:(0.8%~1.4% ) ;Mn: (0.5%~1.2% ) ;S:≤ 0.04% ；P:≤ 0.04% ;其余成分為 Fe 和微量雜質(zhì)，其制造步驟包括砂型制作、中頻爐冶煉、澆鑄成型、熱處理四個(gè)工序。該產(chǎn)品C含量低、Si含量高，導(dǎo)致鑄造性能差、鑄件脆性高，工藝成本高。
[0007]中國(guó)專利CN201010241883.7公開(kāi)一種爐篦條及其制備方法，其技術(shù)特征是:所述爐篦條化學(xué)組成成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是:1.2~1.6% C，15.0~20.0% Cr，2.3~2.8% Al，
4.5 ~5.0% Si,0.05 ~0.15% Ti,0.05 ~0.15% Nb,0.08 ~0.20% RE,0.06 ~0.15%Mg, < 0.6% Mn, < 0.04% S，< 0.05% P，余量為 Fe，且 0.20%^ Ti+Nb ( 0.28%。該發(fā)明利用電爐生產(chǎn)，采用消失模鑄造成形。該產(chǎn)品Al、Si含量較高，導(dǎo)致鑄造性能差，材料脆性較高，采用消失模鑄造，工藝成本高。
[0008]中國(guó)專利CN201010161371.X公開(kāi)一種抗高溫氧化性的篦條及其制備方法，其技術(shù)特征是:所述篦條包括如下重量百分含量的組分:C0.3~0.6%，N 0.2~0.4%，Cr22 ~25%，Si0.3 ~0.5%，Mn3 ~4%，Ni6 ~8%，B0.001 ~0.002%, Zr < 0.01%，余量為Fe。該發(fā)明采用熔化、精煉、合金化和澆注幾個(gè)階段進(jìn)行制備而成。該產(chǎn)品C含量較低、N含量較高，導(dǎo)致鑄造性能差，Cr、Ni含量較高，工藝成本高。
[0009]如何進(jìn)一步研究多元合金化方法及生產(chǎn)工藝，在不降低使用性能的同時(shí)，能夠節(jié)約產(chǎn)品制造成本，這是眾多企業(yè)降本增效的追求目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種鋁和硅元素含量較高的燒結(jié)機(jī)爐篦條的生產(chǎn)方法，兼顧耐高溫、耐磨損、抗氧化和抗沖擊的綜合使用性能，主要解決現(xiàn)有技術(shù)的高合金爐篦條生產(chǎn)工藝較復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高、鑄造缺陷難控制、性能不均勻等問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種燒結(jié)機(jī)爐篦條材料，按照元素質(zhì)量百分比，其化學(xué)成分包括:c 1% ~1.5%、Si 1.5 ~2.5%、Al 1.2% ~2.2%、Mn 2.5 ~3%、Cr 11 ~15%、Mo
0.3 ~0.8%,Nb 0.01 ~0.03%,Ti 0.01 ~0.03%,Re 0.03 ~0.1%、P ( 0.06%,S ( 0.06%,余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素。
[0012]由于成分中鋁和硅元素含量較高，增加了鑄造工藝難度，控制不當(dāng)容易形成夾雜、粘渣、鑄件脆性增大。
[0013]本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法包括以下工藝步驟:` 用感應(yīng)電爐熔煉，按照配比，加入廢鋼、鑄造生鐵、錳鐵、硅鐵、鉻鐵等爐料混合加熱熔化，提升溫度至155(Tl60(TC，優(yōu)選1590±10°C，加入硅鈣合金預(yù)脫氧，插入法將鋁棒插入熔液終脫氧，調(diào)整熔液鋁含量，加入微粒鈮鐵、鈦鐵對(duì)熔液微合金化。出爐溫度控制145(Tl500°C，優(yōu)選1470± 10°C，用沖包法變質(zhì)處理，先倒出三分之一熔液至澆包，加入稀土合金，再倒出剩余熔液，燒包靜置。
[0014]車間布置多個(gè)組合澆注單元，用普通砂型鑄造。組合澆注單元包括多組獨(dú)立的鑄件砂型模具通過(guò)定位鎖扣連接固定、組合。每組砂型模具由上砂型模具、下砂型模具組合而成，上砂型模具、下砂型模具通過(guò)定位鎖扣連接固定，模具沿爐篦條中心面分型，設(shè)有I個(gè)平鋪的爐篦條鑄件型腔、澆道、出氣孔，將多組獨(dú)立的砂型模具組合自下而上呈水平疊放組成I個(gè)澆注單元，該單元的頂層砂型模設(shè)計(jì)安裝I個(gè)澆口和I個(gè)冒口組合的保溫補(bǔ)貼，澆口和冒口通過(guò)主直澆道相連，底層下砂型模具安置在底座上，上砂型模具、下砂型模具是由后金屬框架、右金屬框架、前金屬框架、左金屬框架拼焊成長(zhǎng)方體模具外殼進(jìn)行固定，外殼兩端設(shè)有定位孔和定位銷組成定位鎖扣。
[0015]澆注時(shí)，鋼液從澆口流入，依次沿主橫澆道、主直澆道、底層的次橫澆道、底層的爐篦條鑄件型腔，充盈后，再逐次流入上面疊放的各組砂型模具型腔，主直澆道與冒口相連，最后的補(bǔ)縮鋼液流入冒口，每個(gè)鑄件的遠(yuǎn)端設(shè)計(jì)一個(gè)主出氣孔，澆注過(guò)程中氣體主要通過(guò)該孔排出，避免鑄件產(chǎn)生疏松缺陷。頂層上砂型模具的高度大于其他部位的上砂型模具，以保證最上部的爐篦條鑄件的補(bǔ)縮，避免鑄造缺陷。實(shí)現(xiàn)“一澆多?！钡臐沧⒐に?，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)提高了鑄件質(zhì)量。[0016]“一澆多模”的好處是:節(jié)約車間場(chǎng)地、節(jié)約冒口、縮短澆注時(shí)間、提高澆注效率、減少薄壁爐篦條鑄件因冷卻快產(chǎn)生的疏松、縮孔等鑄造缺陷。
[0017]控制澆注溫度144(Tl480°C，優(yōu)選1450± 10°C，澆注后約30分鐘，開(kāi)箱落砂，將爐篦條鑄件空冷，鑄件修整、打磨后，用安裝導(dǎo)流循環(huán)風(fēng)扇的熱處理爐對(duì)爐篦條鑄件批量進(jìn)行均勻時(shí)效退火處理，工藝為50(T55(rC保溫3小時(shí)后隨爐冷卻，導(dǎo)流循環(huán)風(fēng)扇始終旋轉(zhuǎn)，爐溫低于300°C時(shí)，爐篦條鑄件出爐空冷，消除鑄造應(yīng)力，同時(shí)使鑄件中高溫固溶的微合金時(shí)效析出二次碳化物、提高材料組織和性能穩(wěn)定性。由于溫度均勻性好，同批次鑄件產(chǎn)品的性能均勻性提聞。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有爐篦條產(chǎn)品技術(shù)相比，具有如下積極效果:本發(fā)明與中國(guó)專利CN201010241883.7公開(kāi)一種爐篦條及其制備方法比較，本發(fā)明降低了鋁和硅的含量，目的是改善鑄造工藝性能，雖然鋁和硅能夠脫氧、凈化鋼液，但是，Si含量的增加，鑄件硬度隨之增加，而篦條的脆性也隨之增大，Al加入量過(guò)多，鑄造性能惡化，容易卷渣，增加了鑄造工藝難度。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)研究，適當(dāng)降低了鋁和硅的含量，同時(shí)設(shè)計(jì)了一種制造爐篦條的方法，采用“一澆多模”鑄造工藝，用安裝導(dǎo)流循環(huán)風(fēng)扇的熱處理爐對(duì)爐篦條鑄件進(jìn)行均勻時(shí)效退火處理，既滿足材料使用性能，又明顯改善鑄造工藝穩(wěn)定性和鑄件質(zhì)量。主要體現(xiàn)在:1、獨(dú)特的砂型澆注組合單元，操作容易?！耙粷捕嗄！鄙靶丸T造，節(jié)約鑄造成本，減少鑄造缺陷。頂層上模的“增高”設(shè)計(jì)，避免頂層鑄件的鑄造缺陷。非常適合中小型鑄造企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境。2、實(shí)現(xiàn)低溫均勻時(shí)效退火熱處理，節(jié)約能源，整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品工藝穩(wěn)定，性能均勻，綜合性能優(yōu)良。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明提供的組合澆注單元的主視圖。
[0020]圖2為本發(fā)明提供的組合澆注單元的俯視圖。
[0021]圖3為本發(fā)明提供的組合澆注單元的局部剖視圖。
[0022]圖中:1_底座；2-定位鎖扣；3-出氣孔；4-爐篦條鑄件型腔；5-澆口 ；6_主橫澆道；7_冒口及主直澆道；8_次橫澆道；9-1_后金屬框架；9-2_右金屬框架；9-3_前金屬框架；9-4_左金屬框架；10-澆口、冒口組合保溫補(bǔ)貼；11-底層模具組合的下模；12_底層模具組合的上模；13-頂層模具組合的下模；14-頂層模具組合的上模。
【具體實(shí)施方式】
[0023]選取本發(fā)明的5個(gè)實(shí)施例產(chǎn)品與應(yīng)用廣泛的比較例高鉻鑄鐵RTCr27Ni進(jìn)行對(duì)比，如表1。這些實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明典型實(shí)施方式的描述，并不對(duì)本發(fā)明的范圍有任何限制。
[0024]表1化學(xué)成分(質(zhì)量百分比％),余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。
【權(quán)利要求】
1.一種燒結(jié)機(jī)爐篦條材料，其特征是按照元素質(zhì)量百分比，其化學(xué)成分包括:c 1%~1.5%、Si 1.5 ~2.5%、Al 1.2% ~2.2%、Mn 2.5 ~3%、Cr 11 ~15%、Mo 0.3 ~0.8%、Nb0.01 ~0.03%、Ti 0.01 ~0.03%、Re 0.03 ~0.1%、P ( 0.06%、S ( 0.06%，余量為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)元素。
2.權(quán)利要求1所述燒結(jié)機(jī)爐篦條材料的生產(chǎn)方法，其特征是包括以下步驟:用感應(yīng)電爐熔煉，按照配比，加入廢鋼、鑄造生鐵、錳鐵、硅鐵、鉻鐵等爐料混合加熱熔化，提升溫度至1550^1600°C，加入硅鈣合金預(yù)脫氧，將鋁棒插入熔液終脫氧，調(diào)整熔液鋁含量，加入微粒鈮鐵、鈦鐵對(duì)熔液微合金化；出爐溫度控制145(Tl500°C，用沖包法變質(zhì)處理，先倒出三分之一熔液至澆包，加入稀土合金，再倒出剩余熔液，澆包靜置；控制澆注溫度144(Tl48(TC，澆注后30分鐘，開(kāi)箱落砂，將爐篦條鑄件空冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燒結(jié)機(jī)爐篦條材料的生產(chǎn)方法，其特征是將空冷后爐篦條鑄件鑄件修整、打磨后，用安裝導(dǎo)流循環(huán)風(fēng)扇的熱處理爐對(duì)爐篦條鑄件批量進(jìn)行均勻時(shí)效退火處理，工藝為50(T550°C保溫3小時(shí)后隨爐冷卻，導(dǎo)流循環(huán)風(fēng)扇始終旋轉(zhuǎn)，爐溫低于300°C時(shí)，爐篦條鑄件出爐空冷。
4.一種用于生產(chǎn)權(quán)利要求1所述燒結(jié)機(jī)爐篦條材料的組合澆注單元，其特征是組合澆注單元包括多組獨(dú)立的鑄件砂型模具通過(guò)定位鎖扣連接固定、組合，每組砂型模具由上砂型模具、下砂型模具組合而成，上砂型模具、下砂型模具通過(guò)定位鎖扣連接固定，模具沿爐篦條中心面分型，設(shè)有I個(gè)平鋪的爐篦條鑄件型腔、澆道、出氣孔，將多組獨(dú)立的砂型模組合自下而上呈水平疊放組成I個(gè)澆注單元，該單元的頂層砂型模具設(shè)有I個(gè)澆口和I個(gè)冒口組合的保溫補(bǔ)貼，澆口和冒口通過(guò)主直澆道相連，底層下砂型模具安置在底座上，上砂型模具、下砂型模具是由后金屬框架、右金屬框架、前金屬框架、左金屬框架拼焊成長(zhǎng)方體模具外殼進(jìn)行固定，外殼兩端設(shè)有定位孔和定位銷組成定位鎖扣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述·的組合澆注單元，其特征是頂層上砂型模具的高度大于其他部位的上砂型模具，頂層上砂型模具以焊接或其他連接方式固定保溫補(bǔ)貼。
【文檔編號(hào)】C21D1/26GK103849819SQ201210511940
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】胡恒法, 王銀軍, 申慶波 申請(qǐng)人:上海梅山鋼鐵股份有限公司