CN102703816A - 一种高碳低合金耐磨球用钢及其生产工艺 - Google Patents
一种高碳低合金耐磨球用钢及其生产工艺 Download PDFInfo
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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
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 (4)
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 0.95-1.05%, 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。
2.根据权利要求1所述的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。
3.一种权利要求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。
4.根据权利要求3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。
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