[发明专利]低成本耐热镍铬合金及制备方法与其制成的均热炉辊环和炉底辊

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁材料制造领域，具体地指一种低成本耐热镍铬合金及制备方法与其制成的均热炉辊环和炉底辊。

背景技术

薄板坯连铸连轧短流程生产线是当今世界钢铁生产工艺中的一项重大革新技术，它实现了从钢水到成品连续的生产过程，表现在较纯净的炉外精炼钢水技术、无缺陷浇铸的连铸技术、成熟的板材连轧技术以及精确的计算机控制管理技术，而辊底式均热炉补充加热和缓冲等技术问题的成功解决，更是彻底解决了薄板坯生产中常见的连铸机与轧机之间衔接和匹配的问题，所以在世界范围内，连铸连轧短流程生产线渐已成为薄板坯生产的主流技术。由于这项技术具有生产过程紧凑、周期短、成材率高、能耗低、投资少、成本低、经济效益明显等一系列优点，也引起了国内许多钢铁企业的注意，并纷纷引进了该项技术，如武钢引进的CSP（Compact Strip Production，短流程炼钢轧钢）生产线，并已成为国内薄板坯生产的翘楚。

作为国内同行业薄板坯生产的龙头企业，武钢现有的CSP生产线共有两座均热（加热）炉，每座炉内有近200根均热炉炉底辊，每根均热炉炉底辊身上共有4圈耐热均热炉辊环，工作中均热炉辊环要承受加热炉内1150～1250℃的高温，并且这些均热炉辊环都是通过两个焊接脚将其直接焊接在中空辊轴侧壁上，而两个焊接脚的面积只有均热炉辊环表面积的五分之一，散热性不好，致使均热炉辊环成为整个加热炉机械设备中工作条件最为恶劣、也最易损坏的构件，这就要求均热炉辊环具备较高的抗氧化性和高温强度。在此情况下，均热炉辊环寿命多为1年半至2年左右，需求量极大。为了提高寿命，现有的CSP生产线采用钴基合金制造耐热均热炉辊环，（如一件公开号为CN102345037A、发明名称为“水冷炉辊辊环材料的制造方法”的中国专利申请公开了一种钴基合金，主要成分为：Co：49.36%，Cr：28%，C：0.22%，Si：1.4%，Mn：0.9%，余量为Fe和其他不可避免的杂质），希望利用钴基合金的高抗氧化性来满足工作要求，这虽然满足了部分使用要求，但钴是战略物资，不仅价格极为昂贵，而且由于国内生产能力不足，需要从国外大量进口，占用了大量的外汇，同时，高温性能仍显不足，亟待改善。对国内各薄板坯生产企业而言，为了打破国外的技术封锁，服务于国家进口替代战略，优化均热炉炉底辊的辊环材料及结构，研发满足大规模商业化的均热炉辊环及均热炉炉底辊制造技术已成为肩负的历史使命。

不仅钢铁企业轧钢生产线需要在加热炉内垫块和运送钢坯的均热炉炉底辊上大量用到高温合金，其他冶金或石化行业也都需要用到大量抗高温氧化性能优良的合金材料。目前国内用到的这类高温合金材料大都采用高合金铸钢制造，然而这些材料只能满足低于1150℃的生产环境。所以，急需研制一种成本低廉且高温性能优良的新材料，以满足工作温度达到1250℃左右的生产线之需。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种耐高温、抗氧化性能好、成本低廉且综合效能优良的低成本耐热镍铬合金及制备方法与其制成的均热炉辊环和炉底辊。

为实现上述目的，本发明所设计的低成本耐热镍铬合金，该镍铬合金各化学成分的重量百分比为：Ni：50～55%，Cr：25～28%，C：0.3～0.4%，Si：1.0～2.0%，Mn：1.0～1.5%，Mo：0.5～0.8%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

作为优选方案，该镍铬合金中各化学成分的重量百分比为：Ni：52%，Cr：25%，C：0.3%，Si：1.5%，Mn：1.0%，Mo：0.6%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所设计低成本耐热镍铬合金的制备方法，包括以下步骤：1）向感应电炉加入按上述重量百分比配好的镍、铁、铬、钼原料，熔化为镍铬合金熔体；2）将镍铬合金熔体过热到1550～1650℃，再加入按上述重量百分比配好的硅、锰原料，进行脱氧处理，除去表面熔渣之后，再将镍铬合金熔体的温度调到1500～1550℃进行精炼；3）除去精炼过的镍铬合金熔体表面熔渣，然后浇入铸模，浇注温度为1460～1520℃，得到耐热镍铬合金铸件。

作为优选方案，所述步骤2）中，控制镍铬合金熔体的过热温度为1580～1620℃，控制镍铬合金熔体的精炼温度为1520～1540℃。

进一步地，所述步骤3）中，控制浇注温度为1480～1500℃。

本发明所设计的采用低成本耐热镍铬合金制成的均热炉辊环，该辊环呈剖分组合式结构，包括多块用于围合成圆圈的扇形辊环分节，所述扇形辊环分节的内侧设置U形插槽，所述U形插槽的两边设置有销孔。