一種鈦氮共添加耐磨耐蝕高鉻鑄鐵及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高鉻鑄鐵及其制備方法，特別涉及一種鈦氮共添加型高鉻鑄鐵及 其制備方法，屬于耐磨耐蝕材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 火力發(fā)電廠在發(fā)電過程中由于煤炭的燃燒而產(chǎn)生大量的S02氣體，S0 2排放到大氣 中不僅能形成酸雨，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，而且對(duì)人類的呼吸道有一定的刺激作用，成為 人類健康的隱患，因此，為了保護(hù)大氣環(huán)境，需要對(duì)火力發(fā)電廠產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫處理。 目前，石灰石（石灰）_石膏濕法脫硫工藝技術(shù)最成熟的標(biāo)準(zhǔn)脫硫工藝技術(shù)，而脫硫渣漿泵 是石灰石（石灰）_石膏濕法脫硫工藝中的關(guān)鍵部件，起到循環(huán)和輸送吸收S02的渣漿的作 用。基于石灰石（石灰）_石膏濕法脫硫工藝的特點(diǎn)，脫硫渣漿泵殼和葉輪的工作環(huán)境為： ⑴弱酸環(huán)境，PH值在4~6之間；（2)較大尺寸的軟質(zhì)點(diǎn)石膏塊粒，粒度大約2~5mm;(3) 較小尺寸的硬質(zhì)點(diǎn)氧化物礦物粉粒，粒度大約500ym左右；(4)有較弱濃度的Cr和F 蝕。這就要求制造脫硫渣漿泵的材料在具有較好耐磨性的同時(shí)具有良好的耐蝕性。
[0003]目前，脫硫渣漿泵主要由高鉻鑄鐵制造。雖然材料的耐磨性與其磨損工況有很大 的聯(lián)系，但對(duì)于材料本身而言，硬度對(duì)其耐磨性能有很大影響，因此，提高合金中的析出相 和基體的硬度都能提高材料的耐磨性，但硬度并不是越高越好。硬度過高的基體相，脆性大 韌性差，反而容易斷裂和剝落，硬度大的析出相如果為顆粒狀，也容易從基體中分離出去， 反而成為磨料，而呈網(wǎng)狀分布的硬質(zhì)析出相，還會(huì)破壞基體的韌性。高鉻鑄鐵能滿足脫硫渣 漿泵工況下的耐磨要求主要是因?yàn)樗写罅坑捕雀咔夜铝⒎植嫉腗7C3型碳化物，這樣碳 化物既能起到耐磨的作用，又不至于割裂基體而破壞材料的韌性。由脫硫渣漿泵的工況可 知，泵殼與葉輪的磨損并不是單純的機(jī)械磨損，而是伴隨著弱酸介質(zhì)的腐蝕，因此，為了提 高材料的抗磨損性能，很重要的一個(gè)方面是提高其耐蝕性能。電化學(xué)腐蝕是金屬最普遍的 腐蝕形式，危害性也最大，電化學(xué)腐蝕是金屬在電解質(zhì)中由于原電池反應(yīng)而引起的破壞。因 此，對(duì)于多相組成的合金而言，要想提高它的耐蝕性能，主要考慮降低各相之間的電勢差和 減少原電池的數(shù)量，也可以考慮在合金表面形成致密的氧化膜以將合金與腐蝕介質(zhì)隔開。 加入合金元素是提高鑄鐵耐蝕性能的主要途徑。對(duì)于高鉻鑄鐵而言，奧氏體基體作為負(fù)極 電極電位最高而最有利于材料耐蝕性能的提高，因此，現(xiàn)在常用脫硫渣漿泵用高鉻鑄鐵都 添加了較高含量的Ni、Cu、Mn等奧氏體穩(wěn)定元素，也添加了較高含量的Mo來進(jìn)一步提高 基體的電極電位，而基體中固溶的大量Cr元素可以使基體表面形成一層致密的氧化膜，從 而使高鉻鑄鐵的耐蝕性能大幅提升。目前，應(yīng)用較為廣泛的脫硫渣漿泵用高鉻鑄鐵有A49、 KmTBCr26和Cr30A，然而，這類合金面臨著脆性大（ak< 6J/cm2)、鑄造性能差等問題，不能 滿足實(shí)際生產(chǎn)日益增長的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004][0005][0006] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有脫硫渣漿泵用高鉻鑄鐵主要存在的脆性大、鑄造性能差和生 產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，提供了一種鈦氮共添加型高鉻鑄鐵及其制備方法。本發(fā)明所述高鉻鑄鐵 在脫硫渣漿泵工況下耐磨耐蝕性能良好、沖擊韌性較高、鑄造性能優(yōu)良且成本低廉。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的鈦氮共添加型高鉻鑄鐵的化學(xué)組成以質(zhì)量百分 比計(jì)為：(： ：1.8%~2.8%、51:1.0%~1.5%、]\1〇:1.5%~2.5%、0 :21%~27%、附： 1. 0%~2. 5%、Cu:1. 0%~2. 0%、Ti:0? 4%~0? 8%、N:0? 3%~0? 6%、Mn彡 1. 0%、 P彡0? 1%、S彡0? 05%和余量的Fe。
[0008] -種鈦氮共添加耐磨耐蝕高鉻鑄鐵的制備方法，其特征在于該制備方法是由下述 步驟完成的：
[0009]步驟一、配料：
[0010] 按產(chǎn)品的化學(xué)組成配比（以質(zhì)量計(jì)，即按C:l. 8%~2.8%、Si:1.0%~1.5%、 Mo:1. 5%~2. 5%、Cr:21%~27%、Ni:1. 0%~2. 5%、Cu:1. 0%~2. 0%、Ti:0? 4%~ 0? 8%、N:0? 3%~0? 6%、Mn彡1. 0%、P彡0? 1%、S彡0? 05%和余量為Fe)用廢鋼、回爐 料、絡(luò)鐵、鑰鐵、電解銅、電解鎮(zhèn)、娃鐵、氣化絡(luò)鐵以及欽鐵進(jìn)彳丁配料；
[0011] 步驟二、熔煉：
[0012] 先向熔爐內(nèi)加入廢鋼、回爐料、鉬鐵、電解銅以及電解鎳，加熱熔化，待爐料全部熔 化形成熔池后，再依次加入鉻鐵、硅鐵和氮化鉻鐵進(jìn)行熔煉，待爐料熔清后，調(diào)整爐渣成分， 加入脫氧劑進(jìn)行脫氧，最后加入鈦鐵，爐前化驗(yàn)鐵液成分，將鐵液成分控制在要求范圍內(nèi)；
[0013] 步驟三、澆注：
[0014] 將鐵液出爐至澆包中，靜置3~5min，進(jìn)行澆注，等鑄型中鐵液凝固、冷卻至室溫 后打箱，經(jīng)清理后得到鑄件。
[0015] 本發(fā)明熔煉用的設(shè)備可使用感應(yīng)電爐等。
[0016] 鑄件的硬度滿足使用要求可在鑄態(tài)下使用，鑄件的硬度不能滿足使用要求的，可 以對(duì)鑄件進(jìn)行淬火再回火處理。
[0017] 本發(fā)明采取合適的加料順序可精確控制鐵液成分，避免合金元素的燒損。最先加 入的廢鋼和回爐料熔煉形成熔池，有利于后續(xù)的合金元素的加入與熔煉。Mo、Cu和Ni等高 熔點(diǎn)、不易燒損合金元素在最開始加入，Cr、Si、N和Ti這些易燒損元素按燒損難易程度由 難到易依次加入。<