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(hù)氣對合金進(jìn)行熔煉，然后通過多步升溫保溫對合金進(jìn)行純化、細(xì)化，這樣使得熔煉時(shí)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(qiáng)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-
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【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(jì)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(qiáng)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(dá)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(jī)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(jī)、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(shí)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?xì)怏w，氣體逸出鋼液，氧化鐵在1420 0C時(shí)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?jǐn)嚢?，必然?huì)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(qiáng)度，延長了耐磨合金鋼的使用壽命。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)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(diǎn)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(jìn)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(jì)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(shí)間較長，在惰性氣體的保護(hù)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(yán)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(shí)，電磁攪拌實(shí)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(qiáng)度，延長了耐磨合金鋼的使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]實(shí)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(diǎn)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(jìn)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(shí)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(diǎn)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(jìn)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(shí)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(diǎn)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(jìn)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(shí)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(qiáng)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(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)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(gè)……”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(shí)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(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)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(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)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(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(diǎn)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(jìn)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(jì)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(hào)】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