专利名称：耐磨合金铸钢的熔炼工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐磨合金铸钢的熔炼工艺，特别是可用于野外多工矿开采设备 上、能够适于高强度、以及低温等恶劣环境要求，具有超高硬韧性的耐磨合金铸钢的熔炼工 艺。
背景技术：
磨损是许多工业部门普遍存在并成为引起设备失效或材料破坏的一个重要原因， 同时其也消耗了大量的能源和材料。由合金铸钢制造的各种工程挖掘机和装载机斗齿、各 种耐磨输送管道、各种破碎机锤头和颚板、各种履带板，由于处于高强度、恶劣气候等工作 条件，其磨损情况更加严重。目前的技术现状是一般材料的硬度和韧性是互相矛盾的性能指标，通常是硬度 高则韧性差，韧性高则硬度低。一类是强调材料的高韧性，一类是强调材料的抗磨性。而无 法达到一个有效的统一，尤其是在用于室外矿山开采、挖掘等工程机械上的应用。高锰钢 的耐磨性是有条件的，而且其屈服强度低、易于变形；低、中合金耐磨钢具有较好的强韧性， 低、中冲击载荷下的耐磨性优于高锰钢，但存在淬透性和淬硬性低的问题，耐磨性较差；高 铬铸铁组织中含有超过20 %的高硬度共晶碳化物，具有优异的耐磨性，可是存在合金元素 含量高、生产成本高以及高温熔炼易变形开裂的不足；普通白口铸铁和低合金白口铸铁碳 化物硬度低，碳化物呈连续状分布，脆性大，使用中易剥落甚至开裂。针对现状，得到一种生产工艺简单、成本低、强韧性高、淬透性与淬硬性好且无污 染，同时保证在低温环境中的良好工作，并在多工矿条件下中也能良好使用的耐磨合金铸 钢已成为一项技术问题。同时人们也认识到炉前孕育变质处理技术是提高钢铁液质量的有 力措施之一，它在一定程度上能够弥补熔炼过程中的不足；熔炼、精炼和过滤技术是耐磨金 属材料的生产关键技术，上述两项技术对于能否实现本项目匹配合理化方案至关重要。因 此提供一种新的与耐磨合金铸钢的合金成分相适应的熔炼工艺将是保证耐磨合金铸钢的 合金成分进而保证其机械性能的重要的制造技术环节。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种与新型耐磨合金铸钢相适用的熔炼工艺 其中所述新型耐磨合金铸钢的化学成分及其质量百分比为c 0. 27-0. 32 ；Mn 0. 70-0. 90 ； Si 0. 90-1. 30 ；Cr 1. 40-1. 80 ；Mo 0. 10-0. 20 ；Ni 0. 10-0. 20 ；Ti 0. 02-0. 03 ；所述熔炼
工艺包括步骤1、当熔炼的钢液升温至1550-1560°C时，分别加入元素碳、钼铁、铬铁、镍、 钛铁；步骤2、当熔炼的钢液升温至1570_1580°C时，加入硅铁；步骤3、当熔炼的钢液升温至1590-1600°C时，加入锰铁；步骤4、当熔炼的钢液升温至1610_1630°C时，断电出钢液浇注。
为得到更加优质的所述耐磨合金铸钢，还可以在配以优化的装料和钢料初步熔化 工艺；同时也可在上述步骤中配以添加熔剂工序形成熔渣保证耐磨合金铸钢的化学成分； 另外，增加适当的炉前、炉中的取样分析以得到各化学成分的正确含量百分比。经过本发明所提供的生产工艺简单、成本低、污染小的熔炼工艺可以有效、优质 得到所述耐磨合金铸钢，其抗拉强度1500-1800MPa，屈服强度1200-1400MPa，延伸率 5 57-15%, V型缺口冲击韧性Akv25-40J，硬度48-55HRC。并适合用于在低温环境中， 如-20°C 0°C，与冻岩、冻土层接触的耐磨工程机械设备，适应在寒带环境中长期工作的 要求。
具体实施例方式本发明提供一种与新型耐磨合金铸钢相适用的熔炼工艺，其所述铸钢的化学成 分及其质量百分比为c 0. 27-0. 32 ；Mn 0. 70-0. 90 ；Si 0. 90-1. 30 ；Cr 1. 40-1. 80 ；Mo 0. 10-0. 20 ；Ni 0. 10-0. 20 ；Ti 0. 02-0. 03。其中各合金所具有的主要功能为碳(C)碳含量越高，钢的强度和硬度值增加，塑性和韧性值降低；硅(Si)强化铁素体，提高抗拉强度和屈服强度，提高耐热性和耐蚀性，降低韧性 和塑性；锰(Mn)提高强度，硬度和耐磨性；铬(Cr)降低钢的导热性，能提高耐磨性；钼(Mo)强化铁素体，提高高温性能，改善脆性；镍(Ni)扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素，提高强度而不显著降低塑性，有 良好的耐腐蚀能力；钛铁(Ti)能强化铁素体，脱氧和细化晶粒。为得到上述耐磨合金铸钢，本发明提供了一与其相应的，并具有生产工艺简单、成 本低、污染小特点的熔炼工艺，其具体包括1)、装料熔化优选的实施例是采用酸性的高频或中频感应电炉进行熔炼，并根据炉子的容量大 小来确定预装量。在熔炼时首先在炉中底部上撒上一层熔剂(厚度约IOmm左右)，同时根 据炉子的容量大小再装料，应先装入部分小料后即可送电熔化，随着炉料的熔化，应陆续装 入未装完的炉料，为防止“架桥”(即阻塞)现象，应做到“下紧上松”，并且在熔炼过程中应 及时捅料，以便炉料的熔化，并及时撒上熔剂进行造渣，熔剂用量以覆盖住整个熔池液面为 准。2)、调配熔炼本发明优选的实施例是随着炉料的熔化，当钢液升温至1550-1560°C时，分别加 入元素碳、钼铁、铬铁、镍和钛铁；对其搅拌后覆盖上熔剂，然后继续升温；当钢液温度达 到1570-158(TC时，加入硅铁；然后进行炉前取样分析(分析仪器可有选的采用光谱仪)， 根据炉前的化学成份，再添补相应元素；当钢液温度1590-1600°C时加入锰铁；然后脱氧以 尽量减小钢液中的含气量，脱氧优选的为铝，其比例为0. 03-0. 06%，并及时撒上熔剂造渣； 然后进行炉后取样分析，直至达到成份要求范围为止；当合金液温度到1610-1630°C时，即 可断电扒渣，出钢液浇注。
根据优选实施例中介绍，由于采用酸性炉进行熔炼，同时与一定钢液的温度相对 应加入不同合金元素，因此使得贵重的重要合金元素的烧损降到最低，例如最后加入的锰 铁的有效成分便得到最大的保护。这不仅使得整个熔炼过程生产工艺简单、污染小，同时生 产成本也得到了有效的控制。另外，作为技术的进一步改进，通过在适当步骤间进行熔剂造 渣，排出了熔液中的杂质，熔炼产品的精度和合格品率更加可靠和得以提高；又添加了炉前 (还可以加入炉中)取样分析，使得工艺过程更加紧凑，生产效率和过程更加可靠。经本熔炼工艺所得到的所述耐磨合金铸钢，其抗拉强度1500-1800MPa，屈服强 度1200-1400MPa，延伸率δ 57-15%, V 型缺口冲击韧性 Akv25_40J，硬度48_55HRC。本 发明中的合金铸钢及其熔炼工艺具有生产工艺简单、成本低、强韧性高、淬透性与淬硬性 好且无污染的特点。所得到的合金铸钢适合用于在低温环境中，如_20°C 0°C，与冻岩、冻 土层接触的耐磨工程机械设备，适应在寒带环境中长期工作的要求。本发明中所揭示的实施例，将通过权利要求得到体现和保护，任何根据本发明中 所得到的启示，均落入本发明所保护的范围之中。
权利要求
一种耐磨合金铸钢的熔炼工艺，其特征在于，其所述铸钢的化学成分及其质量百分比为C0.27 0.32；Mn0.70 0.90；Si0.90 1.30；Cr1.40 1.80；Mo0.10 0.20；Ni0.10 0.20；Ti0.02 0.03；所述熔炼工艺包括步骤1、当熔炼钢液升温至1550 1560℃时，分别加入元素碳、钼铁、铬铁、镍、钛铁，然后继续升温；步骤2、当熔炼钢液升温至1570 1580℃时，加入硅铁；步骤3、当熔炼钢液升温至1590 1600℃时，加入锰铁；步骤4、当熔炼钢液升温至1610 1630℃时，断电出钢液浇注。
2.根据权利要求1所述的耐磨合金铸钢的熔炼工艺，其特征在于所述耐磨合金铸钢 抗拉强度1500-1800MPa，屈服强度1200_1400MPa，延伸率δ 57-15%，V型缺口冲击韧性 Akv25-40J，硬度48-55HRC。
3.根据权利要求1或2所述的耐磨合金铸钢的熔炼工艺，其特征在于所述耐磨合金 铸钢适用于制造用于在_20°C -0°C的环境下与冻岩、冻土层接触的耐磨工程机械设备。
4.根据权利要求1所述的耐磨合金铸钢的熔炼工艺，其特征在于所述熔炼钢液是采 用酸性的高频或中频感应电炉进行熔炼。
5.根据权利要求1所述的耐磨合金铸钢的熔炼工艺，其特征在于在所述步骤1后还 对所述钢液搅拌后，并覆盖上熔渣工序。
6.根据权利要求1所述的耐磨合金铸钢的熔炼工艺，其特征在于在所述步骤2后还 进行炉前取样分析工序，并根据炉前的化学成份，再添补相应元素。
7.根据权利要求1所述的耐磨合金铸钢的熔炼工艺，其特征在于在所述步骤3后还 进行脱氧工序以尽量减小钢液中的含气量，并采取撒上熔剂造渣工序。
8.根据权利要求7所述的耐磨合金铸钢的熔炼工艺，其特征在于所述脱氧工序采用 比例为0. 03-0. 06%的铝。
9.根据权利要求7所述的耐磨合金铸钢的熔炼工艺，其特征在于在所述熔剂造渣后， 进行炉后取样分析，并直至达到所述合金铸钢的成分范围为止。
10.根据权利要求1所述的耐磨合金铸钢的熔炼工艺，其特征在于在所述步骤4中还 可以为断电、扒渣、出钢液浇注工序。
全文摘要
一种获得超高硬韧性和耐磨性的耐磨合金铸钢的熔炼工艺，所述铸钢的化学成分及其质量百分比为C0.27-0.32；Mn0.70-0.90；Si0.90-1.30；Cr1.40-1.80；Mo0.10-0.20；Ni0.10-0.20；Ti0.02-0.03，所述熔炼工艺包括在钢液升温至1550-1560℃时，分别加入元素碳、钼铁、铬铁、镍、钛铁；在1570-1580℃时，加入硅铁；在1590-1600℃时，加入锰铁；在1610-1630℃时，断电出钢液浇注。该工艺生产工艺简单、成本低且无污染，所得铸钢可用于制造与冻岩、冻土层接触的工程机械设备。
文档编号C22C38/50GK101899605SQ20091020363
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者王程懿 申请人:宁波市鄞州商业精密铸造有限公司