CN102703816B

CN102703816B - 一种高碳低合金耐磨球用钢及其生产工艺

Info

Publication number: CN102703816B
Application number: CN201210219595.0A
Authority: CN
Inventors: 许加陆; 黄国俊; 周浩
Original assignee: Zenith Steel Group Co Ltd
Current assignee: Zenith Steel Group Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: CN102703816A

Abstract

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。

Description

一种高碳低合金耐磨球用钢及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种高碳低合金钢，具体地说是一种低成本、高耐磨性的高碳低合金耐磨球用钢及其生产工艺。

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。另一方面，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铸，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、适于工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工艺，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。

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 0.15-0.35%, Mn 1.00-1.20%, Cr 0.45-0.65%，AL 0.020-0.045% ，Ni ≤0.25%,Mo≤0.25%, S≤0.025%, P≤0.025%, Cu≤0.25%，余为Fe。

所述化学成分进一步优选为(wt%)：C 0.98-1.03%, Si 0.20 -0.30 %, Mn 1.05-1.15%, Cr 0.50-0.60%，AL 0.022-0.042%，Ni ≤0.20%，Mo≤0.20%,S≤0.010%, P≤0.020%, Cu≤0.15%，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0.98%-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0.15%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0.20-0.30%。

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1.00%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1.05-1.15%。

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0.50-0.60%。

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≥0.050%，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≥0.050%易造成钢材组织异常。所以确定Al含量为0.020%-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超过一定含量时，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规定。

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工艺，其特征在于：该工艺包括下列步骤：

（1）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、热送工艺，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：

1、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元素进一步提高钢的淬透性，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、热送的加热工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。

具体实施方式：

实施例1

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 0.99%, Si 0.24%, Mn 1.04%, Cr 0.54%， Ni 0.02%, Mo 0.02%，Al 0.032%， S 0.002%, P 0.013%, Cu 0.04%,余为Fe。

上述高碳低合金耐磨球用钢的生产工艺如下：

（1）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R10m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∮65mm，钢的性能如下：

A、B、C类非金属夹杂物均为0级，D类粗为0级，D类细为0.5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 0.99%, Si 0.29%, Mn 1.04%, Cr 0.55%， Ni 0.02%, Mo 0.02%， Al 0.043%， S 0.003%, P 0.007%, Cu 0.04%,余为Fe。

生产工艺与实施例1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0级，D类粗为0级，D类细为0.5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 0.99%, Si 0.27%, Mn 1.07%, Cr 0.55%， Ni 0.02%, Mo 0.02%， Al 0.041%， S 0.004%, P 0.011%, Cu 0.04%,余为Fe。

生产工艺与实施例1相同。

耐磨球用钢材为∮80mm，钢的性能如下：

A、B、C类非金属夹杂物均为0级，D类粗为0级，D类细为0.5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。

Claims

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：C 0.98-1.03%, Si 0.20 -0.30 %, Mn 1.05-1.15%, Cr 0.50-0.60%，Al 0.022-0.042%，Ni ≤0.25%, Mo≤0.20%, S≤0.010%, P≤0.020%, Cu≤0.15%，余为Fe。

2.一种权利要求1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：

（1）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。

3.根据权利要求2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。