烧结机蓖条的长寿化攻关实践:烧结机蓖条再生

　　【摘 要】通过篦条失效原因的分析和构成篦条的化学成分的研究，选用合理的配比提高材料抗高温氧化性能, 高温强度及抗热震性和高温抗蠕变性，新型篦条使用寿命达到13个月，大大降低了生产成本，取得了良好的效果。
　　【关键词】篦条；失效抗；高温氧化性能；高温抗蠕变性
　　1 前言
　　篦条是烧结机上的关键部件,工作时最高温度达到900℃以上, 在回车道上又受到急剧冷却,同时还要承受烧结矿的撞击和高温磨损。在受到加热、冷却、撞击、磨损等过程的反复循环作用之后,表面逐渐氧化、开裂、塌陷而损坏。篦条属于易损件,篦条的使用寿命直接影响到烧结矿料的生产效率及生产成本,所以使用的篦条必须要有良好的抗高温氧化性、抗高温回火软化能力及高温耐磨性。目前, 济钢120㎡烧结机上使用的篦条消耗量大,吨耗高,使用寿命短,所以研究篦条的成分、组织和性能对于降低成本、提高生产效率很有必要。
　　2 篦条失效原因分析
　　目前我厂采购篦条的化学成分为, %: C 0.41, Si 0.15, Mn 0.022, P 0.04, S 0.018, Cr 12.75。该炉篦条寿命仅3～5个月,主要是其成分抗氧化能力差,不适应烧结机的工作条件，失效分析如下：
　　2.1 篦条在工作中受到高温氧化和气体的腐蚀,表层氧化后脱落, 使篦条之间间隙变大,当间隙超过8mm时篦条失效。氧化的初期伴随着生长过程,篦条间间隙变小,通风性变差,也可导致篦条失效。
　　2.2 烧结机在采用无铺底料工作时,高温下会有低熔点物质黏附在篦条上, 此时篦条间隙变小,通风变差,篦条失效。
　　2.3 篦条在长时间高温和应力的作用下会发生蠕变,当蠕变超过一定尺寸时篦条失效。
　　2.4 由于篦条韧性差,受到撞击而断裂。
　　2.5 篦条受到烧结矿的磨损而失效。
　　3 新蓖条化学成分的确定
　　从炉篦条工作条件和失效形式看,选择成分原则主要是提高材料抗高温氧化性能,高温强度及抗热震性和高温抗蠕变性。
　　3.1 铬
　　铬是高铬合金最主要的元素。材质的耐热性能是包括高温下的抗氧化性与强度的一个综合概念,而铬在高温下与氧接触时,表面生成致密的Cr2O3保护膜,其熔点高,能严密覆盖在金属表面,使合金与氧隔开, 阻止或延缓了合金由外向内的氧化过程,故合金具有较好的抗氧化性。工作温度在950℃时,铬含量要低一些,在1100℃铬含量要求高一些。此外,铬含量过高,材质熔炼困难,有一部分小块的铬铁就浮在钢液上很难熔解,且铸造性能恶化,成本显著升高,故铬含量应控制在20%～24%。
　　3.2 碳
　　合金中碳含量增加,引起碳化物数量的增加,这对提高材料在800℃环境下抗磨损的耐磨性是有益的试验证明在铬含量为20%～24% 的条件下,耐磨性随碳含量增高而提高,材料的塑性变形能力逐渐下降,相界增加,高温强度降低。为此,将碳含量控制在2.0%～3.5%。
　　3.3 硅
　　高铬合金中加入适量的硅,可以明显改善其抗氧化能力,在铬含量保持一定的情况下,本文的对比试验见附表。但硅含量过高,将使合金中石墨增多,并使其粗化,基体中铁元素含量也会增加,从而导致强度下降,为此,硅含量控制在1.6%～2.0%。
　　3.4 锰
　　锰是阻碍石墨化形成的元素,促进形成Fe3C,锰与硫形成MnS, 其熔点高达1620℃,从而抵消了硫的有害作用。但锰对高铬合金的抗氧化性产生不利影响,故锰的含量控制在0.4%～0.8%。
　　3.5 铝
　　高铬合金中加入适量的铝, 也可以显著提高合金的抗氧化能力, 主要是形成致密的Al2O3氧化膜。另外铝的脱氧能力极好, 但铝的含量高, 会使铸造性能恶化, 故铝含量控制在0.6%～1.2%。
　　3.6 镍
　　镍是有利于提高合金高温强度的元素,且在一定程度上提高合金抗氧化能力。但其价格贵,故镍含量控制在0.6%～1.2%。
　　3.7 稀土及其他元素
　　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。
　　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。
　　通过以上数据,炉篦条的材质成分设计为%: C 2.0～3.5, Cr 20～ 24，Si 1.6～2.0, Al 0.6～1.2, Mn 0.4～0.8, Ni 0.6～1.2。
　　4 蓖条铸造工艺的改进
　　在冶炼中严格按照原料加入的先后秩序, 等熔炼完毕后,除尽渣, 加入特定的孕育剂进行孕育处理后, 再加入适量的精炼剂, 进行精炼, 对合金进行净化处理, 合金液直接浇入铸型。铸型是潮膜石英砂型, 在浇注完毕后, 立即用特制加压工具行使压铸过程。
　　4.1 加入精炼剂处理
　　通过精炼处理,钢液中的有害气体如氧气、氢气、氮气等得到了尽可能的清除,钢液中的夹杂物也得到了清除,达到净化钢水的效果。并且能使钢液中的合金分布更加均匀,增大了钢液的流动性,改善了钢液的铸造性能,提高了铸件的质量。
　　4.2 蓖条的压铸
　　通过压铸,大大提高了高铬炉篦条的致密度。在型模尺寸不变的情况下,不采用压铸铸件个重4.23kg,而采用压铸铸件个重4.62kg, 使密度增加，减少了供氧通道,从而提高了合金的抗氧化能力,并使其硬度增大,冲击韧性提高。
　　5 新蓖条的使用效果
　　新型蓖条在济钢120㎡烧结机投用后，取得了良好的效果，蓖条的使用寿命由原来的3—6个月延长到13个月，同时减少了日常检修的频次，大大的降低了日常生产成本，自2011年8月份投用以来降低成本200余万元。
　　作者简介：
　　孟君（1983-），男，汉族，山东德州人，2007年毕业于辽宁科技大学，现在济钢炼铁厂从事设备管理工作。