专利名称：一种高碳低合金耐磨球用钢及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高碳低合金钢，具体地说是ー种低成本、高耐磨性的高碳低合金耐磨球用钢及其生产エ艺。
背景技术：
耐磨用钢主要用于制造各种耐 磨钢球。传统的球磨用钢大多采用碳素钢或高合金钢。近年来，随着国内外矿山、建筑、冶金、化工、陶瓷、能源、电厂和水泥等行业的迅速发展，耐磨钢球的市场需求量越来越大，钢球的工作环境也越来越恶劣，碳素钢球的耐磨性已经不能满足以上诸行业的研磨要求。另ー方面，高合金钢球虽然耐磨性很好，但是由于高合金球磨用钢大多采用模鋳，生产效率低、成本高，根本不能满足市场需求，因此迫切需要研制出耐磨性优于碳素钢球且合金含量低、适于エ业大生产的新型高耐磨钢球。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种高碳低合金耐磨球用钢及其生产エ艺，该金耐磨球用钢成本低，钢质均匀、洁净度高、耐磨和耐冲击性能好；而且生产エ艺简单,能保证成材质量,提高成材率和生产效率,生产成本低。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的
一种高碳低合金耐磨球用钢，其特征在于它的化学成分重量百分比(wt%)为C
0.95-1. 05%, Si O. 15-0. 35%, Mn I. 00-1. 20%, Cr O. 45-0. 65%, AL O. 020-0. 045%，Niく O. 25%, Mo く O. 25%, S 彡 O. 025%, P 彡 O. 025%, Cu く O. 25%,余为 Fe。所述化学成分进ー步优选为(wt%)C O. 98-1. 03%, Si O. 20 -O. 30 %，Mn
1.05-1. 15%, Cr O. 50-0. 60%, AL O. 022-0. 042%, Ni く O. 20%, Mo く O. 20%, S 彡 O. 010%,P 彡 O. 020%, Cu く O. 15%,余为 Fe。下面具体说明本发明钢化学成分的限定理由。C :能显著提高钢的强度，同时又可以提高钢的淬透性和淬硬性，提高钢球的耐磨性，所以C范围确定为O. 98%-1. 03%。Si :在钢中能溶入铁素体，能提高合金钢的强度和硬度，提高钢球的耐磨性，降低钢的塑性和韧性，提高钢的回火稳定性。其最低含量为O. 15%才能达到效果，但过高的Si含量，特别是与Mn、Cr元素共存时，容易引起钢的晶粒粗化，综合材料的总体要求，本钢种将Si含量确定为O. 20-0. 30%。Mn :在钢中能溶入铁素体，强化基体，在轧后冷却时能细化珠光体且能相对提高珠光体含量，因此，能提高强度、硬度及耐磨性能，改善热处理性能。当Mn含量低于I. 00%时，材料的性能很难达到要求，Mn含量太高又会增加钢的成本，所以Mn含量确定为I. 05-1. 15%。Cr :能显著提高材料的淬透性，能够使耐磨钢球表面和心部的得到理想的硬度，Cr含量太高又会增加钢的成本，所以Cr含量确定为O. 50-0. 60%。
Al :主要是脱氧和细化晶粒，保证一定的残余Al含量，主要是考虑一方面保证钢水纯净度，降低钢中氧含量；另一方面Al与N形成AlN细化晶粒，改善钢的塑性，提高钢的耐冲击性，但含量太高易生成Al2O3夹杂。实际生产中，如果钢中Al含量> O. 050%，夹杂物变性处理不到位，易造成连铸结瘤，迫使生产线中断，且钢中Al含量> O. 050%易造成钢材组织异常。所以确定Al含量为O. 020%-0. 045%。残余元素P、S等，实践证明，P、S在晶间偏聚造成晶界脆化，会造成材料高温回火脆性，同时P、S超过一定含量吋，对钢材的脆性转变温度提高很多，造成材料冲击韧性低，恶化钢材的综合力学性能。所以本发明对上述残余元素作了相关的規定。按照本发明生产的高碳低合金耐磨球用钢，成本低，钢质均匀、洁净度高、耐磨和耐冲击性能好。一种高碳低合金耐磨球用钢的生产エ艺，其特征在于该エ艺包括下列步骤
(I)电炉冶炼，加入铁水及废钢，进行预脱P及成分初调；
(2)LF精炼在LF炉中脱S、脱O及成分微调；
(3)VD精炼在VD炉中真空脱气及成分微调；
(4)连铸，在连铸机上浇成220*260mm的矩形坯；
(5)连轧，采用热装、热送エ艺，经过13架连轧机组，轧制成圆钢；圆钢经锻造或轧制成高碳低合金耐磨球用钢。本发明具有以下优点
I、采用电炉热装90%铁水冶炼，钢水经LF精炼、VD真空脱气，使耐磨球用钢的钢质均匀、洁净度高。2、采用高碳的成分设计，高碳能够提高钢的表面硬度和淬透性，在钢中加入适量的Cr、Mn元素进ー步提高钢的淬透性，使得耐磨球用钢的钢质均匀、洁净度高、耐磨和耐冲击性能好材料获得的性能稳定。3、采用低合金的成分设计，比高合金模铸耐磨球用钢的生产成本有大幅的下降，采用热装、热送的加热エ艺大大降低了燃料的使用量，从而大大降低了生产成本。本发明的耐磨球用钢成本低，钢质均匀、洁净度高、耐磨和耐冲击性能好；而且生产エ艺简单,能保证成材质量,提高成材率和生产效率,生产成本低。
具体实施例方式 实施例I
一种高碳低合金耐磨球用钢，它的化学成分重量百分比(Wt%)为C O. 99%, Si O. 24%,Mn 1.04%, Cr O. 54%, Ni 0.02%, Mo 0.02%, Al O. 032%, S O. 002%, P O. 013%, CuO. 04%,余为 Fe。上述高碳低合金耐磨球用钢的生产エ艺如下
(O电炉冶炼，在90吨电炉中冶炼，加入铁水及废钢，并将铬铁和锰铁在出钢时加入钢包，实现预脱P及成分初调；
(2)LF精炼，在100吨LF炉中脱S及成分微调；
(3)VD真空炉，在100吨VD炉中真空脱气及成分微调；
(3)连铸，采用意大利达涅利公司生产的RlOm的5机5流连铸机，浇成220*260mm的矩形坯；(4)连轧，采用13架连轧机轧制成相应规格的耐磨球用钢。耐磨球用钢材为β 65mm，钢的性能如下
A、B、C类非金属夹杂物均为O级，D类粗为O级，D类细为O. 5级；氧含量为8. 6ppm。实施例2
又一种高碳低合金耐磨球用钢，它的化学成分重量百分比(wt%)为C O. 99%, SiO. 29%, Mn I. 04%, Cr O. 55%, Ni O. 02%, Mo O. 02%, Al O. 043%, S O. 003%, P O. 007%,Cu O. 04%,余为 Fe。生产エ艺与实施例I相同。耐磨球用钢材为# 75mm，钢的性能如下
A、B、C类非金属夹杂物均为O级，D类粗为O级，D类细为O. 5级；氧含量为8. 4ppm。实施例3
又一种高碳低合金耐磨球用钢，它的化学成分重量百分比(wt%)为C O. 99%, SiO. 27%, Mn I. 07%, Cr O. 55%, Ni O. 02%, Mo O. 02%, Al O. 041%, S O. 004%, P O. 011%,Cu O. 04%,余为 Fe。生产エ艺与实施例I相同。耐磨球用钢材为β 80mm，钢的性能如下
A、B、C类非金属夹杂物均为O级，D类粗为O级，D类细为O. 5级；氧含量为7. 7ppm。研究表明本发明耐磨球用钢，锻造或轧制钢球性能良好，采用从8米高度连续使 钢球做自由落体运动48小时的方法来检验钢球的耐磨和耐冲击性能，钢球全部通过试验，钢球具体较高的耐磨和耐冲击性能。
权利要求
1.一种高碳低合金耐磨球用钢，其特征在于该钢的化学成分重量百分比为CO.95-1. 05%, Si O. 15-0. 35%, Mn I. 00-1. 20%, Cr O. 45 -O. 65%, AL O. 020-0. 045%, Ni(O. 25%, Mo ≤O. 25%, S ≤O. 025%, P ≤O. 025%, Cu ≤O. 25%,余为 Fe。
2.根据权利要求I所述的高碳低合金耐磨球用钢，其特征在于该钢的化学成分重量百分比为C O. 98-1. 03%, Si O. 20 -O. 30 %，Mn I. 05-1. 15%, Cr O. 50-0. 60%, ALO.022-0. 042%, Ni ≤O. 25%, Mo ≤O. 20%, S ≤O. 010%, P ≤O. 020%, Cu ( O. 15%，余为Fe。
3.—种权利要求I所述的高碳低合金耐磨球用钢的生产工艺，其特征在于该工艺包括下列步骤 (O电炉冶炼，加入铁水及废钢，进行预脱P及成分初调； (2)LF精炼，在LF炉中脱S、脱O及成分微调； (3)VD精炼，在VD炉中真空脱气及成分微调； (4)连铸，在连铸机上浇成矩形坯； (5)连轧，采用热装、热送工艺，经过连轧机组，轧制成圆钢；圆钢经锻造或轧制成高碳低合金耐磨球用钢。
4.根据权利要求3所述的高碳低合金耐磨球用钢的生产工艺，其特征在于在连铸机上浇成220*260mm的矩形坯；经过13架连轧机组，轧制成圆钢。
全文摘要
本发明公开了一种高碳低合金耐磨球用钢，它的化学成分重量百分比(wt%)为C0.95-1.05%,Si0.15-0.35%,Mn1.00-1.20%,Cr0.45-0.65%，AL0.020-0.045%，Ni≤0.25%,Mo≤0.25%,S≤0.025%,P≤0.025%,Cu≤0.25%，余为Fe。生产工艺为电炉冶炼，LF精炼，VD精炼，连铸，连轧，采用热装、热送工艺，经过连轧机组，轧制成圆钢；圆钢经锻造或轧制成钢球。该金耐磨球用钢成本低，钢质均匀、洁净度高、耐磨和耐冲击性能好；而且生产工艺简单，能保证成材质量，提高成材率和生产效率，生产成本低。
文档编号C22C38/22GK102703816SQ20121021959
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者周浩, 许加陆, 黄国俊 申请人:中天钢铁集团有限公司