一种耐磨高锰合金钢的熔炼工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐磨高锰合金钢的熔炼工艺，涉及高锰合金钢的熔炼技术领域，本发明将熔炼炉抽真空后通入惰性气体保护气对合金进行熔炼，然后通过多步升温保温对合金进行纯化、细化，这样使得熔炼时无需使用损耗性试剂覆盖剂，节约了能源，因此锰铁烧损少，形成的氧化锰渣少；且高锰合金化学成分均匀，合金成型后的晶粒尺寸小，使得合金钢兼具高硬度、高韧性和高强度，延长了耐磨合金钢的使用寿命。
【专利说明】
一种耐磨高锰合金钢的熔炼工艺
技术领域
[0001]本发明涉及高锰合金钢的熔炼技术领域，具体涉及一种耐磨高锰合金钢的熔炼工
-H-
O
【背景技术】
[0002]磨损是材料失效的三大形式之一，所造成的经济损失十分显著。根据工业的发展现状，铸造耐磨材料常用于冲击磨料磨损、高应力碾压磨料磨损、低应力冲刷磨料磨损、粘着磨损、高温磨料磨损和腐蚀磨料磨损等工况，对耐磨材料的性能要求也表现为硬度高、强度高和韧性高，其中良好的硬韧性匹配结合最为行业青睐。
[0003]尚猛钢系奥氏体耐磨钢，其基体具有一般材料很难达到的尚塑尚初性，尚猛钢铸件经常被用作一些耐磨耐损耐冲击的机械零部件。传统的工艺对普通民用高锰钢的熔炼和铸造基本能满足要求，民用高锰钢铸件都是在粗糙的环境中工作，如破碎机、履带等，因而对铸件的表面及内在缺陷要求不高。但在航空零件的制造中，使用上述工艺就难以铸造出能满足我国航空工业有关结构钢熔模铸件技术标准的要求，目测和荧光检查时大多存在表面凹下缺陷、夹渣及裂纹现象，不能满足高质量要求的航空零件使用要求。
[0004]分析出现上述现象的原因，在高锰钢的熔炼中，钢液中的自由氧与锰、铁和碳元素结合生成氧化锰、氧化铁和一氧化碳、二氧化碳气体，气体逸出钢液，氧化铁在1420 0C时即可溶解，Fe元素被钢液中的C和Mn所取代还原，因而钢液中的氧化物大都是氧化锰，氧化锰是一种密度大，分解温度高(约1650°C)，不易清除的氧化渣，传统工艺要求对钢液要充分搅拌，必然会增加钢液中的自由氧，而导致更多地氧化锰渣形成。众所周知的是钢液中的含渣量是影响铸件质量的重要原因，因此尽可能的减少钢液中氧化锰渣的含量是提高高锰钢铸件质量的有效途径。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐磨高锰合金钢的熔炼工艺，降低了锰渣的含量，使得锰合金钢兼具高硬度、高韧性和高强度，延长了耐磨合金钢的使用寿命。
[0006]为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
[0007]—种高锰合金钢的熔炼工艺，包括以下步骤:
[0008](I)将生铁、废钢、钼铁、镍铁、钒铁、锰铁酸洗I?3min，然后用流水冲净，晾干后置于坩祸中，然后将坩祸置于熔炼炉的感应圈中；
[0009](2)将熔炼炉抽真空，使得熔炼炉内的压力为0.89?I.89Pa，然后通入惰性气体；
[0010](3)将真空熔炼炉升温至260?280°C预热40?60min，调节熔炼炉的功率为65?75kW，将熔炼炉的温度升至760?810°C，并保温10?12min，再将熔炼炉的功率调节为95?100kW，将熔炼炉的温度升至1020?1070°C，至炉料完全融化，加入铬铁静置；
[0011](4)再将熔炼炉升温至1580?1620°C，利用电磁搅拌使返回料合金中低熔点的杂质元素及低密度的夹杂物能够充分上浮，将部分夹杂物粘附到坩祸壁上，使钢水得到净化，再加入脱氧剂进行脱氧，然后扒渣、调整碳、铁、锰、硅、钼、镍、钒、铬、磷、硫的含量，然后加入孕育剂，静置2?6min;
[0012](5)将熔液从熔炼炉中倒出，保留炉底20?25cm的熔液，继续下一炉的熔炼生产。
[0013]优选的，所述高锰合金钢的成分如下:碳1.05?1.23%、锰15.6?18.3%、硅2.5?3.4%、钼0.2?0.5 %、镍0.02?0.1 %、钒0.12?0.18 %、铬 1.5?1.8%、磷〈0.03%、硫〈
0.03%，余量为铁。
[0014]优选的，所述高锰合金钢的成分如下:碳1.18?1.21%、锰16.5?17.2%、硅2.5?2.8%、钼0.2?0.3%、镍 0.05?0.08%、钒 0.14?0.16 %、铬 1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈
0.03%，余量为铁。
[0015]优选的，所述脱氧剂为硅锶钡合金，其按质量百分比计含S1: 55 %?65 %、Ca: 15 %?28%、Ba:12% ?25%。
[0016]优选的，所述坩祸为刚玉坩祸。
[0017]优选的，所述孕育剂为稀土元素RE中的一种或多种。
[0018]本发明的有益效果:本发明的高锰钢熔炼方法，虽然锰铁在炉内熔炼的时间较长，在惰性气体的保护下，无需损耗性试剂覆盖剂的使用，节约了能源，使锰铁处在严格的与氧隔离状态下，因此锰铁反而比现有工艺烧损少，形成的氧化锰渣也少；同时，电磁搅拌实现了各合金元素之间的均匀融合，使高锰合金趋于均匀状态，避免出现合金化学成分不均匀的现象，极大的降低了锰烧损现象，本发明的熔炼方法还降低了合金成型后的晶粒尺寸，使得合金钢兼具高硬度、高韧性和高强度，延长了耐磨合金钢的使用寿命。
【具体实施方式】
[0019]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]实施例1:
[0021]—种高锰合金钢的熔炼工艺，包括以下步骤:
[0022](I)将生铁、废钢、钼铁、镍铁、钒铁、锰铁酸洗I?3min，然后用流水冲净，晾干后置于刚玉坩祸中，然后将刚玉坩祸置于熔炼炉的感应圈中；
[0023](2)将熔炼炉抽真空，使得熔炼炉内的压力为1.89Pa，然后通入惰性气体；
[0024](3)将真空熔炼炉升温至270°C预热60min，调节熔炼炉的功率为65kW，将熔炼炉的温度升至7800C，并保温10?12min，再将熔炼炉的功率调节为95?100kW，将熔炼炉的温度升至1040 V，至炉料完全融化，加入铬铁静置；
[0025](4)再将熔炼炉升温至1620°C，利用电磁搅拌使返回料合金中低熔点的杂质元素及低密度的夹杂物能够充分上浮，将部分夹杂物粘附到坩祸壁上，使钢水得到净化，再加入硅锶钡合金(Si: 55%、Ca: 20%、Ba: 25% )进行脱氧，然后扒渣、调整成分至碳1.18?1.21%、锰16.5?17.2%、硅2.5?2.8%、钼0.2?0.3%、镍 0.05?0.08%、钒 0.14?
0.16%、铬1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量为铁，然后加入稀土金属铌，静置2?6min；
[0026](5)将熔液从熔炼炉中倒出，保留炉底20?25cm的熔液，继续下一炉的熔炼生产。
[0027]实施例2:
[0028]—种高锰合金钢的熔炼工艺，包括以下步骤:
[0029](I)将生铁、废钢、钼铁、镍铁、钒铁、锰铁酸洗I?3min，然后用流水冲净，晾干后置于刚玉坩祸中，然后将刚玉坩祸置于熔炼炉的感应圈中；
[0030](2)将熔炼炉抽真空，使得熔炼炉内的压力为1.2Pa，然后通入惰性气体；
[0031](3)将真空熔炼炉升温至2600°C预热60min，调节熔炼炉的功率为75kW，将熔炼炉的温度升至810°C，并保温10?12min，再将熔炼炉的功率调节为95?100kW，将熔炼炉的温度升至1020 V，至炉料完全融化，加入铬铁静置；
[0032](4)再将熔炼炉升温至1620°C，利用电磁搅拌使返回料合金中低熔点的杂质元素及低密度的夹杂物能够充分上浮，将部分夹杂物粘附到坩祸壁上，使钢水得到净化，再加入硅锶钡合金(S1: 65%、Ca: 23%、Ba: 12%)进行脱氧，然后扒渣、调整成分至碳1.05?I.18%、锰17.5?18.3%、硅2.5?2.8%、钼0.32?0.5%、镍0.02?0.05%、钒0.12?
0.16%、铬1.5?1.7%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量为铁，然后加入孕育剂，静置2?6min;
[0033](5)将熔液从熔炼炉中倒出，保留炉底20?25cm的熔液，继续下一炉的熔炼生产。
[0034]实施例3:
[0035]—种高锰合金钢的熔炼工艺，包括以下步骤:
[0036](I)将生铁、废钢、钼铁、镍铁、钒铁、锰铁酸洗I?3min，然后用流水冲净，晾干后置于刚玉坩祸中，然后将刚玉坩祸置于熔炼炉的感应圈中；
[0037](2)将熔炼炉抽真空，使得熔炼炉内的压力为0.89Pa，然后通入惰性气体；
[0038](3)将真空熔炼炉升温至280°C预热40min，调节熔炼炉的功率为70kW，将熔炼炉的温度升至7600C，并保温10?12min，再将熔炼炉的功率调节为95?100kW，将熔炼炉的温度升至1070 V，至炉料完全融化，加入铬铁静置；
[0039](4)再将熔炼炉升温至1580°C，利用电磁搅拌使返回料合金中低熔点的杂质元素及低密度的夹杂物能够充分上浮，将部分夹杂物粘附到坩祸壁上，使钢水得到净化，再加入硅锶钡合金(S1: 65%、Ca: 15%、Ba: 20% )进行脱氧，然后扒渣、调整成分至碳1.15?1.23%、锰 15.6?17.2%、硅2.8?3.4%、钼0.2?0.4%、镍 0.08 ?0.1 %、钒 0.14?0.18%、铬1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量为铁，然后加入孕育剂，静置2?6min;
[0040](5)将熔液从熔炼炉中倒出，保留炉底20?25cm的熔液，继续下一炉的熔炼生产。
[0041]综上，本发明实施例具有如下有益效果:本发明的高锰钢熔炼方法，无需损耗性试剂覆盖剂的使用，节约了能源，因此锰铁烧损少，形成的氧化锰渣少;且高锰合金化学成分均匀，合金成型后的晶粒尺寸小，使得合金钢兼具高硬度、高韧性和高强度，延长了耐磨合金钢的使用寿命。
[0042]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0043]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种高锰合金钢的熔炼工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)将生铁、废钢、钼铁、镍铁、钒铁、锰铁酸洗I?3min，然后用流水冲净，晾干后置于坩祸中，然后将坩祸置于熔炼炉的感应圈中； (2)将熔炼炉抽真空，使得熔炼炉内的压力为0.89?I.89Pa，然后通入惰性气体； (3)将真空熔炼炉升温至260?280°C预热40?60min，调节熔炼炉的功率为65?75kW，将熔炼炉的温度升至760?810°C，并保温10?12min，再将熔炼炉的功率调节为95?100kW，将熔炼炉的温度升至1020?1070 0C，至炉料完全融化，加入铬铁静置； (4)再将熔炼炉升温至1580?1620°C，利用电磁搅拌使返回料合金中低熔点的杂质元素及低密度的夹杂物能够充分上浮，将部分夹杂物粘附到坩祸壁上，使钢水得到净化，再加入脱氧剂进行脱氧，然后扒渣、调整碳、铁、锰、硅、钼、镍、钒、铬、磷、硫的含量，然后加入孕育剂，静置2?6min; (5)将熔液从熔炼炉中倒出，保留炉底20?25cm的熔液，继续下一炉的熔炼生产。2.如权利要求1所述的高锰合金钢的熔炼工艺，其特征在于，所述高锰合金钢的成分如下:碳1.05?1.23%、锰15.6?18.3%、硅2.5?3.4%、钼0.2?0.5%、镍0.02?0.1%、钒0.12?0.18%、铬1.5?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量为铁。3.如权利要求2所述的高锰合金钢的熔炼工艺，其特征在于，所述高锰合金钢的成分如下:碳1.18?1.21 %、锰 16.5?17.2%、硅2.5?2.8%、钼0.2?0.3%、镍0.05?0.08%、钒0.14?0.16%、铬1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量为铁。4.如权利要求3所述的高锰合金钢的熔炼工艺，其特征在于，所述脱氧剂为硅锶钡合金，其按质量百分比计含S1:55%?65%、Ca: 15%?28%、Ba: 12%?25%。5.如权利要求4所述的高锰合金钢的熔炼工艺，其特征在于，所述坩祸为刚玉坩祸。6.如权利要求5所述的高锰合金钢的熔炼工艺，其特征在于，所述孕育剂为稀土元素RE中的一种或多种。
【文档编号】C22C38/12GK106048387SQ201610517608
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】汪德发, 张联合, 徐超, 汤新明, 翟建, 姚庆海
【申请人】宁国市开源电力耐磨材料有限公司