一種耐磨高錳合金鋼的熔煉工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐磨高錳合金鋼的熔煉工藝,涉及高錳合金鋼的熔煉技術(shù)領(lǐng)域,本發(fā)明將熔煉爐抽真空后通入惰性氣體保護氣對合金進行熔煉,然后通過多步升溫保溫對合金進行純化、細化,這樣使得熔煉時無需使用損耗性試劑覆蓋劑,節(jié)約了能源,因此錳鐵燒損少,形成的氧化錳渣少;且高錳合金化學(xué)成分均勻,合金成型后的晶粒尺寸小,使得合金鋼兼具高硬度、高韌性和高強度,延長了耐磨合金鋼的使用壽命。
【專利說明】
一種耐磨高錳合金鋼的熔煉工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高錳合金鋼的熔煉技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種耐磨高錳合金鋼的熔煉工
-H-
O
【背景技術(shù)】
[0002]磨損是材料失效的三大形式之一,所造成的經(jīng)濟損失十分顯著。根據(jù)工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,鑄造耐磨材料常用于沖擊磨料磨損、高應(yīng)力碾壓磨料磨損、低應(yīng)力沖刷磨料磨損、粘著磨損、高溫磨料磨損和腐蝕磨料磨損等工況,對耐磨材料的性能要求也表現(xiàn)為硬度高、強度高和韌性高,其中良好的硬韌性匹配結(jié)合最為行業(yè)青睞。
[0003]尚猛鋼系奧氏體耐磨鋼,其基體具有一般材料很難達到的尚塑尚初性,尚猛鋼鑄件經(jīng)常被用作一些耐磨耐損耐沖擊的機械零部件。傳統(tǒng)的工藝對普通民用高錳鋼的熔煉和鑄造基本能滿足要求,民用高錳鋼鑄件都是在粗糙的環(huán)境中工作,如破碎機、履帶等,因而對鑄件的表面及內(nèi)在缺陷要求不高。但在航空零件的制造中,使用上述工藝就難以鑄造出能滿足我國航空工業(yè)有關(guān)結(jié)構(gòu)鋼熔模鑄件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求,目測和熒光檢查時大多存在表面凹下缺陷、夾渣及裂紋現(xiàn)象,不能滿足高質(zhì)量要求的航空零件使用要求。
[0004]分析出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因,在高錳鋼的熔煉中,鋼液中的自由氧與錳、鐵和碳元素結(jié)合生成氧化錳、氧化鐵和一氧化碳、二氧化碳氣體,氣體逸出鋼液,氧化鐵在1420 0C時即可溶解,F(xiàn)e元素被鋼液中的C和Mn所取代還原,因而鋼液中的氧化物大都是氧化錳,氧化錳是一種密度大,分解溫度高(約1650°C),不易清除的氧化渣,傳統(tǒng)工藝要求對鋼液要充分攪拌,必然會增加鋼液中的自由氧,而導(dǎo)致更多地氧化錳渣形成。眾所周知的是鋼液中的含渣量是影響鑄件質(zhì)量的重要原因,因此盡可能的減少鋼液中氧化錳渣的含量是提高高錳鋼鑄件質(zhì)量的有效途徑。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種耐磨高錳合金鋼的熔煉工藝,降低了錳渣的含量,使得錳合金鋼兼具高硬度、高韌性和高強度,延長了耐磨合金鋼的使用壽命。
[0006]為實現(xiàn)以上目的,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]—種高錳合金鋼的熔煉工藝,包括以下步驟:
[0008](I)將生鐵、廢鋼、鉬鐵、鎳鐵、釩鐵、錳鐵酸洗I?3min,然后用流水沖凈,晾干后置于坩禍中,然后將坩禍置于熔煉爐的感應(yīng)圈中;
[0009](2)將熔煉爐抽真空,使得熔煉爐內(nèi)的壓力為0.89?I.89Pa,然后通入惰性氣體;
[0010](3)將真空熔煉爐升溫至260?280°C預(yù)熱40?60min,調(diào)節(jié)熔煉爐的功率為65?75kW,將熔煉爐的溫度升至760?810°C,并保溫10?12min,再將熔煉爐的功率調(diào)節(jié)為95?100kW,將熔煉爐的溫度升至1020?1070°C,至爐料完全融化,加入鉻鐵靜置;
[0011](4)再將熔煉爐升溫至1580?1620°C,利用電磁攪拌使返回料合金中低熔點的雜質(zhì)元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮,將部分夾雜物粘附到坩禍壁上,使鋼水得到凈化,再加入脫氧劑進行脫氧,然后扒渣、調(diào)整碳、鐵、錳、硅、鉬、鎳、釩、鉻、磷、硫的含量,然后加入孕育劑,靜置2?6min;
[0012](5)將熔液從熔煉爐中倒出,保留爐底20?25cm的熔液,繼續(xù)下一爐的熔煉生產(chǎn)。
[0013]優(yōu)選的,所述高錳合金鋼的成分如下:碳1.05?1.23%、錳15.6?18.3%、硅2.5?3.4%、鉬0.2?0.5 %、鎳0.02?0.1 %、釩0.12?0.18 %、鉻 1.5?1.8%、磷〈0.03%、硫〈
0.03%,余量為鐵。
[0014]優(yōu)選的,所述高錳合金鋼的成分如下:碳1.18?1.21%、錳16.5?17.2%、硅2.5?2.8%、鉬0.2?0.3%、鎳 0.05?0.08%、釩 0.14?0.16 %、鉻 1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈
0.03%,余量為鐵。
[0015]優(yōu)選的,所述脫氧劑為硅鍶鋇合金,其按質(zhì)量百分比計含S1: 55 %?65 %、Ca: 15 %?28%、Ba:12% ?25%。
[0016]優(yōu)選的,所述坩禍為剛玉坩禍。
[0017]優(yōu)選的,所述孕育劑為稀土元素RE中的一種或多種。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的高錳鋼熔煉方法,雖然錳鐵在爐內(nèi)熔煉的時間較長,在惰性氣體的保護下,無需損耗性試劑覆蓋劑的使用,節(jié)約了能源,使錳鐵處在嚴格的與氧隔離狀態(tài)下,因此錳鐵反而比現(xiàn)有工藝燒損少,形成的氧化錳渣也少;同時,電磁攪拌實現(xiàn)了各合金元素之間的均勻融合,使高錳合金趨于均勻狀態(tài),避免出現(xiàn)合金化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象,極大的降低了錳燒損現(xiàn)象,本發(fā)明的熔煉方法還降低了合金成型后的晶粒尺寸,使得合金鋼兼具高硬度、高韌性和高強度,延長了耐磨合金鋼的使用壽命。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實施例,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020]實施例1:
[0021]—種高錳合金鋼的熔煉工藝,包括以下步驟:
[0022](I)將生鐵、廢鋼、鉬鐵、鎳鐵、釩鐵、錳鐵酸洗I?3min,然后用流水沖凈,晾干后置于剛玉坩禍中,然后將剛玉坩禍置于熔煉爐的感應(yīng)圈中;
[0023](2)將熔煉爐抽真空,使得熔煉爐內(nèi)的壓力為1.89Pa,然后通入惰性氣體;
[0024](3)將真空熔煉爐升溫至270°C預(yù)熱60min,調(diào)節(jié)熔煉爐的功率為65kW,將熔煉爐的溫度升至7800C,并保溫10?12min,再將熔煉爐的功率調(diào)節(jié)為95?100kW,將熔煉爐的溫度升至1040 V,至爐料完全融化,加入鉻鐵靜置;
[0025](4)再將熔煉爐升溫至1620°C,利用電磁攪拌使返回料合金中低熔點的雜質(zhì)元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮,將部分夾雜物粘附到坩禍壁上,使鋼水得到凈化,再加入硅鍶鋇合金(Si: 55%、Ca: 20%、Ba: 25% )進行脫氧,然后扒渣、調(diào)整成分至碳1.18?1.21%、錳16.5?17.2%、硅2.5?2.8%、鉬0.2?0.3%、鎳 0.05?0.08%、釩 0.14?
0.16%、鉻1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%,余量為鐵,然后加入稀土金屬鈮,靜置2?6min;
[0026](5)將熔液從熔煉爐中倒出,保留爐底20?25cm的熔液,繼續(xù)下一爐的熔煉生產(chǎn)。
[0027]實施例2:
[0028]—種高錳合金鋼的熔煉工藝,包括以下步驟:
[0029](I)將生鐵、廢鋼、鉬鐵、鎳鐵、釩鐵、錳鐵酸洗I?3min,然后用流水沖凈,晾干后置于剛玉坩禍中,然后將剛玉坩禍置于熔煉爐的感應(yīng)圈中;
[0030](2)將熔煉爐抽真空,使得熔煉爐內(nèi)的壓力為1.2Pa,然后通入惰性氣體;
[0031](3)將真空熔煉爐升溫至2600°C預(yù)熱60min,調(diào)節(jié)熔煉爐的功率為75kW,將熔煉爐的溫度升至810°C,并保溫10?12min,再將熔煉爐的功率調(diào)節(jié)為95?100kW,將熔煉爐的溫度升至1020 V,至爐料完全融化,加入鉻鐵靜置;
[0032](4)再將熔煉爐升溫至1620°C,利用電磁攪拌使返回料合金中低熔點的雜質(zhì)元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮,將部分夾雜物粘附到坩禍壁上,使鋼水得到凈化,再加入硅鍶鋇合金(S1: 65%、Ca: 23%、Ba: 12%)進行脫氧,然后扒渣、調(diào)整成分至碳1.05?I.18%、錳17.5?18.3%、硅2.5?2.8%、鉬0.32?0.5%、鎳0.02?0.05%、釩0.12?
0.16%、鉻1.5?1.7%、磷〈0.03%、硫〈0.03%,余量為鐵,然后加入孕育劑,靜置2?6min;
[0033](5)將熔液從熔煉爐中倒出,保留爐底20?25cm的熔液,繼續(xù)下一爐的熔煉生產(chǎn)。
[0034]實施例3:
[0035]—種高錳合金鋼的熔煉工藝,包括以下步驟:
[0036](I)將生鐵、廢鋼、鉬鐵、鎳鐵、釩鐵、錳鐵酸洗I?3min,然后用流水沖凈,晾干后置于剛玉坩禍中,然后將剛玉坩禍置于熔煉爐的感應(yīng)圈中;
[0037](2)將熔煉爐抽真空,使得熔煉爐內(nèi)的壓力為0.89Pa,然后通入惰性氣體;
[0038](3)將真空熔煉爐升溫至280°C預(yù)熱40min,調(diào)節(jié)熔煉爐的功率為70kW,將熔煉爐的溫度升至7600C,并保溫10?12min,再將熔煉爐的功率調(diào)節(jié)為95?100kW,將熔煉爐的溫度升至1070 V,至爐料完全融化,加入鉻鐵靜置;
[0039](4)再將熔煉爐升溫至1580°C,利用電磁攪拌使返回料合金中低熔點的雜質(zhì)元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮,將部分夾雜物粘附到坩禍壁上,使鋼水得到凈化,再加入硅鍶鋇合金(S1: 65%、Ca: 15%、Ba: 20% )進行脫氧,然后扒渣、調(diào)整成分至碳1.15?1.23%、錳 15.6?17.2%、硅2.8?3.4%、鉬0.2?0.4%、鎳 0.08 ?0.1 %、釩 0.14?0.18%、鉻1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%,余量為鐵,然后加入孕育劑,靜置2?6min;
[0040](5)將熔液從熔煉爐中倒出,保留爐底20?25cm的熔液,繼續(xù)下一爐的熔煉生產(chǎn)。
[0041]綜上,本發(fā)明實施例具有如下有益效果:本發(fā)明的高錳鋼熔煉方法,無需損耗性試劑覆蓋劑的使用,節(jié)約了能源,因此錳鐵燒損少,形成的氧化錳渣少;且高錳合金化學(xué)成分均勻,合金成型后的晶粒尺寸小,使得合金鋼兼具高硬度、高韌性和高強度,延長了耐磨合金鋼的使用壽命。
[0042]需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來,而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且,術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0043]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改,或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種高錳合金鋼的熔煉工藝,其特征在于,包括以下步驟: (1)將生鐵、廢鋼、鉬鐵、鎳鐵、釩鐵、錳鐵酸洗I?3min,然后用流水沖凈,晾干后置于坩禍中,然后將坩禍置于熔煉爐的感應(yīng)圈中; (2)將熔煉爐抽真空,使得熔煉爐內(nèi)的壓力為0.89?I.89Pa,然后通入惰性氣體; (3)將真空熔煉爐升溫至260?280°C預(yù)熱40?60min,調(diào)節(jié)熔煉爐的功率為65?75kW,將熔煉爐的溫度升至760?810°C,并保溫10?12min,再將熔煉爐的功率調(diào)節(jié)為95?100kW,將熔煉爐的溫度升至1020?1070 0C,至爐料完全融化,加入鉻鐵靜置; (4)再將熔煉爐升溫至1580?1620°C,利用電磁攪拌使返回料合金中低熔點的雜質(zhì)元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮,將部分夾雜物粘附到坩禍壁上,使鋼水得到凈化,再加入脫氧劑進行脫氧,然后扒渣、調(diào)整碳、鐵、錳、硅、鉬、鎳、釩、鉻、磷、硫的含量,然后加入孕育劑,靜置2?6min; (5)將熔液從熔煉爐中倒出,保留爐底20?25cm的熔液,繼續(xù)下一爐的熔煉生產(chǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的高錳合金鋼的熔煉工藝,其特征在于,所述高錳合金鋼的成分如下:碳1.05?1.23%、錳15.6?18.3%、硅2.5?3.4%、鉬0.2?0.5%、鎳0.02?0.1%、釩0.12?0.18%、鉻1.5?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%,余量為鐵。3.如權(quán)利要求2所述的高錳合金鋼的熔煉工藝,其特征在于,所述高錳合金鋼的成分如下:碳1.18?1.21 %、錳 16.5?17.2%、硅2.5?2.8%、鉬0.2?0.3%、鎳0.05?0.08%、釩0.14?0.16%、鉻1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%,余量為鐵。4.如權(quán)利要求3所述的高錳合金鋼的熔煉工藝,其特征在于,所述脫氧劑為硅鍶鋇合金,其按質(zhì)量百分比計含S1:55%?65%、Ca: 15%?28%、Ba: 12%?25%。5.如權(quán)利要求4所述的高錳合金鋼的熔煉工藝,其特征在于,所述坩禍為剛玉坩禍。6.如權(quán)利要求5所述的高錳合金鋼的熔煉工藝,其特征在于,所述孕育劑為稀土元素RE中的一種或多種。
【文檔編號】C22C38/12GK106048387SQ201610517608
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】汪德發(fā), 張聯(lián)合, 徐超, 湯新明, 翟建, 姚慶海
【申請人】寧國市開源電力耐磨材料有限公司