2011年 第5期
SCIENCE＆TECHNOLOGY肿0 AT10N
O机械与电子。
科技信息
耐热铸钢衬板(ZG35 Cr24Ni7SiN)的 缺陷分析及应用
杨会芳
(中钢邢机设备制造公司 河北 邢台 054000)
【摘 要】本文阐述了耐热铸钢衬板的特性和用途，详细分析了各化学成分、铸造缺陷、衬板结构本身对其性能的影响，并提出了一些改进 措施，对于提高衬板的铸造质量，延长衬板的使用寿命，具有深远的影响。
【关键词】耐热铸钢衬板；化学成分；铸造缺陷；改进
【Abstract]This article expounds the features and use of heat resisting casting steel liner，analysises the inf
luence on the function by chemical
composition ，casting defect and the structure itself in detail．Puts forward some improvement measures as well，It has a deep impact on improvement of liner cas ting quality and extending the service life．
【Key words]Heat resisting casting steel；Chemical composition；Casting defect；Improvement
碳是形成奥氏体和形成钢基础强度的元素，为了稳定奥氏体，并 提高流动性．。应将碳的含量提高比不锈钢更高的水平，但碳含量偏高 又会出现耐腐蚀性能下降，可焊性能降低，和裂纹敏感性增高，使衬板 淬硬性增加的后果，抗冲击性能下降，衬板容易开裂，一般将碳的含量 控制在0-3％～0-4％之间较好，不宜下降至O．25％以下，因为碳的含量 偏低会造成基体强度下降，硬度下降．高温强度偏低。
1 耐热铸钢衬板(ZG35Cr24Ni7SiN)的特性和用途
耐热铸钢，型号zG35Cr24Ni7 siN，具有抗氧化性好，强度高、韧性 好、良好的耐磨性、耐热性、耐蚀性及优良的铸造性能，广泛应用于炉 罐、炉辊、通风机叶片惹滑轨、炉底板、玻璃水泥窑、搪瓷窑等构件。
干熄焦技术是我国焦化行业发展的必然趋势，在环境保护和能源 回收方面具有重大意义。目前大部分干熄焦设备焦罐内壁上均采用耐 热铸钢ZG35Cr24NiTSiN做成的衬板。焦罐的工作条件十分恶劣，用于 装从焦炉炭化室推出的红焦，干熄焦焦罐内的衬板工作温度范围：装 焦时950 - 1050℃，空罐时衬板暴露在空气中。且每10分钟交替一次， 设备检修时衬板温度接近于大气温度。既要承受焦炭下落时带来的较 大冲击力，又必须具备焦炭下落时对衬板产生的严重高温磨损以及热 疲劳的考验。因此，耐热铸钢衬板的铸造质量很关键。
锰含量的多少，是影响基体强度的因素，Mn扩大 相区，形成无 限固溶体，对铁素体有较强的固溶强化作用，为弱碳化物形成元素，进 入渗碳体代替部分铁原子，形成合金渗碳体。与硫形成熔点较高的硫 化锰．可防止因硫化亚铁而导致的热脆现象。提高钢的淬透性的作用 强，但有增加晶粒粗化和回火脆性的不利倾向。锰影响钢的冲击韧性． 锰含量增加时，强度性能提高，冲击韧性提高。锰是促使奥氏体枝晶生 长迅速的元素。锰含量高使金属的导热性降低，更容易得到穿晶组织。 所以锰的含量应控制在标准范围之内。
2 耐热铸钢衬板(ZG35Cr24Ni7SiN)的缺陷
硅含量的多少，也是影响基体强度的因素。如果硅含量高于O_8％， 则它就被认为是一种合金添加剂．因为它大大地增加了铸件的抗回火 性能。Si缩小 相区，形成^y相圈；在Ot铁以及 铁中的最大溶解度 分别为18．5％和2．15％，不形成碳化物。硅对提高钢的淬透性和抗回火 性，对钢的综合力学性能，特别是弹性极限有利。还可以增强钢在自然 条件下的耐腐蚀性。含量较高时，对钢的焊接性不利，并易导致冷脆， 回火时易产生石墨化。硅含量低，则韧性差。所以硅的含量应控制在标 准范围之内。
耐热铸钢衬板(ZG35Cr24Ni7SiN)在使用过程中容易出现裂纹、熔 化甚至出现断裂等现象。使用寿命短，方焦罐的门子板和下一层的内 衬板等磨损严重部位使用寿命仅在2个月左右，圆焦罐的门子板和下 斜板使用寿命在4—6个月左右。焦罐中下部衬板在高温焦炭的冲击磨 损下，出现变形、裂纹的情况比较严重。以上缺陷是多方面原因一起作 用的结果，衬板内在的化学成分因素、衬板微观金相组织、衬板内外缺 陷、衬板本身的结构、现场使用的偶然情况等等都可能对衬板的使用 性能产生影响，下文主要从化学成分和微观金相组织以及铸造缺陷和 衬板结构方面分析缺陷产生的原因，并提出一些改进措施．以便更好 的提高衬板的使用性能及寿命。
铬含量控制的好坏，决定了氧化膜的质量，铬在钢中优先于铁形 成致密的Cr20 膜，由于这种膜的致密性与钝化性，对钢内层的氧化起 到良好的隔绝与保护作用。使用温度在1100％以上的钢，一般含cr量 都应大于26％～28％。像ZG35Cr24Ni7SiN这类铁基奥氏体型衬板用耐 热钢．要求有单一的奥氏体组织．在高温下具有较高的持久强度．在加 热、冷却中不会出现相变应力，没有微电池作用，具有较高的抗腐蚀性 能。所以铬含量不应低于23％。
3 耐热铸钢衬板(ZG35Cr24NI7SiN)的各化学成分对其性能 的影响
耐热钢铸件ZG35Cr24Ni7SiN材质化学成分如下
镍是形成和稳定奥氏体的主要元素，其作用仅次于碳和 氮，但其含量可远远高于碳和氮。所以效果比较显著，但其价格 昂贵，必须合理使用。一般镍含量的控制必须服从形成单一奥 氏体组织的要求，为了降低成本与价格，可利用部分碳，氮代替 镍．用1％的碳和氮就可以取代20～3f1％的镍，这样可以起到稳 定奥氏体作用。氮在钢中的溶解度也随着钢的状态不同，差异 较大。它在液态钢中的溶解度就远远大于其固体中的溶解度，
| 【 |
化 |
学成分 |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ‘ 了 |
} c |
M“ | si |
Cr | Ni | Mo(N) |
P | } s |
| 1 o |
0． 8～1． |
5 1． 3~ |
2 23—25． |
5 7-8． 5 |
f 0． 2~0． 28 |
) ≤0． O4 |
≤0． 03 |
|
| 力学 牌 |
性能如 |
下 | 力 | 学性能 | 成Cr2 须根据 |
|||
| 最小屈 | 服强度 | l 最小 |
抗拉强 | 度 最小 |
延伸率 | (Cr+ 达到 |
||
| ZG35Cr2 | 4Ni 7siN |
340 | I |
540 | 12 | 溶 |
在钢结晶过程中，过剩的氮易析出形成气泡，氮在钢中与铬形 成Cr2N，与锰形成MnN等化合物，这些是稳定状态的化合物，所以必 须根据Cr、Mn含量来控制N的含量，一般氮在钢中的溶解度为：N= (Cr+Mn)／100，假如Cr、Mn的总量为25％时，则氮在钢中的溶解度可以 达到0．25％。
溶解在钢中的氮能使奥氏体相稳定，扩大奥氏相区(r)，并可阻止高 温下奥氏体结晶长大，起固溶强化及时效沉淀强化的作用，提高钢的 高温强度。氮化物质点在晶界和晶内弥散析出，能阻抑钢在高温下蠕 变变形．因此能提高钢的蠕持久强度。
zG35Cr24Ni7S 这类铁基奥氏体型衬板用耐热钢，要求有单一 的奥氏体组织，在高温下具有较高的持久强度，在加热、冷却中不会出 现相变应力，没有微电池作用，具有较高的抗腐蚀性能。
ZG35Cr24NiTSi钢，往往也有残留的8铁素体存(下转第135页)
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