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50Cr5MoV合金铸钢在高炉料车上的应用

50Cr5MoV合金铸钢在高炉料车上的应用

Date:
2019/03/29 15:03

50Cr5MoV合金铸钢在高炉料车上的应用

摘要: 在50Cr5Mo合金铸钢的基础上加入0. 2%的钒,通940℃空淬及300℃回火,测定试验钢的硬度及冲击韧性,研究发现50Cr5MoV的性能适用于高炉料车衬板。试验将其应用在炼铁高炉的料车衬板上,检验其抗冲击性能和耐磨性。结果表明,50Cr5MoV合金铸钢的耐磨性是高锰钢的2 倍以上,,50Cr5MoV合金铸钢的高韧性也避免了脆性材料的断裂事故。

1、高炉料车衬板的技术要求

磨损是高炉料车衬板失效的主要形式之一。磨料磨损是磨损消耗钢材的重要形式, 其造成的经济损失占磨损总数的50%左右,目前,国内广泛使用的耐磨材料是高锰钢,但高锰钢只有在强烈冲击条件下表现出较好的耐磨性,而在较低冲击条件下并不能充分发挥其加工硬化特性,耐磨性较差。合金耐磨铸铁抗磨性能很好, 但脆性大且成本较高制约了其生产及应用。目前各类合金耐磨铸钢的应用日益广泛。作为高炉料车衬板的耐磨钢需要硬度高、韧性好。只有硬度和韧性的良好配合才能使耐磨性有最大程度的提高。

2 、主要化学成份设计

(1) (C) :碳是决定钢淬硬性和耐磨性的主要元素,碳含量较低时,耐磨性较差;含碳量较高,硬度及耐磨性提高了,但韧性又下降,因而实际碳量可控制在0. 5%~0. 7%。

(2) (Cr) : 铬作为试验钢的主要合金元素, 它能提高钢的淬透性和耐磨性, 但当铬量小于3%时,作用不很明显;而当铬量大于6%,又会使钢的韧性降低,而且成本增加,因此本试验中铬含量控制在4.0%~5.0%。

(3) (Mo) : 钼能明显提高钢的淬透性, 提高钢的回火稳定性, 但价格较贵, 可少量加入, 控制在0.3 %~0.5 %。

(4) (V) : 钒是强碳化物形成元素, 能细化晶粒, 提高钢的回火稳定性, 钒的价格昂贵, 宜少量加入, 控制在0.18 %~0.22 %。

于是成份设计为(质量百分数) : C 0.5~0.8 ; Cr 4.0~5.0 ; Si0.5~0.8 ;Mn 0.5~1.2 ;Mo 0.3~0. 5 ;S ,P ≤0.04 ;V 0.18~0.22。

3、 试验过程

试验钢在中频炉中熔炼,熔炼过程按照通用的中碳中铬铸钢规范进行。熔炼温度为1530℃,浇注温度约为1500℃。浇铸700X700X30高炉料车衬板的同时蜡模浇铸12 mm×12 mm×180 mm 试验钢试样,浇柱后加工成10 mm×10 mm×55mm 无缺口冲击试样, 热处理后在JB - 30A 型冲击试

 

验机上测定冲击韧性ak , 硬度值在69 - 1 型布洛维光学硬度计上测定。进行金相观察组织普通高锰钢1060℃保温30min ,水淬(水韧处理) ; 50Cr5MoV合金铸钢940℃保温20min ,空

,300℃保温1 h ,空冷。

对比磨损试验是将700X700X30衬板安装在450立方高炉料车上,用50CrMoV制作的5块衬板安装在左侧料车底部中列受冲击最大的区域,用Mn13制作的5块对比衬板安装在右侧料车底部中列受冲击最大的区域。两组对比样品的过料量、冲击角度、冲击力完全相同。

4、对比试验结果

 1 化学成分(质量分数 

 

牌号

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

V

Mn13

1.35

1.0

12.8

0.03

0.05

-

-

-

50Cr5MoV

0.51

0.59

0.85

0.03

0.04

4.9

0.3

0.21

 

2 金相组织和力学性能

 

牌号

金相组织

硬度(HRC)

冲击韧性 αk(J.cm-2)

Mn13

奥氏体

20

104

50Cr5MoV

马氏体+残余奥氏体+碳化物

55

18


 

3 对比试验结果

牌号

使用时间 (天)

过料量(吨)

失效形式

 

Mn13

92

156400

磨蚀深沟

50Cr5MoV

211

358700

均匀磨损到原厚度的 1/3

5、结论

分析试验结果可以看出, 50Cr5MoV铸态时便可得到部分或大部分贝氏体甚至是马氏体组织 , 经过可调控的淬火回火过程,可以得到稳定的马氏体+碳化物+残余奥氏体组织。材料硬度控制55HRC以上时,抗磨性能得以大幅度提高,冲击韧性大于18 J.cm-2能够满足料车衬板的抗冲击要求。50Cr5MoV料车衬板的使用寿命是普通高锰钢衬板的两倍。

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