本发明涉及金属冶炼领域，特别涉及一种高碳锰铬磨球用热轧圆钢及其制造方法。
背景技术：
：耐磨材料的使用遍布冶金、矿山、建材、火电及机械行业的各个部门，种类多，数量大。高锰钢耐磨件是长期以来普遍使用的磨球用料，已被国外淘汰的高锰钢耐磨件占据我国使用量的很大比例，但在冲击工况不大的情况下，其耐磨性和寿命得不到充分发挥，也即在低应力冲击磨料磨损条件下，高锰钢耐磨件不能发挥材料性能优势，增加了不必要的生产成本。因此，根据磨损工况实际需要研究开发新型耐磨材料具有十分重要的意义。谢敬佩等著《耐磨铸钢及熔炼》一书表明中、高碳低合金耐磨钢和中、高碳中合金耐磨钢的研发逐渐替代高锰钢应用于中低冲击或无冲击的磨损工况，并显示了良好的使用性能。例如zg50simn2mo耐磨钢是针对冶金、水泥等行业使用的球磨机、破碎机的磨球、锤头等耐磨件的新型耐磨材料，该钢有下列百分比的元素组成：0.4～0.6％c，1.5～2.0％si，2.0～3.0％mn，0.2～0.5％mo，微量b、v、re，余量为fe和不可避免的杂质；该钢铸造在大于850℃取出空冷后得到以贝氏体为主的组织，是一种mn-b系贝氏体耐磨铸钢。zg30crmn2sireb马氏体耐磨铸钢是针对非强烈冲击工况而研制的一种代替高锰钢的新型耐磨材料，是一种cr-mn-si系钢，该钢有下列百分比的元素组成：0.27～0.33％c，0.8～1.1％si，1.0～1.5％mn，0.8～1.2％cr，0.1～0.15％re，0.005～0.007％b，余量为fe和不可避免的杂质。zg50simn2mo耐磨钢设计主要是采用成分设计实现空冷后得到贝氏体组织，但是这种成分设计成本高；zg30crmn2sireb马氏体耐磨铸钢碳含量不高，有足够的韧性储备，适于磨料硬度中等的耐磨件。本发明是一种高碳锰铬新型耐磨材料，碳含量高，钢的硬度高，耐磨性好，采用锰铬搭配合金化，钢具有优良的淬透性，适于磨料硬度高的耐磨件。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种高碳锰铬磨球用热轧圆钢及其制造方法，所生产的圆钢具有较高的硬度，且耐磨性好，在大多数工况为低应力冲击的球磨机中都普遍适用。本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高碳锰铬磨球用热轧圆钢，按质量百分数计，包括以下组分：c：0.72～0.82％、si：0.17～0.35％、mn：0.70～0.90％、p：0.010～0.030％、s：0.010～0.030％、cr：0.50～0.70％、in：0.20～0.30％、ag：0.10～0.20％、cu：0.15～0.25％、ga：0.080～0.100％、ni0.20～0.26％、zn0.10～0.14％、sn0.14～0.16％，余量为fe和不可避免的杂质。优选为，按质量百分数计，包括以下组分：c：0.78％、si：0.26％、mn：0.79％、p：0.021％、s：0.020％、cr：0.60％、in：0.25％、ag：0.16％、cu：0.19％、ga：0.092％、ni0.23％、zn0.12％、sn0.15％，余量为fe和不可避免的杂质。通过采用上述技术方案，ga能与钢包当中的多种组分进行组合，ga与in形成共晶，共晶温度为15.7℃，ga在in中可溶解10％为性能优良的β固溶体，ga-cu形成包晶型二元状态，ga在cu中可溶解17.5％，形成单相α固溶体、塑性好、可加工性好，ag-ga也形成包晶型二元状态，其在常温状态下能够有效地增强钢整体的硬度，以至于制成的磨球具有较高的硬度，而ag-14ga能够增强钢的具有优良塑性、可变型加工。而cu和si能够制造的整个过程中能够形成cu-si合金，其能够提高磨球的耐磨性能，并且，cu还能够增强磨球的强度，从而有利于延长磨球的使用寿命。同时，si有利利于抑制锌的挥发，避免在制备的过程中钢材当中出现气孔。另外，mn能够与s形成熔点较高的mns，可防止因fes而导致的热脆现象。mn有增加钢晶粒粗化的倾向和回火脆性敏感性，有利于最终提高磨球的硬度及耐磨性。而cr能够提高碳素钢轧制状态的强度和硬度。降低伸长率和断面收缩率。并且含有cr钢的磨球经研磨容易获得较高的表面加工质量，同时，其还能够增强磨球的耐腐蚀性能，使得磨球可以适应更多的领域，降低了磨球被酸碱腐蚀的概率。其次，镍能够促使铁从晶体结构从体心立体结构转变为面心立方结构，这样种结构被称为奥氏体，其能够有效地提高圆钢的力学性能，进而保证了所制成的磨球具有较强的硬度。再者，添加sn能够减少钢结晶过程中粗大碳化物的析出，细化铸态组织，提高钢的硬度和加工硬化能力，减少铸态疏松，使钢中夹杂物变少、变小、球化，从而可提高铸钢的耐磨性。一种高碳锰铬磨球用热轧圆钢的制造方法，包括以下步骤：s1、按质量百分数计，将含有c0.67～0.72％、si0.11～0.18％、mn0.70～0.80％、cr0.45～0.55％、p0.019～0.021％、s0.100～0.120％的钢加入到转炉中进行冶炼，之后依次向转炉中加入人造石墨、脱氧剂、碳锰、硅铁、高碳铬铁、银、铜、铟、镓、镍、锌和锡，且全程从转炉炉底吹入ar，控制氧压≥0.8mpa，而冶炼的终点为c≥0.16％、p≤0.018％，铁水的温度达到1620～1645℃，之后进行出钢；s2、将s1中出钢的钢水被转移到lf炉进行精炼中，并从lf炉炉底吹入ar，同时向lf炉加入石灰、碳化硅、电石和萤石进行通电造渣，之后钢包吊出；s3、将s2中钢包吊入到vd炉中，并从vd炉炉底吹入ar，同时进行合盖真空脱气处理，经软吹处理之后，吊包出炉；s4、将钢包通过连铸机注铸坯，控制连铸中间包钢温度为1483～1498℃，并利用结晶器保护高碳保护渣；s5、钢坯在加热炉的均热温度为1190～1200℃，加热时间为2.5～3.5h，开轧温度1090～1130℃，终轧温度860～980℃，制得热轧圆钢。通过采用上述技术方案，在冶炼和精炼的过程中都通入ar气，这样有利于对钢水起到保护，保证了钢水的正常脱氧，同时也降低了钢水被再次氧化的概率。另外，最终生产出来的圆钢具有较强的硬度，从而也提高了其制成磨球后所具备的较强耐磨性。优选为，s1中转炉在出钢的过程中，往钢包里加入白灰，白灰加入的量为转炉装入物料总重量的0.43～0.45％。通过采用上述技术方案，在出钢的过程中，加入白灰，这样能够使白灰成为覆盖剂，以此减少钢水中混入氧气而导致合金被氧化的概率。优选为，s1中待加入的人造石墨、脱氧剂、碳锰、硅铁、高碳铬铁、银、铜、铟、镓、镍、锌和锡全部熔融之后，再向转炉中加入石灰和白云石。通过采用上述技术方案，加入脱氧剂是为了在冶炼的过程中，能够有效地除去合金中的氧元素，以此降低钢的脆性，从而有利于提高钢的使用寿命。另外，由于活性的石灰晶粒细小，晶格不稳定，气孔率高，反应面积大，能迅速与渗入石灰孔隙的feo、mno等形成熔点较低的熔体而熔化成渣。而且钢水中的si、s、p在强氧化环境中，易生成酸性氧化物进入炉渣，而转炉炉衬一般为碱性材料，酸碱两种性质的物质在高温条件下发生化学反应，生成物中低熔点的物质进入炉渣而导致侵蚀炉衬。而加入了石灰，其快速熔化进入炉渣的有效cao可快速中和炉渣的酸性，同时缩短了冶炼时间，相应提高了炉龄，故对保护炉衬提高炉龄创造了条件。而白云石含有的mgo的材料造渣代替部分石灰，增加渣料中mgo含量，可以减少炉衬中的mgo向炉渣中转移，而且还能促进前期化渣，减少萤石用量和稠化终渣，减轻炉渣对炉衬的浸蚀，延长炉衬寿命。优选为，s2中钢包在被吊出lf炉前，向lf炉喂硅钙线150～200m/炉，喂线速度为3～5m/s。通过采用上述技术方案，喂硅钙线使钢包中的夹杂物变性，由于钢水中普遍都存在大量al2o3固相夹杂物，在浇注过程中可能堵塞中间包水口，钢水经钙理后，al2o3固相夹杂物会被转化为低熔点caalo3液相夹杂，会很快聚集和排除。优选为，s2中通电造渣分为两次通电，第一次通电采用6级电压化渣，送电加热造渣10min，第二次通电采用4级电压，同时白灰加2～3批，总量≥500kg。通过采用上述技术方案，首先利用6级电压化渣，这是为了能够使钢水中的各杂质物质和元素快速地与钢水的主要元素发生化学键的断裂而分离，之后采用4级电压，并同时加入白灰，这样能够使白灰和杂质物质及杂质元素发生化学反应，生成新的稳定炉渣，进而便于被除去。优选为，s3中真空度达到0.5托以下后，保持时间≥15min。通过采用上述技术方案，vd炉中处于真空状态，这样保证了ar气体能够顺利地被从炉底吹入到vd炉的炉体内，从而有利于保证对vd炉中的钢水起到有效的保护作用，避免金属被再一次进行氧化。优选为，s3中软吹过程中，向vd炉加入碳化稻壳覆盖全渣面。通过采用上述技术方案，此处碳化稻壳相当于表面助溶剂，当金属熔融时，表面助熔剂在熔融金属表面形成保护层，使金属与气体介质分开，既可减少熔融金属的飞溅损失，又可降低熔融物中气体的饱和度，最大限度的防止了在钢材制作过程中的氧化和烧损，同时木炭代替传统生产方法的草木灰作为覆盖物，消除了k元素对钢材后续防锈性能的不利影响。优选为，s4中中包开浇后中包钢液到2/3高度时加入中包覆盖剂，待钢液达到最高后，加入碳化稻壳。通过采用上述技术方案，分多次向中包中加入覆盖剂，这样能够形成多层保护，从而一方面能够减少熔融金属的飞溅损失，另一方面也能够降低熔融物中气体的饱和度，最大限度地防止了中包浇铸过程中的氧化和烧损。综上所述，本发明具有以下有益效果：1、圆钢中含有mn和sn元素，其能够细化钢的铸态组织，从而大大增强了钢材的硬度，提高了磨球的耐磨性，同时cr元素也能够增强圆钢的耐腐蚀性，从而有利于提高磨球的使用寿命；2、在冶炼和精炼过程中，始终通入ar气体，且又进行真空处理，这样对钢水起到了保护，避免了钢水被氧化的概率，另一方面也能够保证ar气体能够顺利地进入到炉体中；3、喂硅钙线使钢包中的夹杂物变性，由于钢水中普遍都存在大量al2o3固相夹杂物，在浇注过程中可能堵塞中间包水口，钢水经钙理后，al2o3固相夹杂物会被转化为低熔点caalo3液相夹杂，会很快聚集和排除；4、在vd炉中，添加碳化稻壳，当金属熔融时，碳化稻壳在熔融金属表面形成保护层，使金属与气体介质分开，既可减少熔融金属的飞溅损失，又可降低熔融物中气体的饱和度，最大限度的防止了在钢材制作过程中的氧化和烧损，同时木炭代替传统生产方法的草木灰作为覆盖物，消除了k元素对钢材后续防锈性能的不利影响。附图说明图1是高碳锰铬磨球用热轧圆钢的制造工艺流程图。具体实施方式以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。一种高碳锰铬磨球用热轧圆钢的制造方法，包括以下步骤：步骤一：按质量百分数计，将含有c0.67～0.72％、si0.11～0.18％、mn0.70～0.80％、cr0.45～0.55％、p0.019～0.021％、s0.100～0.120％的110t钢加入到转炉中进行冶炼，之后依次向转炉中加入人造石墨、脱氧剂、碳锰、硅铁、高碳铬铁、银、铜、铟、镓、镍、锌和锡，且全程从转炉炉底吹入ar，控制氧压≥0.8mpa，而冶炼的终点为c≥0.16％、p≤0.018％，铁水的温度达到1620～1645℃，之后进行出钢，并向钢包里加入白灰，白灰加入的量为转炉装入物料总重量的0.43～0.45％；步骤二：将步骤一中出钢的钢水被转移到lf炉进行精炼中，并从lf炉炉底吹入ar，同时向lf炉加入石灰、碳化硅、电石和萤石进行通电造渣，第一次通电采用6级电压化渣，送电加热造渣10min，第二次通电采用4级电压，同时白灰加2～3批，总量≥500kg，之后向lf炉喂硅钙线150～200m/炉，喂线速度为3～5m/s，最后再将钢包吊出；步骤三：将步骤二中钢包吊入到vd炉中，并从vd炉炉底吹入ar，同时进行合盖真空脱气处理，当真空度达到0.5托以下后，保持时间≥15min，之后在进行软吹处理，同时向vd炉加入碳化稻壳覆盖全渣面，继续保持20min，最后进行吊包出炉；步骤四：将钢包通过连铸机注铸坯，且中包开浇后中包钢液到2/3高度时加入中包覆盖剂，待钢液达到最高后，加入碳化稻壳，同时整个过程控制连铸中间包钢温度为1483～1498℃，并利用结晶器保护高碳保护渣；步骤五：钢坯在加热炉的均热温度为1190～1200℃，加热时间为2.5～3.5h，开轧温度1090～1130℃，终轧温度860～980℃，制得热轧圆钢。此处，脱氧剂为硅铝钡脱氧剂，覆盖剂选用的是干馏后的木炭。表1：高碳锰铬磨球用热轧圆钢的化学成分：组分实施例一实施例二实施例三实施例四实施例五c/％0.720.820.780.820.72si/％0.170.350.260.260.17mn/％0.700.900.790.790.90p/％0.0100.0300.0210.0210.010s/％0.0100.0300.0200.0100.020cr/％0.500.700.600.500.60in/％0.200.300.250.300.30ag/％0.100.200.160.160.20cu/％0.150.250.190.190.19ga/％0.0800.1000.0920.0800.080ni/％0.200.260.230.230.26zn/％0.100.140.120.100.14sn/％0.140.160.150.160.14fe/％余量余量余量余量余量应用情况如下：将实施例一至实施例五的圆钢采用滚轧工艺生产大规模磨球，每一实施例的磨球直径分别取为φ20mm，φ50mm，φ100mm。利用轧制后在线余热淬火处理后水冷却入保温箱，对生产的磨球测试不同位置的硬度，热处理制度：810℃/水淬+200℃回火。表2：不同规格直径磨球的物理指标数据情况从上表2中可以清楚地得出，本申请的热轧圆钢所制成的磨球较一般的磨球具有较高的硬度，在研磨磨料硬度高等的耐磨件时能够体现出良好的耐磨性。实施例一至实施例五的热轧圆钢直接分别浸没在ph＝1的盐酸溶液和ph＝14的氢氧化钠溶液中2小时，然后取出进行观察，表3：热轧圆钢分别在ph＝1和ph＝14溶液环境中的变化测试项目实施例一实施例二实施例三实施例四实施例五ph＝1无变化无变化无变化无变化无变化ph＝14无变化无变化无变化无变化无变化从上表3中可以看出本申请的热轧圆钢还具有较强的耐酸碱腐蚀的能力，因而所制成的磨球适合多领域进行使用，也有利于延长磨球的使用寿命。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12