ZG310—570烧结机进料衬板的研制.docVIP

ZG310—570 360m3烧结机进料系统衬板的研制 ??2009-4-22??来源：技术英才网?【摘要】介绍了烧结机进料系统衬板化学成分的合金元素组成，以及其冶炼工艺、铸造工艺和热处理工艺要点。 2000年底在鞍钢集团东鞍山烧结厂建成投产的360m3烧结机，其进料系统衬板的材料采用ZG310—570，使用寿命不到3个月，频繁更换衬板，对烧结生产造成很大影响，为此，我公司接受提高该衬板使用寿命的研制任务。从衬板的工况特点来看，主要承受200～300℃烧结矿在其表面滚动的磨料磨损，由于工况温度不高，因此其抗氧化性能可不用特殊考虑。据资料介绍，磨料磨损由两部分组成：一部分为切削机制引起的磨损，它主要取决于材料的硬度；另一部分为疲劳机制引起的磨损，反映材料的韧性。因此，冲击磨损与材料的硬度和韧性两个因素有关，所以要研制的衬板材料必须具有较高的硬度和冲击韧度。 一、衬板化学成分的选择 刚投产时，衬板采用Z310—570材料制造，这种材料耐磨性好，但脆性大，冲击韧度较差，在烧结矿料的反复冲击磨损下易脱落，最后造成脱落位置被逐渐磨穿而失效。 目前，有的厂家采用高锰钢材料，但高锰钢的原始硬度为180～229HBW，在非强烈冲击工况条件下，高锰钢得不到充分的加工硬化，造成抗磨性能差，使用寿命同样较短。 近年来，低合金钢作为耐磨钢使用日益引起人们的重视，由于低合金钢的力学性能，特别是硬度可在很大范围内调整，使钢具有良好的冲击韧度和耐磨性能，所以我们决定采用低合金钢做为衬板的材料。这种材料的基体为马氏体组织，在保证较好韧性的前提下具有足够的硬度。材料的化学成分范围选择如下： (1)碳　碳是影响钢的组织和性能的主要元素，具有强化固溶体、提高淬透性的作用，与铬、锰等合金元素形成合金碳化物，碳含量的高低直接影响着淬火后的基体马氏体的类型，因此影响着钢的强度、硬度、韧性，从而影响着钢的耐磨性。据资料介绍，当wc＞0.55％时，基体组织为粗大竹叶状马氏体，硬度高，但韧性差，不宜采用；碳含量低时，韧性较好，但由于不能形成一定量的碳化物，强度、硬度较低，耐磨性较差，且会使钢的熔点升高，流动性变差，易产生氧化和热裂。所以选择wc=0.45％～0.55％。 (2)锰　加入Mn是为了增加淬透性，易获得马氏体组织。Mn一部分固溶强化基体，一部分与铬等合金元素形成碳化物，提高钢的强度和硬度，但锰量过高，易产生过多的残余奥氏体，显著降低材料的耐磨性，增加过热敏感性，因此选择wMn=0.5％～1.0％。 (3)硅　加入Si，不但可与锰配合明显提高淬透性，而且能在一定程度上抑制Mn带来的过热敏感性，避免了奥氏体晶粒长大的不良倾向，同时可使第一次回火脆性提到更高的温度。但是硅含量过高，易使韧性降低，因此确定wSi＝0.3％～0.8％。 (4)铬　加入铬是为了提高钢的强度和硬度。铬是强碳化物形成元素，在钢中形成合金碳化物。铬溶于奥氏体中强化基体，增加钢的淬透性。回火时铬阻碍或减缓碳化物析出和聚集，使之保持较大的分散度。铬还能细化晶粒，提高回火稳定性。但含铬高会造成导热性差，在一次结晶中形成粗大树枝晶，增大铸件热裂倾向，促进回火脆性。因此确定wCr=1.5％～2.5％。 (5)钼　能消除或减弱回火脆性，发挥其提高淬透性、回火稳定性、细化晶粒、改善碳化物形态和分布的作用。钼和铬同时加入还可强烈抑制过冷奥氏体向珠光体转变，使钢具有较高的韧性，但由于价格昂贵，因此确定wMo=0.2％～0.4％。 (6)铜　不形成碳化物，以固溶态存在于基体中，可改善钢的韧性。此外还有类似镍的作用，能提高淬透性和基体的电极电位，增加钢的抗腐蚀性，这一点对在酸性介质下工作的耐磨件尤其重要，wCu为0.5％左右。 (7)硫和磷　属于钢中有害元素，在钢中易形成晶界夹杂物，增加钢的脆性及铸件在铸造和热处理过程中的开裂倾向。因此控制wS≤0.04％、wP≤0.04％。 (8)稀土元素　钢中硫元素和氧与铁形成硫化亚铁和氧化亚铁，它们在钢的凝固过程中溶解度降低而达到饱和，并在晶粒周界处析出。它们的熔点较低，在高温下发生软化，削弱了晶粒周界的强度。稀土元素对氧、硫的化学亲和力大于铁，能够夺取氧化亚铁中的硫，生成比钢液轻且在钢中溶解度极小的氧化物和硫化物，并上浮而进到炉渣中。因此，钢中加入微量稀土元素将使钢的晶粒周界得到进一步净化。 二、衬板的生产工艺 1.治炼工艺 在1t酸性中频感应电炉内冶炼钢，炉衬必须得到充分的干燥烧结，用废钢、75硅铁、锰铁、铬铁和废纯铜为炉料，原料中的硫、磷含量应尽量低，对人炉料严格化验，掌握成分，分批计算成分含量和应加入量。由于铬、铜烧损量小，用上述方法可省去炉前分析，而对硅、锰、碳则必须进行炉前化验。 配料：炉料平均含碳量按规格成分下限配入，炉料的平均含磷量