一种精密高锰合金钢斗齿及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种精密高锰合金钢斗齿，其组分按重量百分比包括：C：0.9-1.0％，Mn：11-11.5％，Cr：0.4-0.55％，Mo：0.55-0.65％，Si：0.55-0.7％，P：≤0.03％，S：≤0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明还公开了上述精密高锰合金钢斗齿的制备方法。本发明具有优异的耐磨、耐冲击性能，能有效延长斗齿的使用寿命。
【专利说明】一种精密高锰合金钢斗齿及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及斗齿【技术领域】，尤其涉及一种精密高锰合金钢斗齿及其制备方法。
【背景技术】
[0002]挖掘机斗齿在矿山采掘、地质勘探和基础建设过程中，直接与岩土、矿石等接触，不仅承受岩土、矿石等的摩擦磨损，而且还会承受一定的冲击载荷，因此它成了挖掘机的最易磨损件，每台挖掘机每年会消耗大量的斗齿配件。据有关资料统计，在2005年，我国正在使用的2m3以上大型矿山挖掘机有2000?2500台，斗齿直接经济损失达到3000万元/年；与此同时，因设备损坏、停机、停产而造成间接经济损失更大。因此提高斗齿的耐磨、耐冲击性，能提高效率、降低工矿企业生产成本。
【发明内容】
[0003]基本【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种精密高锰合金钢斗齿及其制备方法，具有优异的耐磨、耐冲击性能，能有效延长斗齿的使用寿命。
[0004]本发明提出的一种精密高锰合金钢斗齿，其组分按重量百分比包括:C:
0.9-1.0 %, Mn:11-11.5 %, Cr:0.4-0.55 %, Mo:0.55-0.65 %, Si:0.55-0.7 %, P:(0.03%, S 0.02%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0005]优选地，其组分中Mn、C、Mo的重量百分比关系符合如下公式:Mn =2XC+Mo+8.7%。
[0006]优选地，其组分中C和Si的重量比为0.93-0.97:0.6-0.65。
[0007]优选地，其组分按重量百分比包括:C:0.93-0.97 %, Mn:11.1-11.4 %, Cr:
0.45-0.5%, Mo:0.57-0.63%, S1:0.6-0.65%,P S 0.03%, S S 0.02%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0008]本发明还提出一种上述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，包括如下步骤:
[0009]S1、熔炼:将高锰铁、中锰铁、生铁、废钢、钥铁、铬钢、萤石粉和石灰放入感应炉中，向感应炉中通入保护气体，升高感应炉温度，至上述原料全部熔化后，打开炉门加入铝丝和硅铁，保温5min，捞出浮在液体表面的炉渣后，感应炉中剩余液体为合金液；
[0010]S2、预处理型壳:型壳升温至880°C，保温120-150min后，冷却至300_320°C得到预处理型壳；
[0011]S3、浇注:向浇注包内加入稀土和铝丝后，将合金液移入浇注包中得到混合金属液，再将浇注包中的混合金属液浇注到预处理型壳内后，待混合金属液冷却至室温得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比为0.3:100，铝丝为100g，浇注温度为1530-1570°c ；
[0012]S4、热处理:将合金坯升温至300°C，保温2h，再升温至650°C，接着保温2h，再升温至1070°C，保温2.5h，取出后水冷得到到精密高锰合金钢斗齿。
[0013]制备方法的S2中，型壳装台车时，不能挤压，必须放平，保持底面全部用力，一般浇杯口方向小于180°。预处理型壳在摆放搬壳时，必须浇杯口向下，倒出型壳内在焙烧过程中产生的杂物，然后将前端与尾部保持30°的倾斜度，必须保持浇杯口稍高于尾部，即浇杯底部是钢液上水平面的最高点。
[0014]制备方法的S3中，合金液倒入浇注包内先撒结渣剂，把杂物清理干净后，放保温棉滤渣，同时撒草木灰覆盖，隔绝空气后再进行浇注。浇注时须要先慢，以减少对型壳的冲击力，使内腔气体排出；再加快浇注速度；当合金液的液面上升至浇口杯底部时再放慢浇注速度，特别注意不能断流，防止卷入气体。浇包嘴越接近浇杯口越好，距离控制在5cm左右，浇注时须要做到引流准、注流稳、收流慢，每个斗齿的浇注速度为1.8-2.2s/kg。
[0015]优选地，SI中，萤石粉与合金液的重量比为0.2-0.5:100。
[0016]优选地，SI中，石灰与合金液的重量比为0.6-1:100。
[0017]优选地，S4中，升温速度小于150°C /h且大于50°C /h。
[0018]优选地，S4中，升温速度为120°C/h。
[0019]优选地，包括如下步骤:
[0020]S1、熔炼:将高锰铁、中锰铁、生铁、废钢、钥铁、铬钢、萤石粉和石灰放入感应炉中，向感应炉中通入保护气体，升高感应炉温度，至上述原料全部熔化后，打开炉门加入铝丝和硅铁，保温5min，捞出浮在液体表面的炉渣后，感应炉中剩余液体为合金液；
[0021]S2、预处理型壳:型壳升温至880°C，保温135min后，冷却至310°C得到预处理型壳;
[0022]S3、浇注:向浇注包内加入稀土和铝丝后，将合金液移入浇注包中得到混合金属液，再将浇注包中的混合金属液浇注到预处理型壳内后，待混合金属液冷却至室温得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比为0.3:100，铝丝为100g，浇注温度为1550°C ；
[0023]S4、热处理:将合金坯以110°C /h的升温速度升温至300°C，保温2h ;再以87.5°C /h的升温速度升温至650°C，接着保温2h ;再以120°C /h的升温速度升温至1070°C，保温
2.5h，取出后水冷得到到精密高锰合金钢斗齿。
[0024]本发明通过采用合理的元素配比以及稀土元素的添加，净化了钢液，细化了晶粒，改善杂物的形态和分布，可实现合金钢综合强化，从而提高斗齿的耐磨性和使用寿命，本发明采用了合理的热处理工艺，合适的退火处理和淬火回火，使合金钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。
[0025]本发明合金钢与现有的高锰钢相比，具有更高的耐磨性、强韧性以及抗冲击性。使用本发明合金钢，可以保证挖掘机能正常进行工作，防治早期脆断，减少停机和维修次数，提高了劳动生产率和设备利用率，降低了生产成本。
【具体实施方式】
[0026]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0027]实施例1
[0028]本发明提出的一种精密高锰合金钢斗齿，其组分按重量百分比包括:C:1.0%，Mn:11%, Cr:0.55%, Mo:0.55%, Si:0.7%, P:0.01%, S:0.02%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0029]本发明还提出一种上述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，包括如下步骤:
[0030]S1、熔炼:将高锰铁、中锰铁、生铁、废钢、钥铁、铬钢、萤石粉和石灰放入感应炉中，向感应炉中通入保护气体，升高感应炉温度，至上述原料全部熔化后，打开炉门加入铝丝和硅铁，保温5min，捞出浮在液体表面的炉渣后，感应炉中剩余液体为合金液，其中萤石粉与合金液的重量比为0.2:100，石灰与合金液的重量比为1:100 ;
[0031]S2、预处理型壳:型壳升温至880°C，保温135min后，冷却至310°C得到预处理型壳;
[0032]S3、浇注:向浇注包内加入稀土和铝丝后，将合金液移入浇注包中得到混合金属液，再将浇注包中的混合金属液浇注到预处理型壳内后，待混合金属液冷却至室温得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比为0.3:100，铝丝为100g，浇注温度为1550°C ；
[0033]S4、热处理:将合金坯以110°C /h的升温速度升温至300°C，保温2h ;再以87.5°C /h的升温速度升温至650°C，接着保温2h ;再以120°C /h的升温速度升温至1070°C，保温
2.5h，取出后水冷得到到精密高锰合金钢斗齿。
[0034]实施例2
[0035]本发明提出的一种精密高锰合金钢斗齿，其组分按重量百分比包括:C:0.93%，Mn:11.19%, Cr:0.45%, Mo:0.63%, Si:0.6%, P:0.03%, S:0.01%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0036]本发明还提出一种上述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，包括如下步骤:
[0037]S1、熔炼:将高锰铁、中锰铁、生铁、废钢、钥铁、铬钢、萤石粉和石灰放入感应炉中，向感应炉中通入保护气体，升高感应炉温度，至上述原料全部熔化后，打开炉门加入铝丝和硅铁，保温5min，捞出浮在液体表面的炉渣后，感应炉中剩余液体为合金液，其中萤石粉与合金液的重量比为0.4:100，石灰与合金液的重量比为0.8:100 ；
[0038]S2、预处理型壳:型壳升温至880°C，保温150min后，冷却至300°C得到预处理型壳;
[0039]S3、浇注:向浇注包内加入稀土和铝丝后，将合金液移入浇注包中得到混合金属液，再将浇注包中的混合金属液浇注到预处理型壳内后，待混合金属液冷却至室温得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比为0.3:100，铝丝为100g，浇注温度为1570°C ；
[0040]S4、热处理:将合金坯升温至300°C，保温2h，再升温至650°C，接着保温2h，再升温至1070°C，保温2.5h，取出后水冷得到到精密高锰合金钢斗齿。
[0041]实施例3
[0042]本发明提出的一种精密高锰合金钢斗齿，其组分按重量百分比包括:C:0.97%，Mn:11.4%, Cr:0.5%, Mo:0.57%, S1:0.65%, P:0.01%, S:0.02%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0043]本发明还提出一种上述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，包括如下步骤:
[0044]S1、熔炼:将高锰铁、中锰铁、生铁、废钢、钥铁、铬钢、萤石粉和石灰放入感应炉中，向感应炉中通入保护气体，升高感应炉温度，至上述原料全部熔化后，打开炉门加入铝丝和硅铁，保温5min，捞出浮在液体表面的炉渣后，感应炉中剩余液体为合金液；
[0045]S2、预处理型壳:型壳升温至880°C，保温120min后，冷却至320°C得到预处理型壳;
[0046]S3、浇注:向浇注包内加入稀土和铝丝后，将合金液移入浇注包中得到混合金属液，再将浇注包中的混合金属液浇注到预处理型壳内后，待混合金属液冷却至室温得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比为0.3:100，铝丝为100g，浇注温度为1530°C ；
[0047]S4、热处理:将合金坯以120°C /h的升温速度升温至300°C，保温2h ;再以120°C /h的升温速度升温至650°C，接着保温2h ;再以120°C /h的升温速度升温至1070°C，保温
2.5h，取出后水冷得到到精密高锰合金钢斗齿。
[0048]实施例4
[0049]本发明提出的一种精密高锰合金钢斗齿，其组分按重量百分比包括:C:0.9%，Mn:11.5%, Cr:0.4%, Mo:0.65%, Si:0.55%, P:0.03%, S:0.01%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0050]本发明还提出一种上述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，包括如下步骤:
[0051 ] S1、熔炼:将高锰铁、中锰铁、生铁、废钢、钥铁、铬钢、萤石粉和石灰放入感应炉中，向感应炉中通入保护气体，升高感应炉温度，至上述原料全部熔化后，打开炉门加入铝丝和硅铁，保温5min，捞出浮在液体表面的炉渣后，感应炉中剩余液体为合金液，其中萤石粉与合金液的重量比为0.5:100，石灰与合金液的重量比为0.6:100 ；
[0052]S2、预处理型壳:型壳升温至880°C，保温135min后，冷却至310°C得到预处理型壳;
[0053]S3、浇注:向浇注包内加入稀土和铝丝后，将合金液移入浇注包中得到混合金属液，再将浇注包中的混合金属液浇注到预处理型壳内后，待混合金属液冷却至室温得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比为0.3:100，铝丝为100g，浇注温度为1550°C ；
[0054]S4、热处理:将合金坯以110°C /h的升温速度升温至300°C，保温2h ;再以87.5°C /h的升温速度升温至650°C，接着保温2h ;再以120°C /h的升温速度升温至1070°C，保温
2.5h，取出后水冷得到到精密高锰合金钢斗齿。
[0055]需要说明的是，在本发明中，并不对熔炼和预处理型壳两个步骤的顺序进行限定，可以根据时间安排的方便性对上述两个步骤的顺序进行调整，本领域技术人员在不付出创造性劳动的基础上，对上述两个步骤的安排调整得到的技术方案，均应在本发明的保护范围之内。
[0056]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种精密高锰合金钢斗齿，其特征在于，其组分按重量百分比包括:c:0.9-1.0%，Mn:11-11.5 %, Cr:0.4-0.55 %, Mo:0.55-0.65 %, S1:0.55-0.7 %, P: ^ 0.03 %, S:(0.02%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的精密高锰合金钢斗齿，其特征在于，其组分中Mn、C、Mo的重量百分比关系符合如下公式:Mn = 2XC+Mo+8.7%。
3.根据权利要求1所述的精密高锰合金钢斗齿，其特征在于，其组分中C和Si的重量比为 0.93-0.97:0.6-0.65。
4.根据权利要求3所述的精密高锰合金钢斗齿，其特征在于，其组分按重量百分比包括:C:0.93-0.97%, Mn:11.1-11.4%, Cr:0.45-0.5%, Mo:0.57-0.63%, S1:0.6-0.65%,P 0.03%, S 0.02%，其余为Fe和不可避免的杂质。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: . 51、熔炼:将高锰铁、中锰铁、生铁、废钢、钥铁、铬钢、萤石粉和石灰放入感应炉中，向感应炉中通入保护气体，升高感应炉温度，至上述原料全部熔化后，打开炉门加入铝丝和硅铁，保温5min，捞出浮在液体表面的炉渣后，感应炉中剩余液体为合金液； . 52、预处理型壳:型壳升温至880°C，保温120-150min后，冷却至300_320°C得到预处理型壳； . 53、浇注:向浇注包内加入稀土和铝丝后，将合金液移入浇注包中得到混合金属液，再将浇注包中的混合金属液浇注到预处理型壳内后，待混合金属液冷却至室温得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比为0.3:100，铝丝为100g，浇注温度为1530-1570°C ； . 54、热处理:将合金坯升温至30(TC，保温2h，再升温至650°C，接着保温2h，再升温至.1070°C，保温2.5h，取出后水冷得到到精密高锰合金钢斗齿。
6.根据权利要求5所述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，其特征在于，SI中，萤石粉与合金液的重量比为0.2-0.5:100。
7.根据权利要求5所述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，其特征在于，SI中，石灰与合金液的重量比为0.6-1:100。
8.根据权利要求5所述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，其特征在于，S4中，升温速度小于150°C /h且大于50°C /h。
9.根据权利要求8所述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，其特征在于，S4中，升温速度为 120。。 /h。
10.根据权利要求5-8任一项所述精密高锰合金钢斗齿的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: . 51、熔炼:将高锰铁、中锰铁、生铁、废钢、钥铁、铬钢、萤石粉和石灰放入感应炉中，向感应炉中通入保护气体，升高感应炉温度，至上述原料全部熔化后，打开炉门加入铝丝和硅铁，保温5min，捞出浮在液体表面的炉渣后，感应炉中剩余液体为合金液； . 52、预处理型壳:型壳升温至880°C，保温135min后，冷却至310°C得到预处理型壳； .53、浇注:向浇注包内加入稀土和铝丝后，将合金液移入浇注包中得到混合金属液，再将浇注包中的混合金属液浇注到预处理型壳内后，待混合金属液冷却至室温得到合金坯，其中稀土和合金液的重量比为0.3:100，铝丝为100g，浇注温度为1550°C ； S4、热处理:将合金坯以110°C /h的升温速度升温至300°C，保温2h ;再以87.5°C /h的升温速度升温至650°C，接着保温2h ;再以120°C /h的升温速度升温至1070°C，保温2.5h，取出后水冷得到到精密高锰合金钢斗齿。
【文档编号】C21D9/32GK104313480SQ201410552477
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】张志军, 赵金锋 申请人:巩义市东奥金属铸造有限公司