本发明属于矿山机械用钢
技术领域：
，具体涉及一种过共析磨球用钢及其制造技术。
背景技术：
：磨球是广泛应用于冶金、矿山、建材和电力等行业的主要易损件，全球年消耗量在500万吨以上。伴随着矿山开采业的飞速发展，对磨球用钢的质量提出了较高的要求，要求其具有良好的内部质量及耐磨性，整体硬度的均匀性要好，并且要有良好的韧性，以降低在矿料破碎中耐磨材料的消耗。如下为现有技术中设计磨球用钢的一些报道：cn107574380a公开了一种高硬度细晶粒大规格锻造磨球用钢，其包括的化学成分组成及质量百分数为：c：0.70～0.85％、mn：1.0～1.3％、cr：0.8～0.95％、si：0.6～0.8％、mo：0.08～0.3％、nb：0.02～0.06％、al：0.01～0.06％、cu：≤0.01％、s：≤0.025％、p：≤0.025％、其余为铁。cn106834959a公开了一种高硬度耐磨球料用钢，其化学组分按质量百分数包括c0.55～0.70％、si1.65～1.90％、mn0.60～0.80％、p≤0.025％、s≤0.025％、al≤0.020％、cr0.60～0.90％、ni≤0.03％、mo≤0.02％、cu≤0.025％、as≤0.020％、sn≤0.020％、sb≤0.004％、pb≤0.0025％，其它为fe和杂质。cn104762562b公开了一种大直径磨球用钢及其制造方法，其组成按质量百分数为：c：0.71％～0.79％、si：0.25％～0.35％、mn：0.80％～0.95％、cr：0.80％～0.90％、p：≤0.025％、s：≤0.025％、ni：0.05％～0.10％、mo：0.03％～0.08％、al：0.020％～0.050％、cu：≤0.40％、ti≤0.030％，其余为fe和不可避免的杂质。cn103627955a公开了一种高碳耐磨球料用钢，其材料的化学成分的质量百分含量包括：c0.67～0.82％、si0.45～0.78％、mn0.89～1.30％、p≤0.040％、s≤0.040％、v0.03～0.10％、cr≤0.20％、ni≤0.30％、cu≤0.30％、mo≤0.15％，其余为fe和杂质。cn101792885b公开了高碳锰铬磨球用热轧圆钢及其制造方法，钢的组成按质量百分数为：c0.75～0.85％，si0.17～0.35％，mn0.70～0.90％，cr0.40～0.60％，s0.001～0.020％，cu0.01～0.20％，ni0.01～0.20％，al0.010～0.060％，p0.005～0.025％，余为fe和不可避免的杂质。cn102703816b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。磨球用钢对钢材的洁净度、均匀性、硬度、耐磨性等均有严格的要求，要求钢材的性能一致性要好。目前涉及碳含量在0.9％以上的磨球用钢及其生产方法的专利较少，针对磨球用钢高耐磨性、良好的硬度均匀性的要求，提供一种过共析磨球用钢及其制备方法是十分必要的。技术实现要素：针对现有技术中磨球用钢存在的一些技术问题，本发明提供一种过共析磨球用钢及其制造方法，通过控制材料的化学成分和合理的生产工艺来控制钢材的洁净度、均匀性，使材料具有良好的综合性能。本发明首先提供了一种过共析磨球用钢，其化学成分质量百分比为：c：0.90-0.96％，si：0.20-0.30％，mn：0.91-0.98％，cr：0.35-0.45％，p：≤0.025％，s：≤0.015％，ni：≤0.10％，cu：≤0.30％，mo：≤0.05％，ti：0.010-0.050％，al：≤0.030％，其余为fe和不可避免的杂质，且di取值范围为2.5-3.5，所述di定义为(0.062+0.409c-0.135c2)×(1+3.333mn)×(1+0.7si)×(1+2.16cr)×(1+3mo)×(1+0.363ni)×(1+0.365cu)。本发明提供的磨球用钢热轧后显微组织为珠光体和渗碳体，由于含有较多的碳，钢材的强度和硬度较高，采用不完全淬火后，这些渗碳体以粒状分布在马氏体的基体内，能够显著提高钢的耐磨性。为了保证过共析磨球用钢性能的稳定性，其化学成分质量百分比可进一步为：c：0.90-0.93％、si：0.23-0.28％、mn：0.91-0.95％、cr：0.35-0.40％、p：≤0.025％、s：≤0.015％、ni：≤0.10％、cu：≤0.10％、mo：≤0.05％、ti：0.010-0.030％、al：0.015-0.030％，其余为fe和不可避免的杂质。本发明采用了合理的成分设计，采用mn、cr、ti多元合金化的方法，低p、s及低残余、适量al的低成本窄成分设计，di＝2.5～3.5。本发明均采用常见的、低成本的元素进行成分设计。采用mn、cr、ti多元合金化，为了提高钢的强度、硬度及耐磨性能，设计mn：0.91-0.98％、cr：0.35-0.45％；为保证钢材高的洁净度和低的冷脆性，采用低p、s和低残余成分设计，p：≤0.025％、s：≤0.015％；为细化晶粒，提高钢的强度、韧性等综合性能，ti：0.010-0.050％、al：≤0.030％，整体材料的窄成分设计保证材料的质量稳定性，di＝2.5～3.5以满足钢材的性能要求。此外，本发明还通过合理的生产工艺，提高钢的纯净度、均匀性，使钢具有良好的强度、硬度、耐磨性等综合性能。作为上述过共析磨球用钢一种更好的选择，所述热轧态钢材硬度均匀控制在280-350hb范围内，将更好的满足钢材耐磨性的要求。本发明还提供了一种过共析磨球用钢的制备方法，该制备方法包括：1)冶炼：采用电炉冶炼，铁水加入比例50-80％，电炉出钢终点[c]≥0.20％、[p]≤0.015％，出钢温度1620-1650℃，造渣料按10-15kg/t钢加入；lf精炼，按1-2.5m/t喂入铝线，1.5-3m/t喂入钛线，1.0-2.0m/t喂入钙线；2)浇注：采用连铸浇注铸坯，采用gcr15保护渣，采用整体中间包、结晶器和末端电磁搅拌；3)轧制：控制加热炉均热温度1160～1210℃，加热时间3.5～4.0小时，开轧温度1120～1200℃，终轧温度900～1000℃，轧后收集缓冷，缓冷时间16-24h，制得热轧圆钢。作为上述方法一种更好的选择，所述冶炼步骤中，进行真空处理，真空度小于67pa的保持时间≥10分钟，真空处理后软吹氩时间≥15分钟。作为上述方法一种更好的选择，所述浇注步骤中，控制中间包温度1473-1483℃，拉速180mm×220mm坯型按照0.90～1.15m/min控制，铸坯进矫直机温度900～960℃，铸坯入坑缓冷时间24-36h，出坑温度不大于250℃。在本发明的实施例内采用如下的方法进行过共析磨球用钢的制备：(1)冶炼采用电炉冶炼，铁水加入比例50-80％，电炉出钢终点[c]≥0.20％、[p]≤0.015％，出钢温度1620-1650℃，造渣料按10-15kg/t钢加入。lf精炼，按1-2.5m/t喂入铝线，1.5-3m/t喂入钛线，1.0-2.0m/t喂入钙线。为保证钢材的洁净度，进行真空处理，真空度小于67pa的保持时间≥10分钟，真空处理后软吹氩时间≥15分钟，以保证夹杂物充分上浮、去除。(2)浇注采用连铸浇注铸坯，采用gcr15保护渣，采用整体中间包、结晶器和末端电磁搅拌。控制中间包温度1473-1483℃，拉速180mm×220mm坯型按照0.90～1.15m/min控制，铸坯进矫直机温度900～960℃，以保证铸坯质量。铸坯入坑缓冷时间24-36h，出坑温度不大于250℃。(3)轧制控制加热炉均热温度1160～1210℃，加热时间3.5～4.0小时，开轧温度1120～1200℃，终轧温度900～1000℃，轧后收集缓冷，缓冷时间16-24h，制得热轧圆钢。以上制备方法中未加限定的工艺条件均可参照本领域常规技术。与现有技术相比，本发明的技术方案的优良效果如下：1、采用mn、cr、ti多元合金化的方法，低p、s及低残余、适量al、di＝2.5～3.5的低成本窄成分设计，使钢材具有优良的综合性能。2、本发明在生产过程中，通过制造工艺优化及对过程的严格控制，使p、s、残余等有害元素控制在较低的范围内，并通过真空处理、软吹、整体中间包、电磁搅拌等工艺，大大的提高了钢的纯净度和均匀性，为钢材的性能稳定性提供良好的保证。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例1-3：一种过共析磨球用钢。采用uhp超高功率电炉、lf精炼、vd真空脱气处理工艺冶炼，连铸浇注铸坯、轧制成材生产钢材。实施例1-3是以φ45mm规格钢材的生产工艺来具体说明本发明是如何实施的。钢的组成按质量百分数为：c：0.90-0.93％、si：0.23-0.28％、mn：0.91-0.95％、cr：0.35-0.40％、p：≤0.025％、s：≤0.015％、ni：≤0.10％、cu：≤0.10％、mo：≤0.05％、ti：0.010-0.030％、al：0.015-0.030％，其余为fe和不可避免的杂质。di＝(0.062+0.409c-0.135c2)×(1+3.333mn)×(1+0.7si)×(1+2.16cr)×(1+3mo)×(1+0.363ni)×(1+0.365cu)＝2.5～3.5。生产工艺如下：(1)冶炼采用电炉冶炼，铁水加入比例60-70％，电炉出钢终点[c]≥0.20％、[p]≤0.015％，出钢温度1620-1650℃，造渣料按12-15kg/t钢加入。lf精炼，按1.5-2.5m/t喂入铝线，1.5-2.5m/t喂入钛线，1.0-2.0m/t喂入钙线。为保证钢材的洁净度，进行真空处理，真空度小于67pa的保持时间10～15分钟，真空处理后软吹氩时间18～25分钟。(2)浇注采用连铸浇注铸坯，采用gcr15保护渣，采用结晶器和末端电磁搅拌。控制中间包温度1473-1483℃，拉速180mm×220mm坯型按照1.00～1.05m/min控制，铸坯进矫直机温度900～940℃，以保证铸坯质量。铸坯入坑缓冷时间24-30h，出坑温度150-200℃。(3)轧制控制加热炉均热温度1180～1210℃，加热时间3.5～4.0小时，开轧温度1150～1180℃，终轧温度930～960℃，轧后收集缓冷，缓冷时间16-20h，制得热轧圆钢。具体的工艺参数见表1～表3所示。表1是1-3实施例过共析磨球用钢的化学成分，表2是冶炼、连铸过程关键工艺参数，表3为轧制过程关键工艺参数。表1磨球用钢实施例化学成分(重量，％)表2冶炼、连铸过程关键工艺参数表3轧制过程关键工艺参数实施例均热温度，℃均热时间，h开轧温度，℃终轧温度，℃缓冷时间，h111934115293518212054116095016312103.5117495820实施例1-3每炉钢材成品的性能检验结果如表4、表5所示。表4低倍、硬度检验结果表5非金属夹杂物、晶粒度检验结果实施例a细a粗b细b粗c细c粗d细d粗晶粒度11/1.51/0.51/10.5/00/00/00.5/0.50/0.5721/10/11/0.50/10/00/00.5/0.50/0831/11/0.51/00/10/00/00.5/0.50.5/08从实施例1-3可以看出，该过共析磨球用钢成分控制稳定，钢材的洁净度高，硬度均在300hb以上，且稳定性高，钢材组织均匀，晶粒度均在7-8级范围内。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12