CN102230054A - 超高锰钢铸钢件生产新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢铁冶金铸造业中的高锰钢冶炼工艺技术领域，特别是涉及一种超高锰钢铸钢件生产新工艺，包括用电弧炉冶炼工艺、铸钢工艺、热处理工艺，冶炼工艺采用氧化法：入炉废钢熔化18--22％时进行吹氧助熔，二次造渣，加入Cr铁和Mn铁，全成分合格后出钢，对钢水进行变质处理，再进行氩气净化处理，铸钢工艺中，冒口设在铸钢件的最厚部位，设计为侧冒口，采用发热保温式冒口，打箱温度控制在铸件体温在300℃以下，清砂时用自然空气冷却，以免铸件开裂热处理工艺包括水韧处理，淬火后立即进行250℃回火处理。其铸件质量得到明显改善，机械性能大大提高，避免了使用中断裂，耐磨性得到提高。使资源性材料得到充分利用，提高经济效益。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金铸造业中的高锰钢冶炼工艺技术领域，特别是涉及一种超高锰钢铸钢件生产新工艺。
背景技术
目前国内外广泛应用的Mn13、Mn13Cr2等高锰钢，以及后发展的Mn18和Mn18Cr2等耐磨高锰钢。并采用常规的生产工艺进行生产。由于高锰钢本身材质的属性决定了易产生成分偏析、晶粒粗大等现象，严重影响了高锰钢材质的所具有的特性，尤其是在厚大断面的铸钢件生产上影响更为严重。普遍出现由于韧降低度导致使用脆断，而且成分不均导致局部不耐磨，难满足用户高质量水平的要求。研究出的新工艺来重点解决以上质量问题和提高耐磨性。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高锰钢铸钢件生产新工艺。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
按照本发明的超高锰钢铸钢件生产新工艺，包括用电弧炉冶炼Mn13、Mn13Cr2、Mn18或Mn18Cr2超高锰钢的冶炼工艺、铸钢工艺、热处理工艺，其特征在于：
1)所述的冶炼工艺为采用电弧炉氧化法冶炼工艺：入炉废钢熔化18--22％时进行吹氧助熔，并按钢水重量的2-3％加造渣剂，全熔后化验钢水成分，然后扒渣，再进行新造渣，进入还原期，先后加入Cr铁和Mn铁，待全熔后进行全分析化验，跟据化验结果调整各个元素，全成分合格后，在出钢前加入造渣剂，当渣子成白渣时出钢，
2)在出钢前两分钟或出钢后将变质剂引入钢包内对钢水进行变质处理，再对完成变质处理后的钢水进行氩气净化处理，
3)在所述的铸钢工艺中，采用下述造型工艺：冒口设在铸钢件的最厚部位，冒口设计为侧冒口，采用发热保温式易割冒口，防止冒口处产生裂纹，
4)在所述的铸钢工艺中，采用下述打箱工艺为：打箱温度控制在铸件体温降至300℃以下，清砂时用自然空气冷却，以免铸件开裂，
5)所述的热处理工艺包括：
a)水韧处理：采用常温入炉，升温速度小于或等于100℃/小时，加热至650℃保温2小时，然后升至1180℃保温，保温时间为每25毫米铸钢件厚度保温1小时，保温后1分钟内出炉，立即水淬40分钟后出水，
b)淬火后立即进行250℃回火保温8小时热处理结束。
所述的变质剂的配方的重量百分比为：稀土锶合金10--20％，钠基玻璃粉15--25％，钒铁10--20％，钛铁5-15％，硼铁0.3-0.7％，余量为石灰石块，
所述的变质剂的加入量钢水重量的3-4％。
所述的氩气净化处理为在钢水注入钢包内后立即用氩气从钢包的底部吹入，氩气净化时间为5-10分钟并达到浇注温度值即停止吹氩气。
所述的稀土锶合金为含稀土锶20--22％重量百分比的、粒度为5mm的稀土锶合金，所述的硼铁为含硼量65％重量百分比的硼铁，所述的石灰石块为含CaO 82--88％重量百分比、粒度为20-40mm的石灰石块。
所述的氩气的纯度为99.9％重量百分比、压力为1.5MPa的氩气。
所述的变质剂引入钢包内的方法是：变质剂在使用前进行干燥处理，把配好的材料放入干燥窑中进行200℃烘干4小时左右，干燥后装入直径为60-100mm、壁厚在2-4mm的钢管内，钢管的一端用壁厚在2-4mm的铁盘板点焊在钢管上，按加入量制作钢筒长度，钢筒另一端敞开并焊一个铁筋，便于伸入钢水中，制好后待用，在出钢前两分钟或出钢后把装好的变质剂的钢管插入钢水深为100-150mm处即可。
所述的氩气净化处理方法为：首先在钢包底部安装一个不透钢水的透气垫，透气垫与钢包底用耐火泥封闭好后，在700℃温度下进行烘烤至暗红色为止，在通氩气之前用耐压胶管与氩气瓶连接不漏气即可进行吹氩气。
所述的透气垫为陶瓷透气垫。
按照本发明的超高锰钢铸钢件生产新工艺，除按标准高锰钢工艺生产的几个关键工艺环节外，采用了成分变质和钢水净化新工艺。采用本发明的新工艺后，其铸件质量得到明显改善，机械性能大大提高，避免了使用中发生断裂，耐磨性得到了提高，使资源性材料得到了充分利用，提高了经济效益。
本发明的超高锰钢铸钢件生产新工艺已在圆锥破碎机的衬板上得到了应用，衬板使用了100余套。试用结果表明，本发明的超高锰钢铸钢件的优点，一是未发生任何产品质量问题，克服了原来衬板经常出现的衬板下端开裂和局部磨成凹坑等影响使用寿命的问题；二是使用寿命比原来提高了1.3倍。经济效果显著。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式。
按照本发明的超高锰钢冶炼新工艺，包括用电弧炉冶炼Mn13、Mn13Cr2、Mn18或Mn18Cr2超高锰钢：熔化入炉废钢、吹氧助熔、两次造渣、化验成分、加入Cr铁和Mn铁合金、全成分合格后出钢，其特征在于在出钢前两分钟或出钢后将变质剂引入钢包内对钢水进行变质处理，再对完成变质处理后的钢水进行氩气净化处理，
所述的变质剂的配方的重量百分比为：稀土锶合金10--20％，钠基玻璃粉15--25％，钒铁10--20％，钛铁5--15％，硼铁0.3-0.7％，余量为石灰石块，
所述的变质剂的加入量钢水重量的3-4％，
所述的氩气净化处理为在钢水注入钢包内后立即用氩气从钢包的底部吹入，氩气净化时间为5-10分钟并达到浇注温度值即停止吹氩气。
所述的稀土锶合金为含稀土锶20--22％重量百分比的、粒度为5mm的稀土锶合金。
所述的硼铁为含硼量65％重量百分比的硼铁。
所述的石灰石块为含CaO 82--88％重量百分比、粒度为20-40mm的石灰石块。
所述的氩气的纯度为99.9％重量百分比、压力为1.5MPa的氩气。
所述的变质剂引入钢包内的方法是：变质剂在使用前进行干燥处理，把配好的材料放入干燥窑中进行200℃烘干4小时，干燥后的变质剂装入直径为60-100mm、壁厚在2-4mm的钢管内，钢管的一端用壁厚在2-4mm的铁盘板点焊在钢管上，按加入量制作钢筒长度，钢筒另一端敞开并焊一个铁筋，便于伸入钢水中，制好后待用，在出钢前两分钟或出钢后把装好的变质剂的钢管插入钢水表面下深为100-150mm处即可。
所述的氩气净化处理方法为：首先在钢包底部安装一个不透钢水的透气垫，透气垫与钢包底用耐火泥封闭好后，在700℃温度下进行烘烤至暗红色为止，在通氩气之前用耐压胶管与氩气瓶连接，不漏气即可吹氩气。所述的透气垫为陶瓷透气垫。
本发明的超高锰钢冶炼新工艺已在铁矿生产的选矿厂圆锥破碎机的衬板上得到了应用，衬板使用了100余套，一直未发生任何产品质量问题，克服了原来衬板经常出现的衬板下端开裂和局部磨成凹坑等影响使用寿命的问题；二是使用寿命比原来提高了1.3倍，经济效果显著。
Claims (8)
1.一种超高锰钢铸钢件生产新工艺，包括用电弧炉冶炼Mn13、Mn13Cr2、Mn18或Mn18Cr2超高锰钢的冶炼工艺、铸钢工艺、热处理工艺，其特征在于：
1)所述的冶炼工艺采用电弧炉氧化法冶炼工艺：入炉废钢熔化18-22％时进行吹氧助熔，并按钢水重量的2-3％加造渣剂，全熔后化验钢水成分，然后扒渣，再造新渣，进入还原期，先后加入Cr铁和Mn铁，待全熔后进行全分析化验，根据化验结果调整各个元素，全成分合格后，在出钢前加入造渣剂，当渣子成白渣时出钢，
2)在出钢前两分钟或出钢后将变质剂引入钢包内对钢水进行变质处理，再对完成变质处理后的钢水进行氩气净化处理，
3)在所述的铸钢工艺中，采用下述造型工艺：冒口设在铸钢件的最厚部位，冒口设计为侧冒口，采用发热保温式易割冒口，防止冒口处产生裂纹，
4)在所述的铸钢工艺中，采用下述打箱工艺：打箱温度控制在铸件体温在300℃以下，清砂时用自然空气冷却，以免铸件开裂，
5)所述的热处理工艺包括：
a)水韧处理：采用常温入炉，升温速度小于或等于100℃/小时。加热至650℃保温2小时，然后升至1180℃保温，保温时间为每25毫米铸钢件厚度保温1小时，保温后1分钟内出炉，立即水淬40分钟后出水，
b)淬火后立即进行250℃回火保温8小时，热处理结束。
2.根据权利要求1所述的超高锰钢铸钢件生产新工艺，其特征在于所述的变质剂的配方的重量百分比为：稀土锶合金10--20％，钠基玻璃粉15--25％，钒铁10--20％，钛铁5--15％，硼铁0.3-0.7％，余量为石灰石块，
所述的变质剂的加入量钢水重量的3-4％。
3.根据权利要求1所述的超高锰钢铸钢件生产新工艺，其特征在于所述的氩气净化处理为在钢水注入钢包内后立即用氩气从钢包的底部吹入，氩气净化时间为5-10分钟并达到浇注温度值即停止吹氩气。
4.根据权利要求2所述的超高锰钢铸钢件生产新工艺，其特征在于所述的稀土锶合金为含稀土锶20--22％重量百分比的、粒度为5mm的稀土锶合金，所述的硼铁为含硼量65％重量百分比的硼铁，所述的石灰石块为含CaO 82--88％重量百分比、粒度为20-40mm的石灰石块。
5.根据权利要求3所述的超高锰钢铸钢件生产新工艺，其特征在于所述的氩气的纯度为99.9％重量百分比、压力为1.5MPa的氩气。
6.根据权利要求1所述的超高锰钢铸钢件生产新工艺，其特征在于所述的变质剂引入钢包内的方法是：变质剂在使用前进行干燥处理，把配好的材料放入干燥窑中进行200℃烘干4小时左右，干燥后装入直径为60-100mm、壁厚在2-4mm的钢管内，钢管的一端用壁厚在2-4mm的铁盘板点焊在钢管上，按加入量制作钢筒长度，钢筒另一端敞开并焊一个铁筋，便于伸入深为100-150mm处即可。
7.根据权利要求1所述的超高锰钢铸钢件生产新工艺，其特征在于所述的氩气净化处理方法为：首先在钢水包底部安装一个不透钢水的透气垫，透气垫与钢水包底用耐火泥封闭好后，在700℃温度下进行烘烤至暗红色为止，在通氩气之前用耐压胶管与氩气瓶连接不漏气即可进行吹氩气。
8.根据权利要求7所述的超高锰钢铸钢件生产新工艺，其特征在于所述的透气垫为陶瓷透气垫。
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