专利名称：一种合金钢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可广泛应用于冶金、钢铁行业中的轧辊，矿山、水泥行业中的板锤等机械材料的合金钢，尤其涉及一种以废钢为主要原料，加入适当合金、改善晶体结构、耐磨损的合金钢。
背景技术：
现有技术中，广泛应用于冶金、钢铁行业、矿山、水泥行业、粉碎机等机械的主要部件的磨损材料大多是普通铬钼钢、钒钢或高铬铸铁，如冶金、钢铁行业中的轧辊，矿山、水泥行业中的板锤，粉碎机上的锤体等机械的主要部件的材料都是如此。而普通铬钼钢的耐磨性有限，使用寿命不长，导致生产成本增加。高铬铸铁耐磨性好，但成本高，韧性差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种耐磨性好、使用寿命长、韧性高、受冲击时不容易脆裂，生产成本较低的合金钢。
合金钢，其特征在于其成品的化学组份至少包括碳、硅、锰、铬，其组分的重量百分比为碳0.33％-0.42％、硅0.3％-0.9％、锰0.6％-1.2％、铬4.0％-5.6％，余量为铁及残留物。
所述合金钢其成品的化学组份至少包括碳、硅、锰、铬、钼、镍、铝、硫、磷，其组分的重量百分比为碳0.33％-0.42％、硅0.3％-0.9％、锰0.6％-1.2％、铬4.0％-5.6％、钼0.1％-0.6％、镍0.1％-0.6％、铝0.08％-0.2％、硫≤0.03％、磷≤0.035％、余量为铁及残留物。
本发明是通过下述生产方法实现的
(1)确定工艺目标值(重量千分计)配比如下C3.3-4.2份Mn6-12份Si3-9份Cr40-56份(2)称量备料①废铁、废钢或A3钢或低碳合金钢；②铁合金含锰高于80％、含碳低于0.08％的锰铁或含硅高于75％的硅铁或含铬高于60％、含碳低于0.25％的铬铁；③低合金钢至少含有锰、铬、硅，且其比例具有任意性。
(3)熔炼a、炉底装料。在每吨炉料中加入13kg的熟石灰，和含碳低于6.9％、最大含磷量0.1％的高碳锰铁，高碳锰铁的数量取决于废品料或回炉料的类别，其加入量为5kg-10kg；b、加入废钢铁或回炉料；c、当回炉料全部熔化呈熔融状态时，取样分析；d、电极上升时，喷吹氧化，使用铝化层喷氧枪吹管，氧压状态为10kp/cm2，持续吹氧，直到硅全部氧化，或更进一步直到碳含量降低到0.3％为止。碳的氧化计算方式为在10kp/cm2氧压状态下，以0.08％C/分钟为平均氧化速度，吹氧之后熔液温度达到1700-2100℃；e、完全吹氧后，自然冷却熔液至1700-1800℃，加入含碳低于0.08％的低碳锰铁，以及含碳低于0.25％、含铬高于60％的铬铁，含硅高于75％的硅铁；再加入含铝高于36％的铝铁2kg/吨，以此来调整化学成分；同时加入备用萤石，降低炉渣熔点；f、吹氧操作要持续15-20秒，以使熔液充分混合，作好温度记录，并取样作化学分析；
g、扒渣后取样作化学分析，并对照化学成分工艺目标值；h、用高碳或低碳粉调整熔质成分；i、出炉，并按每吨炉料加入2kg铝铁，出炉时的温度为1600-1800℃，加入铝铁的目的是提高冶炼质量，细化晶粒。
(4)、浇注成型。
本发明的优点在于在钢中加入适量合金，既强化基体，又不改变其韧性、塑性，还能改善晶体，且使高温下反应生成高硬难熔化合物均布于基体上，淬火后的马氏体呈针状，使淬火后的组织保持韧性和高耐磨性能，满足恶劣环境下的复杂变应力、剧烈磨损、强烈载荷和冲击；加入适量硅、锰强化基体且不降低韧性；加入微量镍、铝进一步改善塑性，提高冶炼质量，改善疲劳强度；加入适量铬形成碳化物，经处理后分布于基体上既保证高耐磨性同时获得良好的韧性马氏体组织；加入少量的钼防止杂质向晶界偏聚，加入适量的碳，防止残余奥氏体过多开裂以及不良莱氏体组织出现，受冲击时引起脆裂。
经检测，本发明经退火后的韧性好，其伸长率大于20％，再经淬火并于300℃-450℃回火，硬度大于HRC50(洛氏硬度)，具有高耐磨性能，相对于CrMo系列合金钢成本相当，韧性相近，但耐磨性更好，相对于高铬铸铁，耐磨性相近，但韧性更好，成本低，相对于ZGMn13(高锰钢)来讲本发明可针对中软硬物料。
本发明广泛应用于冶金、钢铁行业中的轧辊，矿山、水泥行业中的板锤，粉碎机上的锤体等机械的主要部件，耐磨性好、使用寿命长、韧性高、受冲击时不易脆裂、生产成本较低。
具体实施例方式
实施例1
一种合金钢，其成品的化学组份包括碳、硅、锰、铬、钼、镍、铝、硫、磷，其组分的重量百分比为碳0.33％、硅0.3％、锰0.6％、铬4.0％，钼0.1％、镍0.1％、铝0.08％、硫≤0.03％、磷≤0.035％，余量为铁及残留物。
本发明是通过下述生产方法实现的(1)称量备料①废铁、废钢或A3钢或低碳钢。
(2)熔炼a、炉底装料。在每吨炉料中加入13kg的熟石灰，和含碳低于6.9％、最大含磷量0.1％的高碳锰铁，高碳锰铁的数量取决于废品料或回炉料的类别，其加入量为5kg-10kg；b、加入废钢铁或回炉料；c、当回炉料全部熔化呈熔融状态时，取样分析；d、电极上升时，喷吹氧化，使用铝化层喷氧枪吹管，氧压状态为10kp/cm2，持续吹氧，直到硅全部氧化，或更进一步直到碳含量降低到0.3％为止。碳的氧化计算方式为在10kp/cm2氧压状态下，以0.08％C/分钟为平均氧化速度，吹氧之后熔液温度达到1700℃-2100℃；e、完全吹氧后，自然冷却熔液至1700-1800℃，加入含碳低于0.08％的低碳锰铁，以及含碳低于0.25％、含铬高于60％的铬铁，含硅高于75％的硅铁；再加入含铝高于36％的铝铁2kg/吨，以此来调整化学成分；同时加入备用萤石，降低炉渣熔点；f、吹氧操作要持续15-20秒，以使熔液充分混合，作好温度记录，并取样作化学分析；
g、扒渣后取样作化学分析，并对照化学成分工艺目标值；h、用高碳或低碳粉调整熔质成分；i、出炉，并按每吨炉料加入2kg铝铁，出炉时的温度为1600-1800℃，加入铝铁的目的是提高冶炼质量，细化晶粒。
(3)浇注成型。
实施例2合金钢，其成品的化学组份包括碳、硅、锰、铬、钼、镍、铝、硫、磷，其组分的重量百分比为碳0.42％、硅0.9％、锰1.2％、铬5.6％，钼0.1％-0.6％、镍0.6％、铝0.2％、硫≤0.03％、磷≤0.035％，余量为铁及残留物。
本发明是通过下述生产方法实现的(1)称量备料废铁、废钢或A3钢或低碳钢。
(2)熔炼a、炉底装料。在每吨炉料中加入13kg的熟石灰，和含碳低于6.9％、最大含磷量0.1％的高碳锰铁；高碳锰铁的数量取决于废品料或回炉料的类别，其加入量为5kg-10kg；b、加入废钢铁或回炉料；c、当回炉料全部熔化呈熔融状态时，取样分析；d、电极上升时，喷吹氧化，使用铝化层喷氧枪吹管，氧压状态为10kp/cm2，持续吹氧，直到硅全部氧化，或更进一步直到碳含量降低到0.3％为止。碳的氧化计算方式为在10kp/cm2氧压状态下，以0.08％C/分钟为平均氧化速度，吹氧之后熔液温度达到1700℃-2100℃。
e、完全吹氧后，自然冷却熔液至1700-1800℃，加入含碳低于0.08％的低碳锰铁，以及含碳低于0.25％、含铬高于60％的铬铁，含硅高于75％的硅铁；再加入含铝高于36％的铝铁2kg/吨，以此来调整化学成分；同时加入备用萤石，降低炉渣熔点。
f、吹氧操作要持续15-20秒，以使熔液充分混合，作好温度记录，并取样作化学分析。
g、扒渣后取样作化学分析，并对照化学成分工艺目标值；h、用高碳或低碳粉调整熔质成分。
i、出炉，并按每吨炉料加入2kg铝铁，出炉时的温度为1600-1800℃，加入铝铁的目的是提高冶炼质量，细化晶粒。
(3)浇注成型。
实施例3合金钢，其成品的化学组份包括碳、硅、锰、铬、钼、镍、铝、硫、磷，其组分的重量百分比为碳0.375％、硅0.6％、锰0.9％、铬5.1％，钼0.35％、镍0.35％、铝0.14％、硫≤0.03％、磷≤0.035％，余量为铁及残留物。
本发明是通过下述生产方法实现的(1)称量备料铁合金含锰高于80％、含碳低于0.08％的锰铁或含硅高于75％的硅铁或含铬高于60％、含碳低于0.25％的铬铁；(2)熔炼a、炉底装料。在每吨炉料中加入13kg的熟石灰，和含碳低于6.9％、最大含磷量0.1％的高碳锰铁，高碳锰铁的数量取决于废品料或回炉料的类别，其加入量为5kg-10kg；
b、加入废钢铁或回炉料；c、当回炉料全部熔化呈熔融状态时，取样分析；d、电极上升时，喷吹氧化，使用铝化层喷氧枪吹管，氧压状态为10kp/cm2，持续吹氧，直到硅全部氧化，或更进一步直到碳含量降低到0.3％为止。碳的氧化计算方式为在10kp/cm2氧压状态下，以0.08％C/分钟为平均氧化速度，吹氧之后熔液温度达到1700℃-2100℃；e、完全吹氧后，自然冷却熔液至1700-1800℃，加入含碳低于0.08％的低碳锰铁，以及含碳低于0.25％、含铬高于60％的铬铁，含硅高于75％的硅铁；再加入含铝高于36％的铝铁2kg/吨，以此来调整化学成分；同时加入备用萤石，降低炉渣熔点；f、吹氧操作要持续15-20秒，以使熔液充分混合，作好温度记录，并取样作化学分析；g、扒渣后取样作化学分析，并对照化学成分工艺目标值；h、用高碳或低碳粉调整熔质成分；i、出炉，并按每吨炉料加入2kg铝铁，出炉时的温度为1600-1800℃，加入铝铁的目的是提高冶炼质量，细化晶粒；(3)浇注成型。
实施例4合金钢，其成品的化学组份包括碳、硅、锰、铬、钼、镍、铝、硫、磷，其组分的重量百分比为碳0.35％、硅0.45％、锰0.75％、铬4.85％，钼0.275％、镍0.275％、铝0.11％、硫≤0.03％、磷≤0.035％，余量为铁及残留物。
本发明是通过下述生产方法实现的
(1)称量备料低合金钢，含有锰、铬、硅，且其比例具有任意性；(2)熔炼a、炉底装料；在每吨炉料中加入13kg的熟石灰，和含碳低于6.9％、最大含磷量0.1％的高碳锰铁，高碳锰铁的数量取决于废品料或回炉料的类别，其加入量为5kg-10kg；b、加入废钢铁或回炉料；c、当回炉料全部熔化呈熔融状态时，取样分析；d、电极上升时，喷吹氧化，使用铝化层喷氧枪吹管，氧压状态为10kp/cm2，持续吹氧，直到硅全部氧化，或更进一步直到碳含量降低到0.3％为止。碳的氧化计算方式为在10kp/cm2氧压状态下，以0.08％C/分钟为平均氧化速度，吹氧之后熔液温度达到1700℃-2100℃。
e、完全吹氧后，自然冷却熔液至1700-1800℃，加入含碳低于0.08％的低碳锰铁，以及含碳低于0.25％、含铬高于60％的铬铁，含硅高于75％的硅铁；再加入含铝高于36％的铝铁2kg/吨，以此来调整化学成分；同时加入备用萤石，降低炉渣熔点；f、吹氧操作要持续15-20秒，以使熔液充分混合，作好温度记录，并取样作化学分析；g、扒渣后取样作化学分析，并对照化学成分工艺目标值；h用高碳或低碳粉调整熔质成分；i、出炉，并按每吨炉料加入2kg铝铁，出炉时的温度为1600-1800℃，加入铝铁的目的是提高冶炼质量，细化晶粒；(3)浇注成型。
实施例5合金钢，其成品的化学组份包括碳、硅、锰、铬、钼、镍、铝、硫、磷，其组分的重量百分比为碳0.3975％、硅0.75％、锰1.05％、铬5.35％，钼0.475％、镍0.475％、铝0.17％、硫≤0.03％、磷≤0.035％，余量为铁及残留物。
本发明是通过下述生产方法实现的(1)称量备料铁合金含锰高80％、含碳低于0.08％的锰铁或含硅高于75％的硅铁或含铬高于60％、含碳低于0.25％的铬铁。
(2)熔炼a、炉底装料；在每吨炉料中加入13kg的熟石灰，和含碳低于6.9％、最大含磷量0.1％的高碳锰铁，高碳锰铁的数量取决于废品料或回炉料的类别，其加入量为5kg-10kg；b、加入废钢铁或回炉料；c、当回炉料全部熔化呈熔融状态时，取样分析；d、电极上升时，喷吹氧化，使用铝化层喷氧枪吹管，氧压状态为10kp/cm2，持续吹氧，直到硅全部氧化，或更进一步直到碳含量降低到0.3％为止。碳的氧化计算方式为在10kp/cm2氧压状态下，以0.08％C/分钟为平均氧化速度，吹氧之后熔液温度达到1700℃-2100℃；e、完全吹氧后，自然冷却熔液至1700-1800℃，加入含碳低于0.08％的低碳锰铁，以及含碳低于0.25％、含铬高于60％的铬铁，含硅高于75％的硅铁；再加入含铝高于36％的铝铁2kg/吨，以此来调整化学成分；同时加入备用萤石，降低炉渣熔点；
f、吹氧操作要持续15-20秒，以使熔液充分混合，作好温度记录，并取样作化学分析；g、扒渣后取样作化学分析，并对照化学成分工艺目标值；h、用高碳或低碳粉调整熔质成分；i、出炉，并按每吨炉料加入2kg铝铁，出炉时的温度为1600-1800℃，加入铝铁的目的是提高冶炼质量，细化晶粒；(3)浇注成型。
权利要求
1.一种合金钢，其特征在于其成品的化学组份至少包括碳、硅、锰、铬，其组分的重量百分比为碳0.33％-0.42％、硅0.3％-0.9％、锰0.6％-1.2％、铬4.0％-5.6％，余量铁及为残留物。
2.根据权利要求1所述的一种合金钢，其特征在于所述合金钢其成品的化学组份至少包括碳、硅、锰、铬、钼、镍、铝、硫、磷，其组分的重量百分比为碳0.33％-0.42％、硅0.3％-0.9％、锰0.6％-1.2％、铬4.0％-5.6％、钼0.1％-0.6％、镍0.1％-0.6％、铝0.08％-0.2％、硫≤0.03％、磷≤0.035％，余量为铁及残留物。
3.根据权利要求1或2所述的一种合金钢，其特征在于所述合金钢是通过以下步骤生产的(1)确定工艺目标值，重量千分计配比如下C 3.3-4.2份Mn 6-12份Si 3-9份 Cr 40-56份(2)称量备料①废铁、废钢或A3钢或低碳合金钢，②铁合金含锰高于80％、含碳低于0.08％的锰铁或含硅高于75％的硅铁或含铬高于60％、含碳低于0.25％的铬铁；③低合金钢至少含有锰、铬、硅，且其比例具有任意性；(3)熔炼a、炉底装料；在每吨炉料中加入13kg的熟石灰，和含碳低于6.9％、最大含磷量0.1％的高碳锰铁，高碳锰铁的数量取决于废品料或回炉料的类别，其加入量为5kg-10kg；b、加入废钢铁或回炉料；c、当回炉料全部熔化呈熔融状态时，取样分析；d、电极上升时，喷吹氧化，使用铝化层喷氧枪吹管，氧压状态为10kp/cm2，持续吹氧，直到硅全部氧化，或更进一步直到碳含量降低到0.3％为止。碳的氧化计算方式为在10kp/cm2氧压状态下，以0.08％C/分钟为平均氧化速度，吹氧之后熔液温度达到1700℃-2100℃；e、完全吹氧后，自然冷却熔液至1700-1800℃，加入含碳低于0.08％的低碳锰铁，以及含碳低于0.25％、含铬高于60％的铬铁，含硅高于75％的硅铁；再加入含铝高于36％的铝铁2kg/吨，以此来调整化学成分；同时加入备用萤石，降低炉渣熔点；f、吹氧操作要持续15-20秒，以使熔液充分混合，作好温度记录，并取样作化学分析；g、扒渣后取样作化学分析，并对照化学成分工艺目标值；h、用高碳或低碳粉调整熔质成分；i、出炉，并按每吨炉料加入2kg铝铁，出炉时的温度为1600-1800℃，加入铝铁的目的是提高冶炼质量，细化晶粒；(4)浇注成型。
全文摘要
本发明提供了一种合金钢，其成品的化学组分至少包括碳、硅、锰、铬，其组分的重量百分比为碳0.33％－0.42％、硅0.3％－0.9％、锰0.6％1.2％、铬4％－5.6％，余量铁及为残留物。本发明广泛应用于冶金、钢铁行业中的轧辊，矿山、水泥行业中的板锤，粉碎机上的锤体等机械的主要部件，耐磨性好、使用寿命长、韧性高、受冲击时不易脆裂，并能降低生产成本低。
文档编号C22C38/18GK1693523SQ20051002088
公开日2005年11月9日 申请日期2005年5月12日 优先权日2005年5月12日
发明者陈章华 申请人:陈章华