种类 | 烧结机 | 作业方式 | 焙烧 |
用途 | 初炼炉 | 品牌 | 江苏博益 |
型号 | 博益 | 炉衬类型 | 酸性 |
生产能力 | 60(t/h) | 电机功率 | 18(Kw) |
外形尺寸 | 500(mm) | 重量 | 0.006(t) |
采用消失模铸造专业生产炉篦条,拥有10年的炉篦条生产经验,炉条90%出口,长期供应世界多家钢铁企业,公司生产的炉篦条质量同比其他使用寿命明显增长,产品的耐磨、抗氧化能力优越。2009年公司生产炉篦条近200000件。
cr与空气中的氧反应,在炉篦条表面生成一层致密的氧化膜,从而阻止了炉篦条的进一步氧化,消除了篦条表面疲劳开裂及台车开裂倾向,但是cr在高温环境下容易发生蠕变,为了提高炉箅条的强度和耐腐蚀性能,对其成分进行优化设计,添加ni,mo, v,等合金元素,开发了新型耐热、高韧、高强炉箅条。与耐热球铁件相比,高铬合金箅条的使用寿命提高了3 倍,成本降低了20% 以上,而且减少了停机次数,减轻了工人劳动强度,使用寿命从非高铬材质的90~180天提高到2年以上。
主要产品有:
cr26铸钢、cr28铸钢材质炉篦条;
cr16铸铁、cr23铸铁材质炉篦条。
1炉篦条失效形式及分析
对环烧机使用的耐热铸铁(rqtsi4)和高铬铸铁(rtcr16)两种篦条进行失效分析,结果见表1。
表1 不同材质炉篦条失效分析统计结果%
材质 | 烧蚀 | 起皮 | 变形 | 端头掉块 | 折断 | 磨损 |
rqtsi4 | 56.0 | 1.1 | 2.3 | 15.8 | 23.7 | 1.1 |
rtcr16 | 32.3 | 1.1 | 1.7 | 2.65 | 48.7 |
由表1可以看出炉篦条的主要失效形式是烧蚀和折断,二者之和占失效总数的80%左右。在设计环烧机篦条时,首先应从材质成分上进行优化选择,以提高其强度及抗腐蚀性能。
2炉篦条材质成分的设计
2.1
主要元素c、cr的确定
c和cr为影响材料强度和耐热性的主要元素。在cr含量不变的情况下(20%~25%),改变c含量,测试合金的硬度和抗拉强度,结果见表2。
表2 不同碳含量对合金硬度和抗拉强度的影响
碳含量/% | 0.4~0.6 | 0.6~0.8 | 0.8~1.0 | 1.0~1.2 | 1.2~1.5 |
硬度hrc | 37.4 | 39.4 | 42.1 | 44.3 | 47.8 |
抗拉强度/mpa | 580 | 620 | 670 | 700 | 740 |
在固定c含量(1.0%~1.2%)的前提下,对不同cr含量的合金进行抗氧化实验及其它性能测试,其结果见表3、表4。
表3 不同铬含量对合金机械性能及氧化速度的影响
cr含量/% | 抗拉强度/mpa | 硬度hrc | 氧化增重/g.m-2.h-1(1000℃×100h) |
14~17 | 580 | 35.6 | 1.94 |
17~20 | 600 | 39.8 | 1.58 |
20~25 | 620 | 43.4 | 0.94 |
25以上 | 650 | 46.2 | 0.84 |
表4 不同铬含量对合金回火硬度的影响
cr含量/% | 14~17 | 17~19 | 20~25 | >25 |
铸态 | 35.6 | 39.8 | 43.4 | 46.2 |
550℃×220h | 28.9 | 33.6 | 37.0 | 40.3 |
250℃×220h | 26.8 | 31.6 | 34.8 | 37.9 |
根据表2~4的试验结果,确定c含量为1.0%~1.2%,cr含量为20%~25%。
2.2
其它合金元素的确定
根据多元合金化理论,采用多种微量元素,不仅可以代替某种量大的合金元素,而且强度升高比例较大,对此选择了ni、mo、v等合金元素。其中ni无限固溶于奥氏体中,不形成任何形式的碳化物,是稳定奥氏体的主要元素。mo元素提高共析转变温度,提高高温强度,并细化初生奥氏体。v的主要作用是细化初生奥氏体。不同的合金含量对奥氏体生成量的影响见表5。
表5 不同合金含量对生成奥氏体数量的影响
ni/% | mo/% | v/% | 每1mm2奥氏体团数 |
0.48 | 475 | ||
1.99 | 520 | ||
1.06 | 185 | ||
2.02 | 159 | ||
2.93 | 353 | ||
4.01 | 289 | ||
0.5 | 0.5 | 0.45 | 440 |
1.0 | 1.0 | 0.45 | 482 |
1.5 | 1.5 | 0.45 | 498 |
0.5 | 0.5 | 1.0 | 480 |
1.0 | 1.0 | 1.0 | 510 |
1.5 | 1.5 | 1.0 | 532 |
2.3
加入稀土
加入稀土可净化钢液,除气,脱硫,改善夹杂物形状,提高材料的强度和韧性,改善铸造工艺性能。
经过螺旋线试样长度对比,在1520~1550℃时加入稀土提高55.6%,在1480~1550℃浇注时,可提高52.0%,改善钢液的流动性。
稀土的加入还可改变晶界夹杂物的形状,使其接近球形,成倍延长持久断裂时间,大幅度降低蠕变速度,同时也能改善cr2o3层与基体的粘附性,抑制cr2o3层的衰退,减少恒温氧化。不同稀土含量对氧化速度的影响见表6。
表6 不同稀土含量对氧化速度的影响
re/% | 0.01 | 0.03 | |
氧化增重/g.m-2.h-1(1000℃×100h) | 1.58 | 0.29 | 1.08 |
加入稀土镁合金做稀土添加剂,进一步起到脱硫除气的作用,净化钢液,提高钢水质量。
通过以上对比试验,炉篦条的材质成分设计为:c:1.0%~1.2%、cr:20%~25%、mn:0.8%~5.0%、si:0.6%~1.0%、ni:0.8%~2.0%、mo:0.6%~1.2%、v:0.1%~0.5%、re:0.01%~0.03%。
3炉篦条的生产及应用
3.1
造型工艺
采用普通粘土砂造型,刷镁砂粉涂料,合理设置浇注系统。
3.2
熔炼工艺
采用150kg中频感应电炉熔炼,酸性炉衬,按高铬铸钢熔炼工艺操作,及时造渣、脱氧,采用有效措施进行稀土处理,控制好出炉温度和浇注温度。
3.3
铸件的使用效果
1998年8月在环烧机大修改建中,将环烧机炉篦条全部更换为新型耐热、高强炉篦条,并在其后2年多时间内进行了跟踪观察。使用10个月、20个月后随机抽检100件进行检测,各项指标见表7。
表7 新型炉篦条使用性能测试
检测项目 | 新篦条 | 使用10个月 | 使用20个月 |
重量/kg | 6.72 | 6.28 | 6.03 |
失重/kg | 0.44 | 0.69 | |
失重率/% | 6.50 | 10.40 | |
左端头厚度/mm | 22.30 | 22.17 | 21.88 |
厚度损失/mm | 0.56 | 1.87 | |
右端头厚度/mm | 26.50 | 26.06 | 26.00 |
厚度损失/mm | 0.52 | 1.82 | |
烧损凹陷/mm | 0.49 | 1.05 | |
凹陷率/% | 0.55 | 1.17 | |
两篦条间隙/mm | 6.73 | 7.23 | 7.99 |
增长量/mm | 0.50 | 1.26 |
5结论
经批量生产及用户使用反映,与耐热球铁件相比,该材质篦条的使用寿命提高3倍,成本降低20%以上,且减少停机次数,减轻工人劳动强度,其综合效益十分明显。