专利名称：一种矿用支座用铸钢材料及制备方法
技术领域：
本发明专利技术属于矿用铸钢新材料，特别适用于支座(俗称钻座)的铸
钢材料。
背景技术：
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，而中国是目前世界上第 二位能源生产国和消费国。能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的 支撑。各国都在开发、制造和销售用于开采和施工作业的设备。这些设备应用 范围包括拆除作业、水井钻进、油田和天然气行业、勘探钻孔和地基工程，所 有产品都力求实现以最低的维护成本提供尽可能高的作业效率。
其中在这些作业中使用到的钻车都需要支座(俗称钻座)，其对材料的强 度、硬度等综合性能有着较高的要求。目前主要采用的材料，大部分的强度要
求均在1034Mpa以下，因为其强度高，裂纹倾向大，焊接性能差，生产困难，
而且产品档次不够高。
发明内容
本发明专利技术的目的在于针对现有矿用支座用铸钢材料存在强度不高 的问题，提出一种综合力学性能更高的矿用支座用铸钢材料。
所述铸钢的牌号ZG32CrMoNi，化学成分(重量百分比)C: 0.22%_0.32 %、 Mn: 0.66%-1.0%、 P《0.040%、 S《0. 040%、 Si《0.78%、 Ni: 0.40 %-0. 78%、 Cr: 0.40%-0.78%、 Mo: 0.15%-0.48%，其余为Fe。
材料的力学性能采用淬火和回火生产，保证回火后的硬度为服c34-39 或B丽321-363，并且保证Rm^l034Mpa，可使用以下工艺(注不是绝对的要 求，取决于热处理操作者的经验、热处理炉的控制方法和能力)。
上述铸钢材料的热处理中性气氛下奥氏体化温度为摄氏870度。油淬火(油温为摄氏55度)，淬火温度为摄氏845度至摄氏870度(注意只要不产 生裂纹，也可采用水淬火)。回火温度为摄氏470度-摄氏500度，时间2-3 小时，也可以水冷。
本铸钢材料的优点是为了满足使用要求，使材料具有较高的强度和硬度,
元素C的含量不能低于0. 20%，但考虑到材料要有良好的焊接性能，C的含量 也不能高于0.35%，综合考虑，C取0.22-0.32%最优；为了使材料适应各种条 件下作业，保证材料在具有较高的强度硬度的同时具有良好的低温冲击韧性， 材料中加入元素Ni，并配有适量Mn;为了使材料在热处理时具有良好的淬透 性，材料中加入元素Mo，保证材料具有良好的综合性能；材料中加入适量Cr,
保证材料在较高温度工作状态也具有较高的强度；为了防止材料的冷脆和热
裂，将有害元素P、 S的含量控制在0.040。/。以下；在保证使用性能的情况下， 为了降低材料成本，对材料中贵重元素Ni和Mo的含量作了适当控制；为了使
材料中的气体和夹杂含量更少，材料更纯净，进一步提高材料的综合性能，采 用在还原期用硅钙合金和硅钙粉等进行沉淀脱氧和扩散脱氧。
具体实施例方式
1、 冶炼条件
采用电弧炉冶炼，底注式钢包浇注。
2、 配料
(1) 钢屑或由钢屑打成的压块用量《40%，浇冒口用量《40%，其余炉料 由碳素废钢或与本钢种相似的废钢组成。
(2) 配碳应保证氧化期脱碳量为0.30-0.60%。
3、 补炉及装料
(1) 上一炉出钢后迅速地扒净炉内残钢残渣，并快速补炉。
(2) 补炉镁砂烧结好(暗红)后，在炉底上加入本炉次料重1.0-1.5%的 石灰，然后装料。
4、 熔氧期
(1)每一次加入的炉料熔化60%以上或见炉门处废钢暗红时进行推料、吹氧助熔。加齐料后，在熔化中后期陆续向熔池中加入少量石灰和碎矿以提前 造渣去磷。熔化期总渣量控制在3%左右。
(2) 炉料全部熔化后，取样分析C、 P、 S、 M、 Mo、 Cu。
(3) 扒渣，造新渣，并根据取样分析的结果，分别按规格的中下限加入 钼铁和镍块，碳不够时用生铁、焦炭或电极块增碳。
(4) 吹氧升温，当碳能保证氧化期脱碳量，温度Tffi》156(TC时，开始加 矿、吹氧综合氧化。氧化期做到分批加矿和石灰，均匀沸腾，自动流渣。
(5) 通过对火花、火焰或断面的观察，估计温度和化学成分C、 P合适时， 停止吹氧加矿，取样分析C、 Mn 、 P、 Ni、 Cr、 Mo，并调整炉渣为流动性良 好的薄渣层开始净沸腾，此时应加入适量锰铁，将[Mn]调整在0.20%以上，净 沸腾时间为5-10分钟。
(6) 除渣条件 C=0.14-0.20%
② P《0. 020%
③ 温度Tffi-1600-1650。C (或结膜而不粘勺时间为30-40秒) 5、还原
(1) 迅速扒出氧化渣后，按规格下限加入锰铁(高锰或中锰)、铬铁(高 铬或中铬)和硅铁，然后插入铝圈0.40-0.60Kg/t钢，并调整Ni、 Mo，加入适 量稀薄渣料(石灰、萤石及火砖块，比例为4: 1.5: 1)。
(2) 稀薄渣形成后，取样分析C、 Mn 、 S、 Cr、 Ni、 Mo，并根据渣子 情况加入适量渣料，使总渣量达3%左右，然后加电石0.80-1.20 Kg/t钢、适量 的硅钙粉(整炉用量为1.5-2.5 Kg/t钢)和炭粉造白渣。
(3) 渣白后搅拌取样分析C、 Si 、 Mn 、 Cr、 S。随即加入硅钙合金0.8-1.2 Kg/"和适量碳粉以保持炉内还原性。还原期白渣保持时间为15 25分钟。
(4) 根据分析结果调整成分，然后测温，看收縮。
(5) 出钢前2分钟向炉内插铝圈0.4-0.6 Kg/t ffl，同时在包内冲铝圈 0.40-0.60Kg/t钢。6、 出钢条件
(1) 化学成分合格。
(2) 钢水温度T偶^1600-1630。C。
(3) 钢液收縮良好(明显凹陷)。
(4) 炉渣为流动性良好的白渣。
(5) 出钢槽应干净、光滑、干燥(》200°C)。
(6) 炉盖应干净。
(7) 钢包内衬烘烤至暗红(温度为7(XTC以上)。
7、 出钢
(1) 出钢时应做到钢流圆而不散，大口深冲，钢渣混冲。
(2) 整炉出钢时间不得超过4分钟。
(3) 出完钢后，在包内取样分析C、 Si、 Mn 、 P、 S、 Ni、 Cr、 Mo。
8、 浇注
(1) 出完钢后，镇静4 6分钟。
(2) 开始浇注温度为1560 1580°C. 按照以上工艺制造的矿用支座用铸钢材料的化学成分如下
炉号化 学 成 分(％)CSiMnPsCrNiMo
82-7380. 310. 550. 970.0180. 0070. 700. 500.21
81-8850. 300. 420. 940, 0200.0130.710. 460. 23
按照以上工艺制造的矿用支座用铸钢材料的力学性能如下:
炉号力学性能Rm (Mpa)HRc
82-738119039
81-88510803权利要求
1、一种矿用支座用铸钢材料ZG32CrMoNi，其特征在于，所述铸钢由下述重量百分比的成分组成C0.22％-0.32％、Mn0.66％-1.0％、P≤0.040％、S≤0.040％、Si≤0.78％、Ni0.40％-0.78％、Cr0.40％-0.78％、Mo0.15％-0.48％，其余为Fe；所述铸钢材料采用淬火和回火生产，回火后的硬度为HRc34-39或BHN321-363，Rm≥1034Mpa。
2、 一种权利要求1所述的矿用支座用铸钢材料ZG32CrMoNi的热处理方法， 其特征在于热处理是在中性气氛下奥氏体化温度为摄氏870度，采用油淬火， 油温为摄氏55度，淬火温度为摄氏845度至摄氏870度，回火温度为摄氏470 度-摄氏500度，时间2-3小时；或采用水淬火，水温为摄氏55度，淬火温 度为摄氏845度至摄氏870度，回火温度为摄氏470度-摄氏500度，时间 2-3小时。
全文摘要
一种矿用支座用铸钢材料ZG32CrMoNi，由下述重量百分比的成分组成C0.22％-0.32％、Mn 0.66％-1.0％、P≤0.040％、S≤0.040％、Si≤0.78％、Ni 0.40％-0.78％、Cr 0.40％-0.78％、Mo 0.15％-0.48％，其余为Fe；所述铸钢材料采用淬火和回火生产，回火后的硬度为HRc34-39或BHN321-363，Rm≥1034MPa。该材料具有较高的强度和硬度，综合力学性能现对于现有的矿用支座用铸钢材料更高。
文档编号C22C38/44GK101440459SQ20081023722
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者何志频, 刘世全, 周德文, 王小刚, 王汝光, 王顺安 申请人:重庆江通机械有限责任公司