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1、10申请公布号CN102330036A43申请公布日20120125CN102330036ACN102330036A21申请号201110257994122申请日20110902C22C38/56200601C22C38/54200601C22C38/46200601C22C33/06200601F23G5/4420060171申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号申请人广东华金合金材料实业有限公司72发明人朱权利陈家坚李微张先满汪桂龙74专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人盛佩珍54发明名称一种耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排及其制造方法57。
2、摘要本发明公开了一种耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排及其制造方法。炉排材质，具体组分及其重量百分比计含量为C为0419、SI为1020、MN为1015、P为003、S为003、CR为2528、NI为34、MO为002008、B为01、V为0105、CE为001004、其余为FE及不可避免的微量杂质。本发明炉排兼顾优良耐热耐磨耐腐蚀性能，满足了大型机械往复炉的设计要求；本炉排价格较低，能有效地降低垃圾焚烧企业的生产成本，且使用寿命长，因此特别适合我国城市大型垃圾焚烧炉用，能具有极好的推广应用前景。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图1页CN1。
3、02330046A1/1页21一种耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排，其特征在于它含有稀土元素CE，具体组分及其重量百分比计含量为C为0419、SI为1020、MN为1015、P为003、S为003、CR为2528、NI为34、MO为002008、B为01、V为0105、CE为001004、其余为FE及不可避免的微量杂质。2一种耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排的制造方法，其特征在于该制造方法包括如下步骤及其工艺条件步骤一配料按下列具体原料及其重量百分比计配料废A3钢4349、高碳铬铁319、低碳铬铁3044，然后根据合金化学成分进行配料计算，加入34纯NI、117锰铁、0513硅铁70、0307。
4、钒铁50、00501硼铁20、005012钼铁60、0207含CE稀土硅铁合金；步骤二熔炼1依次分步加料第一步将步骤一中所述废A3钢、纯镍、高碳铬铁、低碳铬铁投入中频感应炉，熔炼至原料完全融化；第二步待上述原料完全融化后加入步骤一中所述锰铁、硅铁70、钼铁60、钒铁50、硼铁20；其中所述锰铁和硅铁70各至少预留原料总重量的03；第三步出炉前依次加入第二步中预留的锰铁、硅铁70进行脱氧处理、加入含CE稀土硅铁合金进行变质处理；2熔炼主要参数采用中频感应炉进行熔炼，熔炼温度为16501680，出炉前保温35分钟；步骤三铸造采用砂型铸造进行浇注，钢液出炉温度为16001620。3根据权利要求2所述。
5、的一种耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排的制造方法，其特征在于，所述原料中废A3钢、高碳铬铁与低碳铬铁的加入量为总重量的9293，其余七种原料加入量为总重量的78。权利要求书CN102330036ACN102330046A1/5页3一种耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排及其制造方法技术领域0001本发明涉及炉排及其制造方法，特别是一种适用于城市垃圾焚烧炉的耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排及其制造方法。背景技术0002采用焚烧法来处理固态垃圾是实现其无害化、减量化、资源化的有效手段，在国内外受到了日益广泛的重视。机械往复炉排焚烧炉技术完善可靠，容量大，对垃圾的适应性强，特别适合我国城市生活垃圾高水分。
6、、低热值的特点，因而被广泛使用。炉排是机械往复炉中堆置垃圾并使之充分燃烧的重要部件，炉排的材质对往复炉排的可靠性及燃烧效率有着及其重要的影响，选合适的炉排设备对于垃圾焚烧至关重要。然而，生活垃圾焚烧炉排的工况决定了对炉排的材质要求，例如我国城市生活垃圾水分高、热值低，且垃圾组成中余厨垃圾所占比例高，其焚烧会产生大量的氯化物，对炉排材质提出了耐腐蚀的要求。又如从垃圾焚烧工艺来看，炉排炉主燃区炉排片工作面的温度达到了10001150左右，为保证垃圾的充分稳定燃烧，由炉排底部引入的一次风的燃烧过剩空气系数达1216，垃圾焚烧工艺对炉排材质的抗高温氧化1000以上气氛腐蚀及抗生长性能提出了较高的要求。。
7、另外，从燃烧产物特性来看，垃圾焚烧过程中产生的炉渣是由陶瓷和砖石碎片、石头、玻璃、熔渣、铁和其他金属及可燃物组成的不均匀混合物。其中部分径粒较大的会留在炉排上部，在垃圾焚烧过程中将对炉排片的工作面产生磨损。燃烧产物的特性对适用我国垃圾焚烧工况的炉排材质提出了更高的耐磨性要求。0003目前，用于炉排片的材质有普通耐热铸铁、铝系耐热铸铁、硅系耐热铸铁和铬系耐热铸铁。普通耐热铸铁虽然工艺简单，价格较低，但其不耐热耐热温度仅为200300。铝系耐热铸铁如RQTAL5SI5、RQTAL5SI5MO02和RQTAL22等由于AL的加入使合金具有优良的高温抗氧化性能，但其抗温差性能较差，高温冲击值低，并且A。
8、L很活泼，在合金熔炼过程中很容易烧损，需采用较复杂的熔炼设备和工艺，生产成本高。硅系耐热铸铁耐热温度达不到大型机械往复炉的耐热温度，同时其强度低，脆裂倾向大，在受冲击时极易断裂，寿命短不足4000小时，多用于10T/H的往复炉。铬系耐热铸铁虽然具有良好的抗氧化生长能力，热稳定性好，含铬2535的高铬耐热铸铁能耐1000左右的高温，多用于20T/H的焚烧炉，但是也是不能在满足耐磨性能的同时满足抗高温氯腐蚀。上述炉排片的材质均不适用于城市垃圾焚烧炉的大型机械往复炉，特别是850T/D大型机械往复炉。如何使炉排片的材质兼耐高温、耐磨损和耐腐蚀一直是研究的热点。0004目前，我国城市垃圾焚烧炉炉排仍以。
9、进口为主，国外进口的适用于大型机械往复炉的炉排虽然兼具优良耐热耐磨耐蚀性能，但多为高镍，如德国的NICROFER45TM，其成分为CR2629、NI47、C005012、MN10、SI2530、CU03、AL02、RE005015、P0015、S001，余量为FE，价格昂贵。进口高铬低镍的炉排材质，如20CRNI8，在国内垃圾焚烧工况下运行后常以磨削磨损形式失效。因此，进口大型机械往复炉炉排不仅不完全适用于城市垃圾焚烧炉，而且价格昂贵，炉排片更换费用将直接大大增说明书CN102330036ACN102330046A2/5页4加垃圾焚烧的成本。0005为此急待研制一种兼顾优良耐热耐磨耐腐蚀性能的。
10、适合我国城市大型垃圾焚烧炉用的炉排材质，以降低垃圾焚烧企业的生产成本，进而满足市场需求。发明内容0006本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，通过微量合金化技术并利用稀土元素的特殊作用，设计炉排材质，提供一种适用于城市垃圾焚烧炉的耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排及其制造方法。0007本发明的目的可以通过如下措施来实现0008一种耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排，其特征在于它含有稀土元素CE，具体组分及其重量百分比计含量为C为0419、SI为1020、MN为1015、P为003、S为003、CR为2528、NI为34、MO为002008、B为01、V为0105、CE为001004、其余为F。
11、E及不可避免的微量杂质。0009上述耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉炉排的制造方法，其特征在于该制造方法包括如下步骤及其工艺条件0010步骤一配料0011按下列具体原料及其重量百分比计配料0012废A3钢4349、高碳铬铁319、低碳铬铁3044，然后根据合金化学成分进行配料计算，加入34纯NI、117锰铁、0513硅铁70、0307钒铁50、00501硼铁20、005012钼铁60、0207含CE稀土硅铁合金；0013步骤二熔炼00141依次分步加料0015第一步将步骤一中所述废A3钢、纯镍、高碳铬铁、低碳铬铁投入中频感应炉，熔炼至原料完全融化；0016第二步待上述原料完全融化后加入步骤一中所述。
12、锰铁、硅铁70、钼铁60、钒铁50、硼铁20；其中所述锰铁和硅铁70各至少预留原料总重量的03；0017第三步出炉前依次加入第二步中预留的锰铁、硅铁70进行脱氧处理、加入含CE稀土硅铁合金进行变质处理；00182熔炼主要参数0019采用中频感应炉进行熔炼，熔炼温度为16501680，出炉前保温35分钟；0020步骤三铸造0021采用砂型铸造进行浇注，钢液出炉温度为16001620。0022所述原料中废A3钢、高碳铬铁与低碳铬铁的加入量为总重量的9293，其余七种原料加入量为总重量的78。0023本发明与现有技术相比，具有如下优点00241、本发明通过优化合金成分及配比，并采用合理的熔炼工艺，获。
13、得了奥氏体铁素体双相和奥氏体单相基体的炉排材质，制造出一种兼顾优良耐热耐磨耐腐蚀性能的炉排，其抗拉强度至少达到了550MPA，延伸率至少达到了14，冲击功为498J以上，硬度至少为HRC28，均满足耐热耐磨耐腐蚀大型机械往复炉的设计要求，本炉排特别适用于城市垃圾说明书CN102330036ACN102330046A3/5页5焚烧炉。00252、本发明通过采用微量合金化技术加入了MN、SI、V、B、RE等合金元素，并利用了稀土元素的特殊作用，提高了抗腐蚀性能、细化了晶界的碳化物、净化了晶界同时提高氧化膜与基体的附着力，即进一步提高了炉排的耐热耐磨耐腐蚀性能。00263、本发明通过合金化技术在炉排。
14、合金基体中形成的VC和M23C6高温稳定型碳化物，提高了炉排的耐磨性及高温组织稳定性。00274、本发明制造的耐热耐磨耐腐蚀性能兼顾的炉排，已在大型垃圾焚烧机械往复炉850T/D中连续试用3年以上，远远超过了连续运行8000小时的设计要求。00285、本发明所制造的炉排为进口价格的二分之一左右，有效地降低垃圾焚烧企业的生产成本，且使用寿命长，因此特别适合我国城市大型垃圾焚烧炉用，能具有极好的推广应用前景。附图说明0029图1为实施例一获得的炉排铸件金相图；0030图2为实施例三获得的炉排铸件金相图。具体实施方式0031实施例一0032步骤一配料0033首先用125KG废A3钢作底料，再配78K。
15、G低碳铬铁，35KG高碳铬铁，而后加入10KG纯镍、38KG锰铁、28KG硅铁70、15KG钒铁50、02KG钼铁60、02KG硼铁20、08KG含CE稀土硅铁合金；所述原料中废A3钢含9926的FE、015的SI、022的C、036的MN和约001的杂质；锰铁含752的MN、176的C、198的SI、其余为FE；低碳铬铁含614的CR、024的C、12的SI、其余为FE；高碳铬铁含6175的CR、84的C、其余为FE；其中，所述原料中废A3钢、高碳铬铁与低碳铬铁的加入量为总重量的925，其余七种原料加入量75。0034步骤二熔炼00351依次分步加料0036第一步将步骤一中所述废A3钢、纯镍。
16、、高碳铬铁、低碳铬铁投入中频感应炉，熔炼至原料完全融化；0037第二步待上述原料完全融化后加入锰铁、硅铁70、钼铁60、钒铁50、硼铁20；其中锰铁、硅铁70分别预留08KG；0038第三步出炉前依次加入第二步中预留的剩余的锰铁、硅铁70进行脱氧处理、加入含CE稀土硅铁合金进行变质处理；00392熔炼主要参数0040熔炼在中频感应炉中进行，熔炼温度为16501680，出炉前保温35分钟。0041步骤三铸造0042采用砂型铸造进行浇注，钢液出炉温度为16001620。0043实施例一铸件经ARL4460金属分析仪定量检测分析结果C为165、SI为说明书CN102330036ACN10233004。
17、6A4/5页612、MN为10、P为002、S为001、CR为27、NI为38、MO为002、B为001、V为04，CE为0017，余量为FE及不可避免的微量杂质。炉排铸件金相图如图1所示，表明其组织为奥氏体单相基体上分布着一次碳化物VC及奥氏体晶界上不连续分布的短杆状M23C6高温稳定型碳化物，其抗拉强度达到了550MPA，延伸率达到了14，冲击功为498J，硬度为HRC32，依据GB/T43382006金属材料高温拉伸试验方法测定的在1000的高温抗拉强度达到了176MPA，抗垃圾焚烧气氛腐蚀高温也达到了1000以上。0044实施例二0045步骤一配料0046首先用110KG废A3钢作底料。
18、，再配78KG低碳铬铁，45KG高碳铬铁，而后加入90KG纯镍、33KG锰铁、28KG硅铁70、10KG钒铁50、03KG钼铁60、02KG硼铁20、12KG含CE稀土硅铁合金；所述原料中废A3钢、锰铁、低碳铬铁和高碳铬铁同实施例一所采用的各原料；其中，所述原料中废A3钢、高碳铬铁与低碳铬铁的加入量为总重量的929，其余七种原料加入量71。0047步骤二熔炼00481依次分步加料0049第一步将步骤一中所述废A3钢、纯镍、高碳铬铁、低碳铬铁投入中频感应炉，熔炼至原料完全融化；0050第二步待上述原料完全融化后加入锰铁、硅铁70、钼铁60、钒铁50、硼铁20；其中锰铁、硅铁70分别预留08KG；。
19、0051第三步出炉前依次加入第二步中预留的剩余的锰铁、硅铁70、含CE稀土硅铁合金进行脱氧处理。0052步骤三同实施例一0053实施例二铸件经ARL4460金属分析仪定量检测分析结果C为186、SI为11、MN为10、P为001、S为002、CR为27、NI为30、MO为003、B为0015、V为002、CE为0023，余量为FE及不可避免的微量杂质。0054实施例一铸件经ARL4460金属分析仪定量检测分析结果C为17、SI为12、MN为10、P为002、S为001、CR为27、NI为38、MO为005、B为001、V为04，余量为FE及不可避免的微量杂质。同实施例一比，按本例所制得的炉排提。
20、高了C和含CE稀土硅铁合金的加入量，其金相中的物相组成与实施例一铸件的金相组成相同，但碳化物的含量增多，通过上述所加稀土对碳化物的细化作用，经试用证实本实施例中所获得炉排的耐磨性能有所增加，且炉排的其它力学性能和实施例一相当。0055实施例三0056步骤一配料0057首先用120KG废A3钢作底料，再配110KG低碳铬铁，10KG高碳铬铁，而后加入80KG纯镍、43KG锰铁、33KG硅铁70、10KG钒铁50、03KG钼铁60、025KG硼铁20、15KG含CE稀土硅铁合金；所述原料中废A3钢、锰铁、低碳铬铁和高碳铬铁同实施例一中所采用的各原料；其中，所述原料中废A3钢、高碳铬铁与低碳铬铁的加。
21、入量为总重量的928，其余七种原料加入量72。0058步骤二熔炼说明书CN102330036ACN102330046A5/5页700591依次分步加料0060第一步将步骤一中所述废A3钢、纯镍、高碳铬铁、低碳铬铁投入中频感应炉，熔炼至原料完全融化；0061第二步待上述原料完全融化后加入锰铁、硅铁70、钼铁60、钒铁50、硼铁20；其中锰铁、硅铁70分别留有078KG；0062第三步出炉前依次加入第二步中剩余的锰铁、硅铁70、含CE稀土硅铁合金进行脱氧处理。0063步骤三同实施例一0064实施例三铸件经ARL4460金属分析仪定量检测分析结果C为045、SI为10、MN为13、P为002、S为0007、CR为25、NI为32、MO为004、B为0015、V为011、CE为0032，余量为FE及不可避免的微量杂质。图2为铸件金相图，其组织为铁素体白色部分奥氏体灰色部分双相基体晶内分布的VC晶界分布的不连续的团块状M23C6型碳化物，其常温抗拉强度达到了700MPA，延伸率达到了48，冲击功为1108J，硬度为HRC28，依据GB/T43382006金属材料高温拉伸试验方法测定的在1000的高温强度达到了158MPA，抗垃圾焚烧气氛腐蚀温度达到了1000以上。说明书CN102330036ACN102330046A1/1页8图1图2说明书附图CN102330036A。