耐磨钢用微合金化复合包芯线的制作方法
【专利摘要】一种耐磨钢用微合金化复合包芯线，由下列成分按质量百分比制成：Ca12-14%，Si45-50%，Mg1.5-2%，Ba1.5-2%,Zr2-3.5%，Ce1.37-2.6%、La0.75-1.4%、Nd0.13-0.6%、V0.2-0.3%，Al0.01-0.03%、Ti0.01-0.03%、B0.002-0.004%，余量为铁和不可避免的杂质。本发明是在使用微合金化的复合包芯线来取代贵重的Ni元素来冶炼耐磨钢，相比现有工艺，复合包芯线的添加改善了耐磨钢的力学性能，使钢材获得较低的相对质量磨损量、相对磨损厚度，细化了晶粒，提高了冲击韧性和磨损性能。复合包芯线内的铈、镧、钕、钙、镁、锆等元素与氧、硫等杂质有很强的结合力，能起到净化钢液、减小大型夹杂应力集中而产生的裂纹源，提高钢的品质。本发明改善了现有耐磨钢生产中的不足，具有很好的经济效益和社会效益。
【专利说明】耐磨钢用微合金化复合包芯线
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种炼钢添加剂，尤其是涉及一种耐磨钢用微合金化复合包芯线。
【背景技术】
[0002] NM360钢板属于耐磨钢板系列，被广泛应用于矿山机械、煤矿机械、环保机械、工程 机械等的衬板、叶片、齿板、挖掘头和一些轴承部件。NM360耐磨钢是在Q345的基础上调整 合金成分，加入一定量的微合金元素产生的一种新的耐磨钢种。与Q345相比，匪360耐磨 钢的力学性能与耐磨性大大提高。生产匪360的传统工艺是在钢板材料中添加 Ni等贵重 金属元素来韧化基体，不仅成本提高，而且传统制法得到的耐磨钢晶粒度较低，含P、S等有 害杂质较多，存在大型夹杂磨损脱落和应力在夹杂处集中产生裂纹扩展的现象，使用寿命 有待提1?。
[0003] 包芯线技术是在上世纪80年代在喷射冶金技术上发展起来的一种炉外精炼手 段，包芯线适用于炼钢和铸造，它是将欲加入钢水或铁水中的脱氧剂、脱硫剂、变质剂、合金 等添加剂破碎成一定粒度，然后用冷轧低碳钢带将其包裹为条形的复合材料。包芯线可以 控制和调整易氧化元素和微量元素和含量，提高钢水质量。如能合理搭配包芯线的成分并 应用于耐磨钢的生产，必定会起到提高钢材质量，降低生产成本的作用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种耐磨钢用微合金化复合包芯线，以解决现有匪360生产 工艺使用贵重金属较多、成本高、有害杂质较多、存在大型夹杂磨损脱落和应力在夹杂处集 中产生裂纹扩展的现象、使用寿命有待提高等技术问题。
[0005] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种耐磨钢用微合 金化复合包芯线，由下列成分按质量百分比制成： Cal2-14%，Si45-50%，Mgl. 5-2%，Bal. 5-2%，Zr2-3. 5%，Cel. 37-2. 6%、LaO.75-1. 4%、 NdO. 13-0. 6%、VO. 2 ?0· 3%、A10. 01-0. 03%、TiO. 01-0. 03%、BO. 002-0. 004%，余量为铁和不 可避免的杂质。
[0006] 作为优选，所述耐磨钢用微合金化复合包芯线的生产方法是：在中频炉中将Ca、 51、1%、8&、21*、〇6、1^、制、￥、41、11、8及纯铁熔炼后铸成锭，用拉丝机将该锭制成直径2-3臟 的金属丝，用包丝机在金属丝外包裹一层〇. 1-0. 2mm厚的低碳钢钢皮，即得成品包芯线。
[0007] 在本发明化学成分中，钙、镁、钡作为变质剂，变质剂在钢液中形成大量分散的人 工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒，从而提1?材料性能。
[0008] 硅能溶于铁素体和奥氏体，提高钢的硬度和强度，它能提高钢的弹性极限、屈服强 度和屈强比，提高钢在氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性和耐磨性，它与锰、碳 配合能加强钢的淬透性，硅还具有很好的脱氧性。
[0009] 锆可用作优质钢脱氧去硫的添加剂，它在加热时能大量的吸收氧、氢、氨等气体， 它还有细化晶粒的作用，少量的锆能显著提高钢的硬度和强度，提高钢的低温韧性。
[0010] 铈、镧、钕等稀土元素的化学性能活泼，它和钢液中的硫、氧、氢、氮等都能形成稳 定的化合物。它能与钢液中一些低熔点金属元素相结合，生成高熔点的化合物，克服钢的热 脆性、提高钢的韧性；它能细化晶粒，阻碍晶粒长大，改变碳化物的形态和分布。
[0011] 当焊丝中的V在0. 2?0. 3%时，能提高铁素体晶粒的强度，还能控制焊缝冷却速 率，有利于得到低碳贝氏体组织；此外，v、Nb的沉淀同时还能提高铁素体片的强度。
[0012] 铝是一种很好的脱氧剂，它在钢内可生成细碎的氧化物分散于钢内，细化钢的晶 粒组织，阻止钢加热时晶粒长大，改善钢的淬透性；作为微合金化元素，铝有助于钢的氮化， 提1?钢的热稳定性。
[0013] 钛作为微合金化元素能在钢内形成碳化钛，具有很高的热稳定性，防止产生晶间 腐蚀现象，能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度。
[0014] 硼也是一种微合金化元素，在高温时特别活泼，在钢中加入微量的硼能够显著提 高钢的淬透性，提高钢的热加工性能，增加钢的热强性。
[0015] 本发明是在使用微合金化的复合包芯线来取代贵重的Ni元素来冶炼耐磨钢，相 比现有工艺，复合包芯线的添加改善了耐磨钢的力学性能，使钢材获得较低的相对质量磨 损量、相对磨损厚度，细化了晶粒，提高了冲击韧性和磨损性能。复合包芯线内的铈、镧、钕、 钙、镁、锆等元素与氧、硫等杂质有很强的结合力，能起到净化钢液的效果，还能使钢板内的 氧化物和硫化物变性，减小了大型夹杂应力集中而产生的裂纹源，降低硫、磷等元素的含 量，提高钢的品质。本发明改善了现有耐磨钢生产中的不足，具有很好的经济效益和社会效
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是对比试样和试样2分别放大500倍和2万倍的微观组织结构照片。
【具体实施方式】
[0017] 下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0018] 实施例 1 :在中频炉中将 Cal2%、Si45%、Mgl. 5%、Bal. 5%、Zr2%、Cel. 37%、LaO. 75%、 NdO. 13%、V0. 2%、A10. 01%、Ti. 01%、B0. 002%和纯铁熔炼后铸成锭，用拉丝机将该锭制成直径 2mm的金属丝，用包丝机在金属丝外包裹一层0. 1mm厚的低碳钢钢皮，即得成品包芯线。
[0019] 实施例 2 :在中频炉中将 Cal3%、Si47. 5%、Mgl. 75%、Bal. 75%、Zr2. 75%、Cel. 95%、 Lai. 04%、NdO. 36%、VO. 25%、A10. 02%、Ti. 02%、BO. 003% 和纯铁熔炼后铸成锭，用拉丝机将该 锭制成直径2mm的金属丝，用包丝机在金属丝外包裹一层0. 1mm厚的低碳钢钢皮，即得成品 包芯线。
[0020] 实施例 3 :在中频炉中将 Cal4%、Si50%、Mg2%、Ba2%、Zr3. 5%、Ce2. 6%、Lai. 4%、 NdO. 6%、V0. 3%、A10. 03%、Ti. 03%、B0. 004%和纯铁熔炼后铸成锭，用拉丝机将该锭制成直径 2mm的金属丝，用包丝机在金属丝外包裹一层0. 1mm厚的低碳钢钢皮，即得成品包芯线。
[0021] 为了验证本发明的效果，分别按添加实施例1-3所制得的微合金化复合包芯线制 取耐磨钢板试样和按现有添加 Ni的工艺生产耐磨钢板试样进行比较，其中试样的制作方法 是：将质量分数 C0. 16%、SiO. 33%，A10. 018%，B0. 002%，Mnl. 30%，CrO. 5%, Μ〇0· 28%, TiO. 01% 和铁原料投入氧气顶底复吹转炉中，升温至原料完全液化后，对铁水进行脱硫，然后进行复 合吹炼，并分别加入实施例1-3所制得的微合金化复合包芯线0. 13%，去除浮渣后，将钢水 浇注成板坯，板坯加热至1170-1220°C，加热时间> 150min，然后对板坯进行粗轧，每次压 下率为20-30%，累计压下率彡70%，粗轧结束温度为1000°C，然后在950°C以下进行精轧，累 计压下率> 30%，精轧结束温度< 880°C，待钢板在空气中冷却后进行调质：钢板在950°C保 温60min进行淬火，然后将钢板在50(TC保温lOOmin进行回火，即得试样1、试样2、试样3。
[0022] 对比试样的制作方法：将质量分数 C0. 16%、SiO. 33%，A10. 02%，B0. 002%，Mnl. 44%， CrO. 58%，M〇0. 3%，TiO. 01%，NiO. 31%和铁原料投入氧气顶底复吹转炉中，升温至原料完全 液化后，对铁水进行脱硫，然后进行复合吹炼，去除浮渣后，将钢水浇注成板坯，板坯加热至 1170-1220°C，加热时间彡150min，然后对板坯进行粗轧，每次压下率为20-30%，累计压下 率彡70%，粗轧结束温度为1025°C，然后在950°C以下进行精轧，累计压下率彡30%，精轧结 束温度< 880°C，待钢板在空气中冷却后进行调质：钢板在950°C保温60min进行淬火，然后 将钢板在500°C保温lOOmin进行回火，即得对比试样。
[0023] 1.微观组织与力学性能：试样1-3与对比试样经过磨制抛光后，用4%的硝酸酒精 溶液腐蚀，通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察其钢组织的晶粒度，图1是对比试样和 试样2的微观组织结构照片。其中图a、图c分别是对比试样光学显微镜放大500倍和扫 描电子显微镜放大20000倍的照片，图b、图d分别是试样2光学显微镜放大500倍和扫描 电子显微镜放大20000倍的照片。分别对试样1-3和对比试样进行抗拉和冲击力学性能测 试，结果如下：
【权利要求】
1. 一种耐磨钢用微合金化复合包芯线，其特征是该复合包芯线由下列成分按质量百分 比制成： Cal2-14%，Si45-50%，Mgl. 5-2%，Bal. 5-2%，Zr2-3. 5%，Cel.37-2.6%、LaO. 75-1. 4%、 NdO. 13-0. 6%、VO. 2-0. 3%、A10. 01-0. 03%、TiO. 01-0. 03%、BO. 002-0. 004%，余量为铁和不可 避免的杂质。
2. -种生产权利要求1所述的耐磨钢用微合金化复合包芯线的方法是：在中频炉中将 Ca、Si、Mg、Ba、Zr、Ce、La、Nd、V、Al、Ti、B及纯铁熔炼后铸成锭，用拉丝机将该锭制成直径 2-3mm的金属丝，用包丝机在金属丝外包裹一层0. 1-0. 2mm厚的低碳钢钢皮，即得成品包芯 线。
【文档编号】C21C7/04GK104109733SQ201310140212
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月22日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】樊川, 李志远 申请人:湖北猴王焊材有限公司