燒結塊支架、堆焊用焊絲和堆焊金屬的製作方法
2023-06-15 03:03:21
專利名稱：燒結塊支架、堆焊用焊絲和堆焊金屬的製作方法
技術領域：
本發明涉及在製造燒結礦的下方吸引式燒結機中使用的燒結塊支架、在形成該燒結塊支架(燒結塊支持架)的堆焊部時使用的堆焊用焊絲和堆焊金屬(Overlay weldingmetal)。
背景技術：
以往，作為向煉鐵廠的高爐投入的原料，可使用將由粉狀鐵礦石等的含鐵原料、石灰石等的輔助原料、焦炭粉等的固體燃料構成的燒結原料燒結而成的燒結礦。作為製造該燒結礦的手段，採用了下方吸引式燒結機，其是將燒結原料裝載於燒結臺車，對其表層中的固體燃料進行點火，一邊移送燒結臺車，一邊從燒結臺車的下方吸引，由此使燒結臺車內的 原料填充層的燃燒點移動，從而進行原料的燒成，生成燒結塊(燒結餅=Sinter cake)。在此，在上述的下方吸引式燒結機中，在進行燒結臺車內的原料填充層的燒結的過程中，由於在上部側生成的燒結塊的自重，位於其下方側的位置的燒結原料被壓縮，體積密度變高，因此存在通氣性降低、不能夠高效地進行燒結的問題。專利文獻I曾提出了下述技術在燒結臺車上配置與行進方向平行的截面形成為大致梯形板狀的燒結塊支架，在填充到燒結臺車中的燒結原料填充層的燒結過程中支持(支撐)在上部側形成的燒結塊，由此確保下部側的原料填充層內的通氣性。該燒結塊支架，會因將燒結原料裝入臺車時的衝擊、摩擦和將燒結完成後的燒結塊向燒結臺車外部排出(排礦)時的摩擦而損耗。另外，在上述的燒結機中，燒結時加熱溫度變為120(Tl40(TC的非常高的溫度，其後被空冷，因此有燒結塊支架產生由熱應變所引起的裂紋之虞。而且已知在燒結機內成為高溫的氧化、硫化氣氛。因此，燒結塊支架需要在高溫氣氛下確保耐磨損性、耐裂紋性和耐腐蝕性。因此，在專利文獻2 4中，提出了以下的技術。專利文獻2曾提出了採用特殊鑄鋼以一體鑄造部件的形式製造燒結塊支架的方案。專利文獻3曾提出了將分開地製作出的下部臺座部和上部葉片部接合了的結構，對上部葉片部的稜線部和側面部實施堆焊的方案。專利文獻4曾提出了對燒結塊支架的上部葉片部的側面等實施減薄(減少壁厚)力口工，並對該減薄了的部分實施堆焊的方案。現有技術文獻專利文獻I :日本特開平06-147765號公報專利文獻2 :日本特開平09-041098號公報專利文獻3 :日本特開2002-013876號公報專利文獻4 :日本特開2006-118769號公報
發明內容
專利文獻2所記載的燒結塊支架是特殊鑄鋼製的，一體成形出燒結塊支架整體。因此，燒結塊支架的製造成本大幅度地增大。另外，該特殊鑄鋼是碳含量約為O. 3質量％、鉻含量約為13質量％的鑄鋼，在120(Tl400°C的高溫氣氛下的耐磨損性、耐裂紋性和耐腐蝕性等不充分。另外，由於燒結塊支架是上述特殊鑄鋼的一體成形品，因此即使是上部的不均勻磨損也需要更換整體，缺乏維修性，成本也高。另外，專利文獻3、4所記載的燒結塊支架在上部的不均勻磨損的部分堆焊了耐磨損性材料，因此即使磨損，只要再次堆焊即可，改善了維修性。但是，用於堆焊的材料的Cr含量多，在高溫下脆化，耐裂紋性大大降低。因此，在高溫下的耐磨損性、耐裂紋性和耐腐蝕性等不充分，不能夠謀求燒結塊支架的大幅度的壽命延長。本發明是鑑於上述的狀況完成的，其目的是得到在燒結礦加熱溫度1200°C 1400°C的高溫氣氛下的耐磨損性、耐裂紋性和對於高溫氧化·硫化氣氛的耐腐蝕性優異的燒結塊支架。此外，其目的還在於得到被用於該燒結塊支架的堆焊部的堆焊用焊絲和堆焊金屬。本發明者們為了解決上述課題反覆專心研討的結果發現減少成為高溫脆化的起 因的Cr，並且適度地具有對耐磨損性重要的Cr碳化物的堆焊金屬。Cr改善耐高溫氧化性，其碳化物改善耐磨損性。而另一方面，未碳化完的Cr固溶在金屬中，成為高溫脆化的原因。因此，發現了將C含量、Cr含量等適當化了的堆焊金屬。發現了通過將該堆焊金屬應用於專利文獻4所記載的燒結塊支架，可得到在燒結礦加熱溫度1200°C 1400°C的高溫氣氛下的耐磨損性、耐裂紋性和對於高溫氧化·硫化氣氛的耐腐蝕性優異的燒結塊支架。本發明是基於這些見解完成的，其要旨如下。(I)本發明涉及的燒結塊支架，是配置在製造燒結礦的下方吸引式燒結機(下吸式燒結機，downward suction sintering machine)的燒結臺車(sintering pallet)上的燒結塊支架，其特徵在於，具有載置於上述燒結臺車上的臺座部和從該臺座部朝向上方延伸設置的葉片(blade)部，在上述葉片部的至少上緣部或者側面部的上部設置有堆焊部，構成該堆焊部的堆焊金屬具有下述組成含有C :3. O質量％ 5. O質量％、Si :0. 8質量9Γ2. O質量％、Cr 10質量9Γ15質量％、Mo 7質量°/Γ Ο質量％，其餘量由Fe和不可避免的雜質組成。(2)上述(I)的燒結塊支架，其特徵在於，上述堆焊部形成於從上述燒結塊支架的至少上緣部或側面上部的表面減薄了 2mnTl0mm的部分的部分上。(3)另外，上述(I)或(2)的燒結塊支架，其特徵在於，上述堆焊部以消滅上述燒結塊支架的減薄了的部分的方式形成。(4)進而，上述(I) (3)的任一項的燒結塊支架，其特徵在於，上述堆焊部的從上述燒結塊支架頂上部算起的距離，與燒結臺車行進方向前側相比，在行進方向後側較長。(5)本發明涉及的堆焊用焊絲，是在形成燒結塊支架的堆焊部時使用的堆焊用焊絲，其特徵在於，具有下述組成含有C :3. 3質量9Γ5. 5質量％、Si :0. 9質量°/Γ2. 2質量％、Cr 11質量°/Γ 7質量％、Mo 8質量°/Γ 1質量％,其餘量由Fe和不可避免的雜質組成。(6)本發明涉及的堆焊金屬，是燒結塊支架的堆焊部所使用的堆焊金屬，其特徵在於，具有下述組成含有C :3. O質量9Γ5. O質量％、Si :0. 8質量9Γ2. O質量％、Cr : 10質量％"15質量％、1/
如上述那樣，根據本發明，可以得到在1200°C 1400°C的高溫氣氛下的耐磨損性、耐裂紋性和對於高溫氧化·硫化氣氛的耐腐蝕性優異的燒結塊支架，能夠大幅度地延長燒結塊支架的壽命。
圖I是作為本發明的一實施方式的燒結塊支架的立體圖。圖2是圖I所示的燒結塊支架的主視圖。圖3是圖2中的X-X截面向視圖。圖4是表示在圖I的燒結塊支架中形成堆焊部之前的狀態的立體圖。圖5是作為本發明的另一實施方式的燒結塊支架的主視圖。
圖6是作為本發明的另一實施方式的燒結塊支架的主視圖。
具體實施例方式以下，對於作為本發明的一實施方式的燒結塊支架、堆焊用焊絲和堆焊金屬，參照圖廣圖4進行說明。燒結塊支架10配置在製造作為向高爐投入的原料的的燒結礦的下方吸引式燒結機的燒結臺車上。在燒結過程中，燒結塊支架10是用於支持在原料填充層上部側生成的燒結塊(燒結餅)，維持燒結原料填充層下部側的通氣性的構件。該燒結塊支架10，如圖f圖3所示，具備固定在燒結臺車上的臺座部11、和從該臺座部11朝向上方延伸設置的葉片主體16。並且，葉片主體16的上緣部和側面上部進行減薄(剝皮)以使得將表面切削f 5mm的深度，向該減薄部提供堆焊部。將該葉片主體16和堆焊部18總稱為葉片部15。再者，在圖I和圖3中，在葉片部15的下端部所表示的箭頭Y，表示在燒結機內的燒結塊支架10和燒結臺車的行進方向。臺座部11由例如不鏽鑄鋼(SCS2 JIS 5121中規定的馬氏體系不鏽鋼)、奧氏體系鑄鋼、或鐵素體系與奧氏體系的雙相系鑄鋼構成，在下部設置有用於安裝於燒結臺車的安裝部12。在本實施方式中，臺座部11的高度H2被設定在120mm彡H2 ( 130mm的範圍內。從使排礦性良好的觀點出發，葉片部15相對於臺車的行進方向形成為側視大致梯形，具備葉片主體16、和形成於該葉片主體16的上緣部(梯形的上邊部和斜邊部)以及梯形面的上部的堆焊部18。另外，從使排礦性良好的觀點出發，葉片部15的厚度方向的截面優選為板厚從下向上變薄的錐形。在此，在本實施方式中，葉片部15的高度Hl被設定在300mm彡Hl ( 450mm的範圍內，葉片部15的厚度T被設定在30mm彡T彡70mm的範圍內。葉片主體16與臺座部11同樣地由例如不鏽鑄鋼(SCS2)、奧氏體系鑄鋼、或鐵素體系與奧氏體系的雙相系鑄鋼構成，在本實施方式中，與臺座部11 一體成形。在該葉片主體16的上緣部(梯形的上邊部和斜邊部)和梯形面的表層部，如圖4所示，形成有切削了表層的減薄部(剝皮)17。再者，在本實施方式中，梯形面側的減薄部17形成為與燒結塊支架10的行進方向前方(箭頭Y前方方向)側部分相比，後方(箭頭Y後方方向)側部分的面積大。另外，實施堆焊，從而形成有堆焊部18，使得填埋該減薄部17。堆焊部18，如圖2和圖3所示，通過對上述的減薄部17採用含有堆焊金屬的堆焊用焊絲實施堆焊來形成。在此，葉片部15的上緣部(梯形的上邊部和斜邊部)側的減薄部17的堆焊部18的厚度tl被設定在大致相當於減薄部17的單側的深度的2mm < tl< 4mm的範圍內。另外，梯形面表層部側的減薄部17的堆焊部18的厚度t2被設定在大致相當於減薄部17的單側的深度的2mm彡t2彡4mm的範圍內。該堆焊部18，是燒成中的被加熱了的燒結礦(燒結塊)直接接觸的部分，而且也是所排出的燒結礦碰撞的部分。因此，為了得到作為本發明要解決的課題的、在溫度1200°C 1400°C的高溫氣氛下的耐磨損性、耐裂紋性和對於高溫氧化·硫化氣氛的耐腐蝕性優異的燒結塊支架，成為最重要的部分。發現了 為了使該堆焊部18具有耐磨損性、耐裂紋性和對於高溫氧化·硫化氣氛的耐腐蝕性，需要構成堆焊部的焊縫金屬(以下稱為堆焊金屬)設定為如下的組成。即為下述組成含有C :3. O質量% 5. O質量％、Si :0. 8質量% 2· O質量％、Cr 10質量°/Γ 5質量％、Mo 7質量°/Γ Ο質量％,其餘量由Fe和不可避免的雜質組成。
以下，對於如上述那樣限定堆焊金屬的組成的理由進行說明(以下，只要沒有特別說明，成分含量就是指質量％)。(C:碳)C是具有與Cr等結合形成碳化物，使高溫強度、耐磨損性提高的作用的元素。在此，C的含量低於3. 0%時，不能夠充分地生成碳化物，不能夠充分獲得上述的作用效果。另一方面，如果C的含量超過5. 0%，則碳化物過量地存在，有堆焊部18從葉片主體16剝離之虞。從這樣的理由來看，將C的含量設定為3.09Γ5.0%。為了切實地得到效果，優選設定為3. 39Γ4. 7%，更優選設定為3. 59Γ4. 5%。(Si :娃)Si是對實施堆焊時的脫氧有效的元素。另外，具有使高溫氣氛下的耐氧化性提高的作用。在此，Si的含量低於O. 8%時，不能夠充分獲得上述的作用效果。另一方面，如果Si的含量超過2. 0%，則有堆焊部18的韌性降低之虞。從這樣的理由出發，將Si的含量設定為O. 8% 2. 0%。為了切實地得到效果，優選設定為I. 0% 1· 8%，更優選設定為I. 2% 1· 6%O(Cr :鉻)Cr是具有與碳結合生成高硬度的Cr碳化物，使耐磨損性和高溫強度提高的作用的元素。另外，具有使耐腐蝕性提高的作用。在此，Cr的含量低於10%時，不能夠充分地生成Cr碳化物，不能夠充分獲得上述的作用效果。另一方面，如果Cr的含量超過15%，則Cr碳化物過量地存在，有堆焊部18脆化、耐裂紋性大大降低之虞。從這樣的理由出發，將Cr的含量設定為109Γ15%。為了切實地得到效果，優選設定為10. 5% 14· 5%，更優選設定為11. 0% 14· 0%。(Mo :鑰)Mo是具有固溶於堆焊金屬的基體內，使強度、耐磨損性、韌性提高的作用的元素。在此，Mo的含量低於7%時，不能夠充分獲得上述的作用效果。另一方面，即使Mo的含量超過10%，上述的作用效果也不會提高。
從這樣的理由出發，將Mo的含量設定為79TlO%。為了切實地得到效果，優選設定為7. 59Γ9. 5%,更優選設定為8. 09Γ9. 0%。再者，作為不可避免的雜質，可舉出P、S等。這些不可避免的雜質優選總量為
O.06%以下。如上述那樣，構成本發明的燒結塊支架的葉片主體可使用例如不鏽鑄鋼(SCS2:JIS 5121中規定的馬氏體不鏽鋼)、奧氏體系鑄鋼、或鐵素 體系與奧氏體系的雙相系鑄鋼。在本發明中，為了通過堆焊在葉片主體的減薄部形成具有上述的成分組成的堆焊金屬，需要考慮焊接時的來自葉片主體的成分稀釋。葉片主體的材料，如上述那樣，實際使用了不鏽鑄鋼、奧氏體系鑄鋼、或鐵素體-奧氏體雙相系鑄鋼等。本發明人等考慮了上述的各種各樣的種類的葉片材料後發現堆焊用焊絲的成分組成可設為含有C :3. 39Γ5. 5%、
Si:0. 99Γ2. 2%、Cr :11°/Γ 7%、Μο :8°/Γ 1%，其餘量為Fe和不可避免的雜質。堆焊用焊絲的各成分元素的限定理由，與上述堆焊金屬的成分元素相同。但是，為了切實地得到其效果，優選設定為C 3. 5% 5. 2%、Si 1. 1% 2. 0%、Cr 12% 16%、Mo 8. 5% 10· 5%，進一步優選設定為C :3. 8% 5. 0%、Si 1. 3% 1· 8%、Cr :13% 15%、Mo :8. 59Γ10. 5%。如以上說明那樣，根據本實施方式涉及的燒結塊支架10、堆焊用焊絲和堆焊金屬，在葉片部15的上緣部和側面的梯形面的表層部形成堆焊部18，因此燒結時的加熱溫度為120(Tl40(rC的高溫氣氛下的耐磨損性、耐裂紋性和耐腐蝕性優異。因此，可以抑制葉片部15的早期劣化，能夠大幅度地延長該燒結塊支架10的使用壽命。另外，在本實施方式中，在葉片主體16的上緣部和側面上部形成減薄部17，並以填埋此處的方式形成堆焊部18。因此，堆焊部18不會從架子突出，可以將燒結塊順利地排出。此外，燒結塊支架的側面(梯形面側)的減薄部17被形成為與燒結塊支架10的行進方向前方側部分相比，行進方向後方側部分的面積較大，並與其對應地形成堆焊部18。在此，在將燒結塊排出時，燒結塊支架10的行進方向後方側部分與燒結塊長時間地滑動接觸。因此，通過以行進方向後方側部分的堆焊部18的面積變大的方式構成，能夠切實地抑制燒結塊支架10的磨損。燒結塊支架側面的減薄部分的形狀(相當於圖2的陰影部分)不特別限定。例如，如圖2所示，可以為行進方向前方側部分的從側面梯形形狀的上邊算起的減薄寬度b比行進方向後方側部分的從側面梯形形狀的上邊算起的減薄寬度a短(a > b )的階梯狀的形狀。另外，也可以為如圖6那樣隨著趨向後方而變寬的形狀。當然，如圖5那樣從側面梯形形狀的上邊算起的減薄寬度為一定也無妨，但是如果考慮實際操作中的磨損形態，則優選使後方的減薄寬度比前方增大。以上，對於作為本發明的實施方式的燒結塊支架、堆焊用焊絲和堆焊金屬進行了說明，但本發明不限於此，可以在不脫離本發明的技術思想的範圍適當變更。例如，燒結塊支架上的堆焊部的形狀，並不限於本實施方式中所示出的形狀，例如也可以是如圖5和圖6所示那樣在從臺座部111、211向上方延伸設置的葉片主體116、216上形成了堆焊部118、218的燒結塊支架110、210。另外，作為將臺座部和葉片主體一體成形了的製品進行了說明，但不限於此，也可以採用分開地製作臺座部和葉片主體，並將它們接合的結構。此外，臺座部的安裝部的結構不限於本實施方式，也可以對應於燒結臺車等的結構來適當設計變更。實施例以下，對於為了確認本發明的效果而實施的確認實驗的結果進行說明。對圖4所示的葉片主體的減薄部進行了堆焊。葉片是SCS2制的，其成分規格是C 0. 16 O. 24%、Si :約 I. 50%、Mn :約 I. 00%、P :約 O. 040%、S :約 O. 040%、Cr 11. 50 14· 00%。考慮焊接後的成分稀釋，堆焊焊絲使用調整了 C、Si、Cr、Mo的含量的焊絲。將對葉片堆焊後的焊縫金屬的成分組成示於表I。堆焊部的成分組成，從堆焊部的表面切削f 2mm的範圍來分析該切屑。(是將切屑在坩堝中加熱、熔化，使產生的氣體在氧氣流中燃燒，利用非分散紅外線檢測器測定成分。另外，C以外的成分，通過切屑的化學分析來測定。將利用以往使用的堆焊焊絲進行堆焊得到的堆焊金屬的組成作為「以往例」。 表I (質量 ％)
I C I Si I Cr I Mo I其他
Nb: I
以往例5.5I SOS W: 4
V: 0.5
比較例 I__6__IA__13__8__-_
比較例 2__2__IA__13__8__-_
比較例343138-
比較例440.5138-
比較例541.498-
比較例 6__4__L4__16__8__-_
比較例 7__4__L4__13__6__-_
本發明例 I__5__IA__13__8__-_
本發明例 2__3__IA__13__8__二_
本發明例 3__4__2__13__8__-_
本發明例440.8138-
本發明例 5__4__L4__10__8__-_
本發明例641.4158-
本發明例 7__4__IA__13__7__-_
本發明例 8__4__L4__13__10__-_
本發明例 9__4__L4__13__8__-_在圖I 圖3中，葉片部的高度Hl為300mm，厚度T為40mm，臺座部的高度H2為125mm。葉片部的上緣部(梯形側面的上邊部和斜邊部)側的減薄部17的堆焊部的厚度(大致相當於減薄部的深度)tl為3. Omm,梯形面表層部側的減薄部17的堆焊部的厚度(大致相當於減薄部的深度)t2為3. 0mm。另外，在圖2中，堆焊部的各尺寸為a = 150mm,b =200mm、c = 20mmo
將這樣得到的燒結塊支架配置在燒結臺車寬度為5m、有效面積為660m2的下方吸引式燒結機的燒結臺車上。並且，在燒結原料厚度700_、燒結臺車速度4m/分鐘的條件下進行操作，每隔3個月對於由磨損和腐蝕造成的損耗狀況、裂紋的產生狀況進行確認。將評價結果示於表2。表權利要求
1.一種燒結塊支架，是配置在製造燒結礦的下方吸引式燒結機的燒結臺車上的燒結塊支架，其特徵在於， 在所述燒結塊支架的至少上緣部或者側面上部設置有堆焊部， 構成該堆焊部的堆焊金屬具有下述組成含有C :3. O質量％ 5. O質量％、Si :0. 8質量％ 2. O質量％、Cr 10質量％ 15質量％、Mo 7質量％ 10質量％，其餘量由Fe和不可避免的雜質組成。
2.根據權利要求I所述的燒結塊支架，其特徵在於，所述堆焊部形成於從所述燒結塊支架的至少上緣部或側面上部的表面減薄了 2mnTl0mm的部分的部分上。
3.根據權利要求I或2所述的燒結塊支架，其特徵在於，所述堆焊部以消滅所述燒結塊支架的減薄了的部分的方式形成。
4.根據權利要求I或2所述的燒結塊支架，其特徵在於，所述堆焊部的從所述燒結塊支架頂上部算起的距離，與燒結臺車行進方向前側相比，在行進方向後側較長。
5.一種堆焊用焊絲，是在進行燒結塊支架的堆焊時使用的堆焊用焊絲，其特徵在於，具備具有下述組成的堆焊金屬含有C :3. 3質量％ 5. 5質量％、Si :0. 9質量9Γ2. 2質量％、Cr 11質量°/Γ 7質量％、Mo 8質量°/Γ 1質量％,其餘量由Fe和不可避免的雜質組成。
6.一種堆焊金屬，是在進行燒結塊支架的堆焊時所使用的堆焊金屬，其特徵在於，具有下述組成含有C :3. O質量％ 5. O質量％、Si 0. 8質量9Γ2. O質量％、Cr 10質量％ 15質量％、Mo 7質量°/Γ Ο質量％,其餘量由Fe和不可避免的雜質組成。
全文摘要
本發明的目的是得到在燒結礦加熱溫度1200℃~1400℃的高溫氣氛下的耐磨損性、耐裂紋性和對於高溫氧化·硫化氣氛的耐腐蝕性優異的燒結塊支架。為此，本發明涉及的燒結塊支架，是配置在製造燒結礦的下方吸引式燒結機的燒結臺車上的燒結塊支架(10)，其特徵在於，具有載置於所述燒結臺車上的臺座部(11)和從該臺座部(11)朝向上方延伸設置的葉片部(15)，在葉片部(15)的至少上緣部設置有堆焊部(18)，構成該堆焊部(18)的堆焊用金屬具有下述組成含有C3.0質量%～5.0質量%、Si0.8質量%~2.0質量%、Cr10質量%~15質量%、Mo7質量%~10質量%，其餘量由Fe和不可避免的雜質組成。
文檔編號B23K35/30GK102821909SQ20118001481
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月18日 優先權日2010年3月19日
發明者濱谷秀樹, 佐藤洋之, 柚木山誠, 藤井弘和 申請人:新日本制鐵株式會社, 特殊電極株式會社