[發明專利]一種含鈦耐蝕耐磨低成本打殼錘頭材料及使用該材料制備錘頭的方法

在審

• 申請號: 201810623907.1
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108796385A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 何成善;劉國平
• 申請（專利權）人: 酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/58;C22C38/50;C22C38/44;C22C38/02;B23P15/00;C21D6/00;C25C3/14
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 馬英

本發明屬于鋁冶煉技術領域，公開了一種含鈦耐蝕耐磨低成本打殼錘頭材料及使用該材料制備錘頭的方法，按質量百分比計，其成份組成為：C 0.15~0.24%，Cr 21~23%，Ni 4.5~6.5%，Mn 1~2%，Ti 0.6~0.9%，Mo 2.0~3.1%，Si 0.5~1.0%，N 0.1~0.2%，P≤0.03%，S≤0.01%，余量為Fe。本發明所述材料基體為奧氏體與鐵素體的雙相不銹鋼組織，同時基體中大量形成碳化鈦析出相骨架顆粒彌散分布于打殼錘頭材料內，兩者共同作用，使材料兼具超高硬度、高耐磨及抗電化學腐蝕性能，同時材料具有高強度、適當韌性，易于成型和焊接等綜合性能。

技術領域

本發明屬于鋁冶煉技術領域，尤其涉及一種含鈦耐蝕耐磨低成本打殼錘頭材料及使用該材料制備錘頭的方法。

背景技術

目前，中部點式下料預焙鋁電解槽是鋁電解生產的主體設備。中部點式下料預焙槽的重要結構之一是打殼下料系統。作為打殼下料系統的工作部件—打殼錘頭，在實際工況中，長時間頻繁工作在強磁場、高溫、強電流、高腐蝕介質的環境中，打殼動作時間間隔平均68秒，打殼時跟電解質殼面沖擊摩擦，每次要浸泡在高達930℃（±5℃）的電解質中2-3秒。同時，由于打殼錘頭與殼面摩擦，受到殼面的側向力，產生電弧光，不斷對錘頭產生高溫電化腐蝕。

基于使用工況的原因，現有打殼錘頭的使用壽命普遍較短，檢修職工在高磁場、高溫區域更換錘頭的勞動強度大，職業健康危害大。根據現場使用統計，普通材質如鑄造ZG235，鍛造Q235，在500KA鋁電解槽的使用壽命低于2個月。稀土高鉻鋼為代表的打殼錘頭在500KA鋁電解槽的使用壽命也低于5個月。多年來，研究者還嘗試了雙金屬復合鑄造打殼錘頭、耐磨堆焊打殼錘頭等，其使用壽命由于材料本質特征均沒有大的提高。在材料研究方面，開發了高組分碳化鎢50%-70%+碳化鈦5%-10%的材料，雖然具有高耐磨性能，但耐電化學腐蝕及耐沖擊性能不足，價格較高。國外SNW209牌號材料，含碳0.20~0.3%，含鉻19~21%，含鎳8.0~10%，含鎢2.0~2.6%；使用壽命較長，但錘頭價格昂貴，材料技術由國外公司壟斷。

因此，行業內急需一種抗電化學腐蝕、高耐磨、耐溫并具有良好機械性能、性價比高（沖擊韌性和強度）的打殼錘頭材料。

發明內容

本發明針對已有技術的不足，提供一種含鈦耐蝕耐磨低成本打殼錘頭材料及使用該材料制備錘頭的方法。

本發明所述的一種含鈦耐蝕耐磨低成本打殼錘頭材料，以總質量為基數，按質量百分比計，其成份組成為：C 0.15~0.24%， Cr 21~23%，Ni 4.5~6.5%，Mn 1~2%，Ti 0.6~0.9%， Mo 2.0~3.1%，Si 0.5~1.0%，N 0.1~0.2%，P ≤0.03%，S ≤0.01%，余量為Fe。

使用上述材料制備錘頭的方法包括以下步驟：

第一步：冶煉，采用AOD精煉法，按照材料目標成分冶煉所述材料鋼液；

第二步：澆注鋼錠，利用已冶煉鋼液，通過方坯連鑄機澆鑄生產方式，鋼錠橫截面尺寸為160mm-360mm；方坯橫截面尺寸為：230mm-270mm，所述鋼錠重量為18.5-19公斤的整數倍；

第三步：鍛造，所述鍛造的初鍛溫度不低于1250℃，所述鍛造為二階段鍛造方法，第二階段鍛造在鍛料直徑尺寸與鍛造終止尺寸偏差小于12mm后進行，末次鍛造采用模鍛，尺寸偏差控制在±1mm；

第三步：熱軋，采用成熟的熱軋工藝軋制生產棒料，尺寸偏差控制在±1mm，所述開軋溫度不低于1250℃，終軋溫度不低于850℃；

第四步：分段，利用鋸床將鍛造至尺寸符合要求的棒料分段；

第五步：奧氏體化熱處理，加熱溫度1070±50℃，保溫時間不低于30分鐘，采用水浴淬火的奧氏體化熱處理方式，水池水溫不高于65℃。