專利名稱：：一種用于奧錳鋼的新型復合變質劑的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于奧錳鋼的復合變質劑。
背景技術：
：傳統(tǒng)奧錳鋼即奧氏體錳鋼(中錳鋼、高錳鋼、超高錳鋼)的生產工藝主要有兩類:一類是在奧錳鋼的基本成分確定后按照傳統(tǒng)的熔煉工藝進行熔煉，由于按傳統(tǒng)的熔煉工藝進行熔煉通常不施行變質處理、孕育處理，用這種工藝生產的奧錳鋼鑄態(tài)組織中的碳化物沿晶界呈網狀分布，在含碳量較高時這種網狀碳化物較發(fā)達，網片較厚，致使材料的脆性很大。其次鋼液中的非金屬夾雜通常也易呈網狀分布，這些特性不僅造成鑄態(tài)下材料的脆性，容易在凝固過程和生產過程中造成鑄件的斷裂，而且在隨后的水韌處理過程中往往要求在較高的奧氏體化溫度和較長的保溫時間下才能完成碳化物的熔解，達到獲得單一奧氏體組織的目的。由于奧氏體化溫度增高和保溫時間變長，使晶粒粗大，并且在原來碳化物分布的位置由于碳化物的熔解而留下了顯微裂紋，這些都不利于提高材料的韌性，這些都容易使材料在服役期間容易造成零件的失效。我國在70年代后期開始采用單純的稀土硅鐵對奧錳鋼進行變質處理，變質后碳化物的形態(tài)、大小均發(fā)生了較為顯著的變化，但是從碳化物在基體中的分布來看較為不均勻，它主要體現在碳化物在基體中的分布不均勻和碳化物的形態(tài)與大小在各局域偏差較大；非金屬夾雜物的形態(tài)和大小也發(fā)生了較為顯著的變化，但和碳化物的變化相似，其分布和在局部區(qū)域也是不均勻的。近些年來，隨著國家礦冶工程的發(fā)展，用于礦石粗磨的顎式破碎機和中細磨的圓錐破碎機的顎板、球磨機襯板、粉碎機錘頭等高錳鋼件年耗量已達百萬噸。這促使人們開始愈發(fā)重視在優(yōu)質奧錳鋼的生產新工藝上進行有益的探索，在對傳統(tǒng)高錳鋼的材料改性上取得了較大的進展，使奧錳鋼組織和性能獲得了較大的改善和提高。人們愈來愈注意到這種變化與復合變質的作用關系較大。中國專利CN1219103C公開了一種錳鋼制造方法，在出鋼時用稀土合金和釩鐵進行復合變質處理，可以提高錳鋼的韌性，其缺陷是在稀土進行變質前對鋼液未進行更為有效的脫氧使稀土變質作用不穩(wěn)定；雖然稀土合金和釩鐵對變質效果有較為明顯的作用但由于未采取爐內和爐外分級處理對先析相奧氏體的形態(tài)缺乏控制；釩鐵近年來噸價高達15萬元以上使成本提高幅度較大。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種用于奧錳鋼的新型復合變質劑，在爐內、爐外實行"二步法"處理并按變質合金異質形核的生核能大小設計分級處理的順序，以強化變質處理效果，改進和提高碳化物和非金屬夾雜的均勻分布。為了實現上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案一種用于奧錳鋼的新型復合變質劑，其特征在于所述復合變質劑包括稀土合金、鈦鐵、硅鈣和鋁，用量分別為含Re占鋼液重量0.20%0.25%的稀土合金、鈦占鋼液重量0.02%0.03%的鈦鐵、占鋼液重量0.20%0.25%的硅鈣和占鋼液重量0.15%0.20%的鋁；所述復合變質劑分爐內和爐外兩步加入爐內處理是在調整鋼液成份的合金化階段加入，加入時間是在加入錳鐵對鋼液的錳含量進行微調之后，向熔池中加入1/3的稀土合金，出鋼前加入鋁；爐外處理是在鋼包中加入硅鈣、2/3的的稀土合金和鈦鐵。采用Re-Ca-Ti-Al復合變質劑對鋼液實施分級復合變質，這包含兩個內容1、"二步法"處理。即，將稀土變質劑分別于爐內、爐外進行處理，這樣既能細化初晶奧氏體，也能控制鋼液凝固過程的組織結晶。2、將變質劑按組分元素在鋼液中異質形核生核能的大小，分別溶入鋼液，從而不僅有效地脫硫、脫氧、去氣凈化了鋼液，而且顯著增強了變質組織的抗"衰退"能力。采用分級復合變質處理的工藝效果主要體現在1、提高了鑄態(tài)組織中碳化物的形態(tài)和大小，減少了碳化物的晶界分布，增大了晶內分布，并減少了碳化物的數量；2、改變了碳化物的形態(tài)，使碳化物趨于塊狀或團粒狀；3、明顯減少了非金屬夾雜的數量，并且使非金屬夾雜呈團粒狀分布；4、采用分級復合變質處理，采用上述復合變質劑進行分級復合處理，由于碳化物和非金屬夾雜物的明顯改變，使鑄態(tài)組織的韌性有所提高，并且使隨后的奧氏體化的保溫時間縮短，奧氏體化保溫溫度得到一定的降低，這樣不僅有利于防止奧氏體晶粒的粗化，而且明顯削弱了明顯由于碳化物造成的顯微裂紋存在的可能，使奧錳鋼組織獲得更高的韌性；5、由于熔煉后期和爐前進行的分級復合化變質使變質組織在奧氏體基體上的分布均勻化。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用Re-Ca-Ti-Al多元素復合變質劑來進行對鋼液的變質；多元素變質的有點在于由于變質元素具有各自不同的物理特性和化學特性，因此在鋼液進行變質的過程中和鋼液在鑄型里進行的凝固過程中隨著溫度的變化，這些復合元素將依次按順序進行對鋼液的變質，從而使變質過程的有效時間延長，各元素的變質效果能夠做到一種相彰得益的效果。另一方面將變質劑在爐內、爐外實現"兩步法"分級處理，可以節(jié)能細化初晶奧氏體，也能控制鋼液凝固過程的組織結晶。具體實施例方式冶煉目標基本成分(％)見下表:序號cMnSiCrPS中錳鋼0.75-1.107.5-11.00.3-0.51.5-2.5《0.04《0.04高錳鋼0.90-1.2011.0-14.00.3-0.51.5-2.5《0.04《0.04超高錳鋼0.80-1.0014.0-19.00.3-0.51.5-2.5《0.04《0.04所用復合變質劑包括稀土合金、鈦鐵、硅鈣和鋁，用量分別為含Re占鋼液重量0.20%0.25%的稀土合金、鈦占鋼液重量0.02%0.03%的鈦鐵、占鋼液重量0.20%0.25%的硅鈣和占鋼液重量0.15%0.20%的鋁。以中頻爐為例，將所需原料加入爐中熔煉，待向熔池中加入錳鐵及用硅鈣進行預脫氧后，在合金化階段按以下順序加入錳鐵(氮化錳鐵)一稀土合金，其中，稀土合金采用1#包頭稀土硅鐵，加入量是總量的1/3;出鋼前加鋁終脫氧，出鋼溫度1500°C1550°C。出鋼時隨流沖入硅鈣；將剩余2/3的1#包頭稀土硅鐵、鈦鐵放置于包內，待鋼液沖入處理。澆注溫度1420'C1470°C。鋼液要求57分鐘澆完。新型復合變質劑的使用效果見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從上表中可看出變質后無論力學性能還是耐磨性能都有明顯的提高，中錳鋼尤為顯著，其原因是中錳鋼工件在工況條件下除產生第二相粒子釘扎高密度位錯外，還出現了具有一定體積百分數的應變誘發(fā)馬氏體。權利要求1、一種用于奧錳鋼的新型復合變質劑，其特征在于所述復合變質劑包括稀土合金、鈦鐵、硅鈣和鋁，用量分別為含Re占鋼液重量0.20％～0.25％的稀土合金、鈦占鋼液重量0.02％～0.03％的鈦鐵、占鋼液重量0.20％～0.25％的硅鈣和占鋼液重量0.15％～0.20％的鋁；所述復合變質劑分爐內和爐外兩步加入爐內處理是在調整鋼液成份的合金化階段加入，加入時間是在加入錳鐵對鋼液的錳含量進行微調之后，向熔池中加入1/3的稀土合金，出鋼前加入鋁；爐外處理是在鋼包中加入硅鈣、2/3的稀土合金和鈦鐵。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于奧錳鋼的新型復合變質劑，包括稀土合金、鈦鐵、硅鈣和鋁，用量分別為含Re占鋼液重量0.20％～0.25％的稀土合金、鈦占鋼液重量0.02％～0.03％的鈦鐵、占鋼液重量0.20％～0.25％的硅鈣和占鋼液重量0.15％～0.20％的鋁；爐內處理是在調整鋼液成份的合金化階段加入，加入時間是在加入錳鐵對鋼液的錳含量進行微調之后，向熔池中加入1/3的稀土合金，出鋼前加入鋁；爐外處理是在鋼包中加入硅鈣、2/3的稀土合金和鈦鐵。采用Re-Ca-Ti-Al多元素復合變質劑，鋼液變質過程的有效時間延長，變質效果好。文檔編號C22C33/04GK101289723SQ20071010078公開日2008年10月22日申請日期2007年4月19日優(yōu)先權日2007年4月19日發(fā)明者何義成,張國慶,潔楊,王仲玨,章成希申請人:銅陵市大明瑪鋼有限責任公司