奧氏體耐熱鑄鋼、其制備方法及應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于合金鑄鋼技術領域，特別是涉及一種奧氏體耐熱鑄鋼、其制備方法，特別應用于加熱爐爐內(nèi)輥套。
【背景技術】
[0002]棒線材加熱爐爐底主要由進鋼輥道、水冷梁、出鋼輥道組成，進鋼輥道工作環(huán)境溫度為800-950°C之間，出鋼輥道工作環(huán)境溫度為1000-1180°C之間。進鋼與出鋼輥道用輥套傳統(tǒng)材質為ZG4Cr25Ni20Si2，該材質具有較好的抗高溫氧化性，具有一定的高溫強度，但有析出有害σ相傾向，且該材料不宜在600-900°C長期使用。其鑄態(tài)微觀組織如圖1所示，主要為奧氏體基體和網(wǎng)狀分布粗大的合金碳化物，組織均勻性較差，使用中易產(chǎn)生裂紋和表面脫落，其使用壽命通常為5-6個月左右。
[0003]目前針對奧氏體耐熱鋼研究較多。中國專利申請?zhí)?01210339620.9 —種奧氏體節(jié)鎳耐熱鋼板及其制造方法，公布了一種新型奧氏體節(jié)鎳耐熱鋼板及其制造方法，經(jīng)過冶煉、鍛造、乳制和固溶處理及表面熱處理等工藝制備了一種新型奧氏體節(jié)鎳鋼板，主要用于鍋爐和壓力容器。中國專利授權號CN1032599C發(fā)明了一種含有稀土等的節(jié)鎳耐熱鋼，其主要特征是加入少量稀土及其他微量元素，在650-1000°C具有較高的高溫強度和較小時效脆性傾向。主要用于650-1000°C的耐熱構件。該鋼合金含量較少，但棒線材車間加熱爐出鋼輥道工作環(huán)境溫度為1000-1180°C，因此該鋼種不適用制作加熱爐輥套。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種奧氏體耐熱鑄鋼、其制備方法及應用，其通過優(yōu)化爐內(nèi)輥套成分及鑄造工藝，獲得一種成本低、使用壽命長新型耐熱鑄鋼，適用于制作加熱爐爐底輥套。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0006]本申請實施例公開了一種奧氏體耐熱鑄鋼，按照重量百分比包括:
[0007]C 0.35-0.45% ；
[0008]Si 1.0-1.5% ；
[0009]Μη 1.0-1.3% ；
[0010]Cr 22-24% ；
[0011]Ni 10-12% ；
[0012]Mo 0.8-1.0% ;
[0013]Co 0.2-0.3% ;
[0014]Cu 0.2-0.4% ;
[0015]V 0.1-0.2% ；
[0016]Ti 0.3-0.4%;
[0017]N 0.2-0.3% ；
[0018]0 < P、S 彡 0.045% ;
[0019]余量為Fe。
[0020]相應的，本申請還公開了一種奧氏體耐熱鑄鋼的制備方法，包括:冶煉過程中，在1350?1400°C，加入鉻源、鎳源、錳源、硅源待溶清后，升溫至1580?1630°C，加入剩余原料，最后澆鑄獲得奧氏體耐熱鑄鋼。
[0021]優(yōu)選的，在上述的奧氏體耐熱鑄鋼的制備方法中，所述澆鑄采用消失模澆注，澆鑄溫度為 1550_1580°C。
[0022]本申請實施例還公開一種加熱爐輥套用奧氏體耐熱鑄鋼，按照重量百分比包括:
[0023]C 0.35-0.45% ；
[0024]Si 1.0-1.5% ；
[0025]Μη 1.0-1.3% ；
[0026]Cr 22-24% ；
[0027]Ni 10-12% ；
[0028]Mo 0.8-1.0% ;
[0029]Co 0.2-0.3% ;
[0030]Cu 0.2-0.4% ;
[0031]V 0.1-0.2% ；
[0032]Ti 0.3-0.4%;
[0033]N 0.2-0.3% ；
[0034]0 < P、S 彡 0.045% ;
[0035]余量為Fe。
[0036]相應的，本申請還公開一種加熱爐輥套用奧氏體耐熱鑄鋼的制備方法，包括:冶煉過程中，在1350?1400°C，加入鉻源、鎳源、錳源、硅源待溶清后，升溫至1580?1630°C，加入剩余原料，最后澆鑄獲得奧氏體耐熱鑄鋼。
[0037]優(yōu)選的，在上述的加熱爐輥套用奧氏體耐熱鑄鋼的制備方法中，所述澆鑄采用消失模澆注，澆鑄溫度為1550-1580°C。
[0038]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明通過成分優(yōu)化和工藝改進，降低棒線材車間加熱爐爐內(nèi)輥Ni含量，試制出含Ti低鎳奧氏體爐內(nèi)輥套用耐熱鋼，其基體組織為奧氏體基體，碳化物在基體上彌散分布，組織分布均勻并且可以省略后續(xù)熱處理工藝，該耐熱鑄鋼耐高溫、耐腐蝕，成本低，可廣泛用于制作棒線材車間加熱爐進鋼和出鋼輥套。
【附圖說明】
[0039]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0040]圖1所示為傳統(tǒng)技術中ZG4Cr25Ni20Si2鑄態(tài)金相組織；
[0041]圖2所示為本發(fā)明具體實施例1中奧氏體耐熱鋼200倍金相組織；
[0042]圖3所示為本發(fā)明具體實施例1中奧氏體耐熱鋼500倍金相組織。
【具體實施方式】
[0043]本申請實施例公開了一種奧氏體耐熱鑄鋼，按照重量百分比包括:
[0044]C 0.35-0.45% ；
[0045]Si 1.0-1.5% ；
[0046]Μη 1.0-1.3% ；
[0047]Cr 22-24% ；
[0048]Ni 10-12% ；
[0049]Mo 0.8-1.0% ;
[0050]Co 0.2-0.3% ;
[0051]Cu 0.2-0.4% ;
[0052]V 0.1-0.2% ；
[0053]Ti 0.3-0.4%;
[0054]N 0.2-0.3% ；
[0055]0 < P、S 彡 0.045% ;
[0056]余量為Fe。
[0057]在該技術方案中，C是穩(wěn)定奧氏體元素，碳含量增加，奧氏體區(qū)擴大。其次碳與強碳化物形成元素T1、V、W等形成高溫穩(wěn)定的點塊狀碳化物，顯著提高材料在高溫下耐磨性。另一方面，碳含量過高耐熱鋼的抗蠕變性能產(chǎn)生不利影響，綜合考慮碳含量為0.35-0.45%。Cr是主要強化元素，Cr可顯著提高鋼的抗氧化性，Cr含量為22-24%。Ni在耐熱鋼中起促進和穩(wěn)定奧氏體的作用，提高高溫強度和抗蠕變能力。但Ni是稀貴金屬，成本較高，綜合考慮Ni含量為10-12%。Si高溫下形成的鈍化氧化膜可提高鋼的抗氧化性能，但Si降低鋼的導熱系數(shù)，減弱鋼的抗熱沖擊性。因此Si含量為1.0-1.5%。Μη是擴展γ相和穩(wěn)定奧氏體的元素，高溫下(大于1000°C )，Μη對抗氧化性有不利影響，因此控制Μη含量為1.0-1.3%。Co、Mo為提高熱強性元素。N是擴人γ相區(qū)，能穩(wěn)定奧氏體。V、Ti是強碳化物形成元素，與C(或N)配合形成高熔點、高硬度且彌散分布的碳化物(或氮化物)，可顯著提高高溫強度和高溫耐磨性。
[0058]本實施例還公開了上述奧氏體耐熱鑄鋼的制備方法，包括:
[0059]冶煉，配料后，加入中頻感應爐中熔煉，合金分兩次加入，1350-1400°C，加入鉻鐵、鎳、錳鐵、硅鐵，待溶清后，升溫至1590-1630°C，快速加入氮化釩鐵、氮化鉻鐵、鈦鐵等，然后出鋼。
[0060]澆注，澆注溫度1550-1580°C左右，輥套壁厚50-60mm，采用消失模澆注，澆注2h后，開箱。消失模澆注在合金碳化物析出溫度范圍較快冷速，與合金化設計相配合，可促進合金碳化物彌散析出，抑制一次網(wǎng)狀合金碳化物析