CN103388105A

CN103388105A - 一种高抗磨特种金属材料及其制造方法

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Publication number: CN103388105A
Application number: CN2012101406742A
Authority: CN
Inventors: 白松浩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-11-13

Abstract

本发明公开了一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，其特征是由废钢、Cr-Fe、Mn-Fe、Mo-Fe三个以上的铁合金组成，经选料、熔炼精炼、消失模负压生产线铸造铸件、铸件水韧处理工艺制备，高抗磨钢的配料成分成分质量百分比为：废钢碳钢40-60％，废钢合金钢35-45％，Cr-Fe 10-20％，Mn-Fe 5-9％，Mo-Fe 1-5％，Al 0.5-1％，Ni-Fe 0.5-1％，稀土0.01---0.08％，W-Fe、V-Fe微量，耐磨性和使用寿命比原ZGMn13材料提高30倍以上。

Description

一种高抗磨特种金属材料及其制造方法

技术领域本发明涉及一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，特别适用于机械制造高抗磨、高抗冲击、强韧性、易焊接的特种金属材料产品。

背景技术随着材料科学的发展，人们对现用高锰铸钢的认识也日益清晰。长期的使用中发现，这类材料铸钢件在使用中并不耐磨，使用寿命不理想，更换率很高，而且更换一次又蒙受停产损失，所以有待改进。于是，众多企业极希望高抗磨特种金属材料的出现和供给。

发明内容本发明的目的在于提供一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，有效的增加铸件高抗磨、高抗冲击、强韧性、易焊接性，提高使用寿命。

本发明是这样实现的：一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，其特征是由废钢、Cr-Fe、Mn-Fe、Mo-Fe三个以上的铁合金组成，经选料、熔炼精炼、消失模负压生产线铸造铸件、铸件水韧处理工艺制备，高抗磨钢的配料成分成分质量百分比为：废钢碳钢40-60％，废钢合金钢35-45％，Cr-Fe 10-20％，Mn-Fe 5-9％，Mo-Fe 1-5％，Al 0.5-1％，Ni-Fe 0.5-1％，稀土0.01---0.08％，W-Fe、V-Fe微量。

所述熔炼精炼工艺是：配料→装料→1500---1750℃熔清→炼渣底渣脱磷脱硫、扒渣→第一次打样、化验→调成分→炼渣“电石渣”转化为“白渣”→控制C、Mn、P三个主要元素的的质量百分数→扒渣→第二次打样、化验→成分微调→提温出钢温度控制在1550---1650℃→在包内冲入高效稀土变质剂进行孕育处理→往包内撒入适量保温聚渣复盖剂，镇静4-6分钟、扒渣→铁水浇铸温度控制在1480-1550℃。

所述消失模负压生产线铸造铸件、铸件水韧处理工艺，消失模铸造工艺是把涂有耐火材料涂层的泡沫塑料模样放入砂箱，模样四周用干砂充填坚实，铁水浇铸温度控制在1480-1550℃，浇铸时高温钢液使其热解消失，并占据泡沫塑料模样所退出的空间而获得铸件，质量控制以“结膜秒”为操作控制指标，“结膜秒”指浇注结束后，冒口钢液开始结膜的时间3～5秒，铸件的水韧处理：铸件温度800℃----1080℃，控制铸件出炉至入水的时间为10秒以内，水温低于35℃的循环水。

本发明达到了预期的设计目的，材料成分的改进，保证该钢实现诱发马氏体相变的关键因素，确保产品的合格率＞90％，熔炼中炼渣底渣脱磷脱硫，使P含量降至0.08％左右，大减少了铸造裂纹和热处理裂纹出现的几率，采用先进的消失模负压生产线铸造产品，铸件精度高，铸件的水韧处理有效的增加铸件高抗磨、高抗冲击、强韧性，从而提高使用寿命。

附图说明结合附图进一步描述：

图1是一种高抗磨特种金属材料与ZGMn13的冲击载荷(J/cm²)与抗冲击磨料磨损耐磨性(g^-1)之间的关系图，

图中：

1、高抗磨特种金属材料(简称NMHA材料)

2、ZGMn13(铸钢锰13)

材料耐磨性ε的含义：冲击磨料磨损后试样失重(g)的倒数(g^-1)，即ε＝1/ΔG(g^-1)，ΔG＝G0-G，G0为试验前试样重量(g)，G为试验试样后的重量(g)，ΔG为失重(g)，冲击能量为单位截面积的冲击能量，以J/cm²表示。

由附图可知，在同等冲击磨料磨损工况条件下，NMHA材料的耐磨性高于ZGMn13，并且冲击载荷愈小，其差值愈大。

具体实施方式根据本发明设计方案，发明人给出三个实施例，实施一种高抗磨特种金属材料及其制造方法。

实施例1

发明人实施一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，试用浇铸产品：煤矿选煤厂的主洗车间旋流器底流箱4m²、排矸溜槽4m²，各一吨；熔炼设备：采用西安动化实业有限公司生产的GWJ3.0-1500/0.5中频熔炼炉2台，该炉使用性能稳定可靠，碱性炉衬。除此之外，还配备了相应的4吨钢液中间大包和供浇注用的浇包若干；

配料成分成分质量百分比为：废钢碳钢47％，废钢合金钢35％，Cr-Fe10％，Mn-Fe 5％，Mo-Fe 1％，Al 0.5％，Ni-Fe 0.6％，稀土0.03％，W-Fe0.8％，其余V-Fe；熔炼精炼工艺是：按上述比例配料→装料(脱磷脱硫剂放在底部)→1580℃熔清→炼渣底渣脱磷脱硫、扒渣→第一次打样、化验→调成分→炼渣“电石渣”转化为“白渣”→控制化验C、Mn、P三个主要元素的的质量百分数→扒渣→第二次打样、化验→成分微调→提温出钢温度控制在1600℃→在包内冲入高效稀土变质剂进行孕育处理→往包内撒入适量保温聚渣复盖剂，镇静4-6分钟、扒渣→铁水浇铸温度控制在1500℃，进入消失模负压生产线铸造铸件、铸件水韧处理工艺，消失模铸造工艺是把涂有耐火材料涂层的泡沫塑料模样放入砂箱，模样四周用干砂充填坚实，铁水浇铸温度控制在1500℃，浇铸时高温钢液使其热解消失，并占据泡沫塑料模样所退出的空间而获得铸件，质量控制以“结膜秒”为操作控制指标，“结膜秒”指浇注结束后，冒口钢液开始结膜的时间3～5秒，铸件的水韧处理：铸件温度控制在870℃，控制铸件出炉至入水的时间为10秒以内，水温低于35℃的循环水。水韧处理的关键技术是控制铸件出炉至入水的时间为10秒以内。为了实现这一目标，采用专用可移动式夹具和炉前水池的措施保证热处理质量，由金相检验结果证实。本发明高抗磨特种金属材料(NMHA材料)性能与抗磨锰钢ZGMn13对比如下表

经在安徽皖北煤矿选煤厂试用，选煤150万吨，其中分选煤质：含矸量50％，灰分30％，试用实践证明：本发明高抗磨特种金属材料产品抗磨性能大大优于抗磨锰铸钢。

实施例2

发明人实施一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，试用浇铸产品：煤矿选煤厂的矸石脱介筛排料溜槽、锥形漏斗；

熔炼设备：采用西安动化实业有限公司生产的GWJ3.0-1500/0.5中频熔炼炉2台。该炉使用性能稳定可靠，碱性炉衬。除此之外，还配备了相应的4吨钢液中间大包和供浇注用的浇包若干。

配料成分成分质量百分比为：废钢碳钢40％，废钢合金钢39％，Cr-Fe12％，Mn-Fe 5％，Mo-Fe 1％，Al 0.6％，Ni-Fe 0.6％，稀土0.03％，W-Fe1％，其余V-Fe；熔炼精炼工艺是：按上述比例配料→装料(脱磷脱硫剂放在底部)→1580℃熔清→炼渣底渣脱磷脱硫、扒渣→第一次打样、化验→调成分→炼渣“电石渣”转化为“白渣”→控制化验C、Mn、P三个主要元素的的质量百分数→扒渣→第二次打样、化验→成分微调→提温出钢温度控制在1650℃→在包内冲入高效稀土变质剂进行孕育处理→往包内撒入适量保温聚渣复盖剂，镇静4-6分钟、扒渣→铁水浇铸温度控制在1550℃，进入消失模负压生产线铸造铸件、铸件水韧处理工艺，消失模铸造工艺是把涂有耐火材料涂层的泡沫塑料模样放入砂箱，模样四周用干砂充填坚实，铁水浇铸温度控制在1550℃，浇铸时高温钢液使其热解消失，并占据泡沫塑料模样所退出的空间而获得铸件，质量控制以“结膜秒”为操作控制指标，“结膜秒”指浇注结束后，冒口钢液开始结膜的时间3～5秒，铸件的水韧处理：铸件温度控制在860℃，控制铸件出炉至入水的时间为10秒以内，水温低于35℃的循环水。水韧处理的关键技术是控制铸件出炉至入水的时间为10秒以内。为了实现这一目标，采用专用可移动式夹具和炉前水池的措施保证热处理质量，由金相检验结果证实。经热处理后的坯料经机加工后，NMHA钢在冀中张村矿洗煤厂矸石脱介筛排料溜槽试用12个月，磨损量为o.9mm，在同样的条件下，12mm厚的高锰钢使用寿命是3个月；锥形漏斗采用12mm厚的高锰钢使用寿命是3个月，而采用20mm厚的高抗磨特种金属材料铸钢NMHA，试用12个月，磨损量是0.9mm，显而易见，本发明高抗磨特种金属材料NMHA，其耐磨性能大大高于高锰钢。

实施例3

发明人实施一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，试用浇铸产品：内衬板，用在选煤厂重介车间：旋流器底流箱内衬板、精煤脱介筛前溜槽内衬板，熔炼设备：采用西安动化实业有限公司生产的GWJ3.0-1500/0.5中频熔炼炉2台。该炉使用性能稳定可靠，碱性炉衬。还配备了相应的4吨钢液中间大包和供浇注用的浇包若干。

配料成分成分质量百分比为：废钢碳钢45％，废钢合金钢30％，Cr-Fe10％，Mn-Fe 7％，Mo-Fe 5％，Al 0.5％，Ni-Fe 1％，稀土0.05％，W-Fe 1％、其余V-Fe；熔炼精炼工艺是：按上述比例配料→装料(脱磷脱硫剂放在底部)→1600℃熔清→炼渣底渣脱磷脱硫、扒渣→第一次打样、化验→调成分→炼渣“电石渣”转化为“白渣”→控制化验C、Mn、P三个主要元素的的质量百分数→扒渣→第二次打样、化验→成分微调→提温出钢温度控制在1650℃→在包内冲入高效稀土变质剂进行孕育处理→往包内撒入适量保温聚渣复盖剂，镇静4-6分钟、扒渣→铁水浇铸温度控制在1580℃，进入消失模负压生产线铸造铸件、铸件水韧处理工艺，消失模铸造工艺是把涂有耐火材料涂层的泡沫塑料模样放入砂箱，模样四周用干砂充填坚实，铁水浇铸温度控制在1580℃，浇铸时高温钢液使其热解消失，并占据泡沫塑料模样所退出的空间而获得铸件，质量控制以“结膜秒”为操作控制指标，“结膜秒”指浇注结束后，冒口钢液开始结膜的时间3～5秒，铸件的水韧处理：铸件温度控制在870℃，控制铸件出炉至入水的时间为10秒以内，水温低于35℃的循环水。水韧处理的关键技术是控制铸件出炉至入水的时间为10秒以内。为了实现这一目标，采用专用可移动式夹具和炉前水池的措施保证热处理质量，由金相检验结果证实。经热处理后的坯料经机加工后，NMHA钢在华晋焦煤沙曲选煤厂煤厂重介车间：旋流器底流箱内衬板、精煤脱介筛前溜槽内衬板试用，试用抗磨损寿命比锰钢板高30倍，高抗冲击、强韧性，焊接性能良好，提高生产率30％，免维护，降低事故率，降低材料成本20％，综合效益显著。

从以上3个实施例看出，本发明达到了预期的设计目的，一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，与背景技术相比具有显著的特点和进步，能有效的增加铸件高抗磨、高抗冲击、强韧性、易焊接性，提高使用寿命。

Claims

1.一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，其特征是由废钢、Cr-Fe、Mn-Fe、Mo-Fe三个以上的铁合金组成，经选料、熔炼精炼、消失模负压生产线铸造铸件、铸件水韧处理工艺制备，高抗磨钢的配料成分成分质量百分比为：废钢碳钢40-60％，废钢合金钢35-45％，Cr-Fe10-20％，Mn-Fe 5-9％，Mo-Fe 1-5％，Al 0.5-1％，Ni-Fe 0.5-1％，稀土0.01---0.08％，W-Fe、V-Fe微量。

2.根据权利要求1所述的一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，其特征在于所述熔炼精炼工艺是配料→装料→1500---1750℃熔清→炼渣底渣脱磷脱硫、扒渣→第一次打样、化验→调成分→炼渣“电石渣”转化为“白渣”→控制C、Mn、P三个主要元素的的质量百分数→扒渣→第二次打样、化验→成分微调→提温出钢温度控制在1550---1600℃→在包内冲入高效稀土变质剂进行孕育处理→往包内撒入适量保温聚渣复盖剂，镇静4-6分钟、扒渣→铁水浇铸温度控制在1480-1550℃。

3.根据权利要求1所述的一种高抗磨特种金属材料及其制造方法，其特征在于所述消失模负压生产线铸造铸件、铸件水韧处理工艺，消失模铸造工艺是把涂有耐火材料涂层的泡沫塑料模样放入砂箱，模样四周用干砂充填坚实，铁水浇铸温度控制在1480-1550℃，浇铸时高温钢液使其热解消失，并占据泡沫塑料模样所退出的空间而获得铸件，质量控制以“结膜秒”为操作控制指标，“结膜秒”指浇注结束后，冒口钢液开始结膜的时间3～5秒，铸件的水韧处理：铸件温度800℃----1080℃，控制铸件出炉至入水的时间为10秒以内，水温低于35℃的循环水。