一种ZG25MnSY3铸件材料及铸件制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种ZG25MnSY3铸件材料，由以下组分按照质量%组成：C为0.25%-0.3%，Si为0.3%-0.45%，Mn为1%～1.2%，P为≤0.02%，S为≤0.015%，Cr为0.3%-0.6%，Ni为0.4%-0.6%，Mo为0.3%-0.45%，V为0.09%～0.15%，Nb为≤0.05%，Cu为≤0.3%，Al为0.03%-0.06%，其余为Fe，合计100%。本发明还公开了利用上述ZG25MnSY3材料制备铸件的方法。本发明的铸件材料，经过电弧炉和精炼炉熔炼及在精炼后期加入变质剂，具有良好的金相组织，机械性能大幅度提高，强度和韧性提高，使用寿命延长。
【专利说明】一种ZG25MnSY3铸件材料及铸件制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铸造材料【技术领域】，涉及一种ZG25MnSY3铸件材料，本发明还涉及利用该种ZG25MnSY3材料制备铸件的方法。
【背景技术】
[0002]随着铸造技术的发展，对铸件的性能要求越来越高，这就要求铸件要有较好的材料、良好的金相组织和较高的机械性能，才能保证铸件在使用过程中耐磨、耐疲劳，保证铸件在使用过程中不发生变形、断裂。尤其是在地下采煤的煤井中，铸件的安全性对操作人员生命的安全、设备运行的连续性工作，均起到了至关重要的作用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种ZG25MnSY3铸件材料，解决了现有铸件在使用过程中耐磨、耐疲劳性能不足，在使用过程中易发生变形、断裂的问题。
[0004]本发明的另一目的是提供一种利用该种ZG25MnSY3材料制备铸件的方法。
[0005]本发明所采用的技术方案是,一种ZG25MnSY3铸件材料，由以下组分按照质量％组成:
[0006]C 为 0.25%-0. 3%, Si 为 0.3%_0.45%,Mn 为 1% ~1.2%, P 为≤ 0.02%, S 为≤ 0.015%,Cr 为 0.3%-0.6%, Ni 为 0.4%-0.6%, Mo 为 0.3%-0.45%, V 为 0.09% ~0.15%, Nb 为≤ 0.05%,Cu 为≤ 0.3%, Al 为 0.03%-0.06%，其余为 Fe，合计 100%。
[0007]本发明所米用的另一技术方案是，一种利用上述的ZG25MnSY3材料制备铸件的方法，具体按照以下步骤实施:
[0008]步骤1、利用EBT电炉进行初练
[0009]1.1)成分控制，电炉出钢时应满足C≤0.15%、P≤0.005% ；
[0010]1.2)选用杂质少、低P、S的优质废钢、料头
[0011]第一罐料配入石灰为钢水重量的4~5% ;氧化期及时大量放渣和补加渣料，确保出钢时P≤0.005% ；
[0012]1.3)采用留钢留渣操作，留钢量5~7t，严禁氧化渣进入精炼包；
[0013]1.4)初炼炉出钢温度:1650~1680°C，预脱氧操作时使用强脱氧剂为0.5Kg/t钢。
[0014]步骤2、利用LF精炼炉进行精炼
[0015]2.1)将精炼包吊到钢包车上后尽快进行氩气置换；
[0016]精炼包的准备过程是:
[0017]2.1.1)检查精炼包各部位，确认各部位正常；
[0018]2.1.2)精炼包必须清理干净，包衬无废钢、无粘渣，渣线挖补面积不大于渣线面积的 50% ；
[0019]安装好滑动水口，确认机构处于良好工作状态；
[0020]2.1.3)检查透气砖的残高和透气性，确保残高安全，透气良好；精炼包使用前必须烘烤良好；
[0021]2.2)将精炼包送达精炼工位后，测温、加渣料，
[0022]渣料组成为:石灰与萤石质量比为4-5:1，精炼炉渣后控制在200 ± IOmm ；
[0023]2.3)扩散脱氧剂选用C粉、硅铁粉、硅钙粉和铝粉，扩散脱氧剂要分批加入，待炉渣变白、粘度合适，测温取样后，根据分析结果，钢水温度升到> 1620°C后调整合金成分，合金化后将温度升到1590± 10°C，取全分析样和气体样，待成份合适和气体成份达到[O] ^ 30ppm、[N] ^ 70ppm、[H] ^ 3.0ppm ；
[0024]2.4)在精炼后期LF精炼炉内要保持微正压，继续加入扩散脱氧剂，保持还原气氛；
[0025]2.5)精炼时间不低于45分钟，上述的合金组分加完后要求精炼白渣保持时间^ 20分钟，出钢前加入钒铁合金；
[0026]2.6)精炼炉出钢温度为1580±10°C ；
[0027]步骤3、进行浇注
[0028]浇注要求低温快注，浇注温度为1545±10°C，同时铸件按铸造工艺图造型完毕，按浇注工艺温度浇注，铸件保温、打箱、精整后得到ZG25MnSY3铸件；
[0029]步骤4、对ZG25MnSY3铸件进行正回火，即成。
[0030]本发明的有益效果是，通过对比现有铸件材料，通过降低和增加某些合金元素，经过电弧炉和精炼炉熔炼及在精炼后期加入变质剂，保证铸件化学成份，通过合理、合适的热处理工艺，使铸件得到良好的金相组织，并使铸件机械性能大幅度的提高，提高铸件的强度和韧性，减少铸件备件更换频率，延长铸件使用寿命。
【具体实施方式】
[0031]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0032]本发明的ZG25MnSY3铸件材料，由以下组分按照质量％组成:
[0033]C 为 0.25%-0.3%, Si 为 0.3%_0.45%,Mn 为 1% ~1.2%, P 为≤ 0.02%, S 为≤ 0.015%,Cr 为 0.3%-0.6%, Ni 为 0.4%-0.6%, Mo 为 0.3%-0.45%, V 为 0.09% ~0.15%, Nb 为≤ 0.05%,Cu 为≤ 0.3%, Al 为 0.03%-0.06%，其余为 Fe，合计 100%。
[0034]参照表1，是本发明ZG25MnSY3铸件材料的组织设计要求性能指标。
[0035]表1，本发明ZG25MnSY3铸件材料组织设计要求性能指标
[0036]
ZG25MnSY3 Rel Rm A% Z% aKU 硬度组织晶粒度
>400 >650>40 >?4()
ζθ)υ >20 >30 - — B+F+p >9
风冷 MPa MPaJ/cnr HB
[0037]本发明ZG25MnSY3铸件材料其他的技术指标还包括:
[0038]1)0^ 50ppm、H ^ lOppm、N ^ 150ppm ；
[0039]2)退火组织为珠光体加铁素体，晶粒度8级以上；
[0040]3)铸后完全退火(正火+高温回火)，组织为少量粒状贝氏体+珠光体+铁素体，晶粒度9级以上。
[0041]本发明利用上述的ZG25MnSY3材料制备铸件的方法，包括电炉初炼一LF精炼一浇注一热处理工艺，各个组分在冶炼过程中陆续添加，实行最终的化学成分质量百分比控制，具体按照以下步骤实施:
[0042]步骤1、利用EBT电炉进行初练
[0043]1.1)成分控制(元素质量含量％):为了保证LF精炼时化学成分合格，电炉出钢时应满足C≤0.15%、P≤0.005% ；
[0044]1.2)选用杂质少、低P、S的优质废钢、料头(取其中的Fe和P、S)
[0045]熔清确保残余满足工艺要求，第一罐料配入石灰为钢水重量的4~5% ;氧化期及时大量放渣和补加渣料，确保出钢时p< 0.005% ；
[0046]1.3)采用留钢留渣操作，留钢量5~7t，严禁氧化渣进入精炼包；
[0047]1.4)初炼炉出钢温度:1650~1680°C，预脱氧操作时使用强脱氧剂(比如Al)为0.5Kg/t 钢。
[0048]步骤2、利用LF精炼炉进行精炼
[0049]2.1)将精炼包吊到钢包车上后尽快进行氩气置换；
[0050]精炼包的准备过程是:
[0051]2.1.1)检查精炼包各部位，确认各部位正常；
[0052]2.1.2)精炼包必须清理干净，包衬无废钢、无粘渣，渣线挖补面积不大于渣线面积的50%，不得使用新砌包或新更换包底的钢包；安装好滑动水口，确认机构处于良好工作状态；
[0053]2.1.3)检查透气砖的残高和透气性，确保残高安全，透气良好；精炼包使用前必须烘烤良好；
[0054]2.2)将精炼包送达精炼工位后，测温、加渣料，
[0055]渣料组成为:石灰与萤石质量比为4-5:1，精炼炉渣后控制在200mm±10左右；
[0056]2.3)扩散脱氧剂选用C粉、硅铁粉、硅钙粉和铝粉，为了保证炉内还原气氛，扩散脱氧剂要分批加入，待炉渣变白、粘度合适，测温取样后，根据分析结果，钢水温度升到≤1620°C后调整合金成分,合金化后将温度升到1590±10°C,取全分析样和气体样,待成份合适和气体成份达到[O] ( 30ppm、[N] ( 70ppm、[H] ( 3.0ppm ；
[0057]2.4)在精炼后期LF精炼炉内要保持微正压，继续加入扩散脱氧剂，保持还原气氛；
[0058]在精炼过程中，要时刻观察氩气情况，适时调整氩气压力和流量，以不裸露钢水面为宜；
[0059]2.5)精炼时间不低于45分钟，上述的合金组分加完后要求精炼白渣保持时间^ 20分钟，出钢前加入钒铁合金；
[0060]2.6)精炼炉出钢温度为1580±10°C。
[0061]自此，铸件质量成分均符合设计要求，其中四个实施例炉次(四炉钢)最终成分参照表2-1至表2-4 ；
[0062]表2-1,本发明实施例1的最终成分表(兀素含量为质量％)
[0063]
【权利要求】
1.一种ZG25MnSY3铸件材料，其特点在于，由以下组分按照质量％组成:C为.0.25%-0.3%, Si 为 0.3%-0.45%, Mn 为 1% ~1.2%, P 为≤ 0.02%, S 为≤ 0.015%, Cr 为.0.3%-0.6%, Ni 为 0.4%-0.6%, Mo 为 0.3%-0.45%, V 为 0.09% ~0.15%, Nb 为≤ 0.05%, Cu 为≤0.3%, Al 为 0.03%-0.06%，其余为 Fe，合计 100%。
2.一种利用权利要求1所述的ZG25MnSY3材料制备铸件的方法，其特点在于，具体按照以下步骤实施: 步骤1、利用EBT电炉进行初练 1.1)成分控制，即元素质量含量％:为了保证LF精炼时化学成分合格，电炉出钢时应满足 C ≤ 0.15%、P ≤0.005% ； 1.2)选用杂质少、低P、S的优质废钢、料头 第一罐料配入石灰为钢水重量的4~5% ;氧化期及时大量放渣和补加渣料，确保出钢时 P ≤ 0.005% ； .1.3)采用留钢留渣操作，留钢量5~7t，严禁氧化渣进入精炼包； .1.4)初炼炉出钢温度:1650~1680°C，预脱氧操作时使用强脱氧剂为0.5Kg/t钢。 步骤2、利用LF精炼炉进行精炼 . 2.1)将精炼包吊到钢包车上后尽快进行氩气置换； 精炼包的准备过程是: . 2.1.1)检查精炼包各部位，确认各部位正常； .2.1.2)精炼包必须清理干净，包衬无废钢、无粘渣，渣线挖补面积不大于渣线面积的.50% ； 安装好滑动水口，确认机构处于良好工作状态； .2.1.3)检查透气砖的残高和透气性，确保残高安全，透气良好；精炼包使用前必须烘烤良好； . 2.2)将精炼包送达精炼工位后，测温、加渣料， 渣料组成为:石灰与萤石质量比为4-5:1，精炼炉渣后控制在200 ± IOmm ； . 2.3)扩散脱氧剂选用C粉、硅铁粉、硅钙粉和铝粉，扩散脱氧剂要分批加入，待炉渣变白、粘度合适，测温取样后，根据分析结果，钢水温度升到> 1620°C后调整合金成分，合金化后将温度升到1590±10°C，取全分析样和气体样，待成份合适和气体成份达到[O]^ 30ppm、[N] ^ 70ppm、[H] ^ 3.0ppm ； .2.4)在精炼后期LF精炼炉内要保持微正压，继续加入扩散脱氧剂，保持还原气氛； 2.5)精炼时间不低于45分钟，上述的合金组分加完后要求精炼白渣保持时间> 20分钟，出钢前加入钒铁合金； . 2.6)精炼炉出钢温度为1580±10°C ； 步骤3、进行浇注 浇注要求低温快注，浇注温度为1545± 10°C，同时铸件按铸造工艺图造型完毕，按浇注工艺温度浇注，铸件保温、打箱、精整后得到ZG25MnSY3铸件； 步骤4、对ZG25MnSY3铸件进行正回火，即成。
3.根据权利要求2所述的ZG25MnSY3材料制备铸件的方法，其特点在于:所述的正回火工艺过程是:在200±10°C保温3±0.1小时，升温速度控制在≤500C /h，铸件升温至650± 10°C时，保温4±0.1小时；升温速度控制在≤600C /h，铸件温度加热至920±10°C保温16±0.2小时，然后出炉进行正火喷雾处理；待铸件降温至150-200°C，保温3±0.1小时，重新进炉回火热处理，升温速度控制在< 60°C /h，铸件温度加热至620±10°C保温20±0.2小时，空气冷却至室温。
【文档编号】C22C33/04GK103627972SQ201310552288
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】张朋涛, 田斌, 杜佳, 周银宝, 王耀琨 申请人:中冶陕压重工设备有限公司