CN102776380A

CN102776380A - 一种电渣冶金和添加稀土氧化物制备再生高速钢材料的方法

Info

Publication number: CN102776380A
Application number: CN2012102801715A
Authority: CN
Inventors: 陆磊; 陆德平; 胡强; 周喆; 付青峰; 魏仕勇; 陈志宝; 余玖民
Original assignee: Institute of Applied Physics of Jiangxi Academy of Sciences
Current assignee: Institute of Applied Physics of Jiangxi Academy of Sciences
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了一种电渣冶金和添加稀土氧化物制备再生高速钢材料的方法，本发明利用还原稀土氧化物来控制碳化物形态与分布的再生高速钢，通过消除网状碳化物和碳化物偏析、细化组织，避免了熔炼法生产所造成的网状碳化物和碳化物偏析引起材料力学性能降低和热处理变形，提高再生高速钢的质量与成材率。本方法通过电渣重熔，在多元渣系中加入稀土氧化物与还原剂的混合物，经电渣铸锭或连铸成型，获得碳化物分布均匀的再生高速钢材料。本发明可以保证稀土的稳定收得率，更好地发挥稀土元素的作用，从而保证再生高速钢的质量稳定。本发明制备再生高速钢材料方法制备工艺简单、成本低的优点，能够在冶金、再生资源行业广泛应用。

Description

一种电渣冶金和添加稀土氧化物制备再生高速钢材料的方法

技术领域

本发明涉及一种电渣冶金和添加稀土氧化物制备再生高速钢材料的方法，属金属材料技术领域。

背景技术

高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢。主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。用高速钢制造切削工具，除因其具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性之外，还有一个重要因素是具有红硬性。

高速钢中的碳化物对材料的性能影响十分显著，高速钢中网状分布的碳化物和碳化物偏析将会显著降低高速钢的力学性能，同时引起热处理变形。为此，高速钢不应有明显的网状碳化物和碳化物偏析现象，应避免熔炼法生产所造成的网状碳化物和碳化物偏析而引起力学性能降低和热处理变形。对于高速钢利用稀土元素来控制碳化物分布研究已经有许多年，以往的研究集中于在熔炼过程中以稀土金属或稀土中间合金方式加入到金属熔体，由于稀土的化学性质非常活泼，直接在熔体中加入，很难保证稳定的稀土收得率，而稀土最终在材料中的残留量对材料的性能有相当大的影响。因些，目前的添加稀土高速钢存在制备技术复杂、性能不稳定等共性关键技术问题。

研制一种简单、能获得稳定收得率的稀土加入方法和冶金技术，从而有效地控制碳化物形态与分布，提高再生高速钢的质量与成材率是非常有前景的。

发明内容

本发明的目的是，针对现有高速钢利用稀土元素来控制碳化物在技术上存在的问题，本发明公开一种通过电渣冶金和添加稀土氧化物制备再生高速钢材料的方法。

本发明的技术方案是，本发明利用还原稀土氧化物来控制碳化物形态与分布的再生高速钢，通过消除网状碳化物和碳化物偏析、细化组织，避免了熔炼法生产所造成的网状碳化物和碳化物偏析引起材料力学性能降低和热处理变形，提高再生高速钢的质量与成材率。

本发明方法通过电渣重熔，在多元渣系中加入稀土氧化物与还原剂的混合物，经电渣铸锭或连铸成型，获得碳化物分布均匀的再生高速钢材料；

本发明方法加入的还原剂与稀土氧化物或稀土氧化物混合物的配方成分组成按质量百分比计为：1~2：1~2；

本发明方法加入的稀土氧化物是指含铈或钇或镧元素的金属的氧化物，稀土混合物是指含铈或钇或镧中的二种或三种元素的氧化物混合物；

本发明方法加入的还原剂是单纯的铝或碳，或铝、碳二种元素的混合物。

本发明的稀土再生高速钢材料是通过以下步骤制备：

1、稀土氧化物与还原剂混合物配料：按化学成分要求，将符合配方质量百分比的单一或多种稀土氧化物混合物与还原剂混合，得到稀土氧化物与还原剂混合物配料；

2、电渣熔铸：将配好的稀土氧化物与还原剂混合物配料，经过加热至150℃-300℃，进行除水气处理，然后在高速钢常规的电渣冶金过程中，在电渣熔池中按总量为电渣渣料重量百分比5-20%的份量，将稀土氧化物与还原剂混合物连续加入电渣的渣料中，至熔炼结束得到铸锭。

3、连铸成型：将再生高速钢自耗电极在结晶器中熔化，连续抽锭成型，得到型材，定尺切断。

对于在连铸成型中完成熔炼和成型的高速钢生产工艺，稀土氧化物与还原剂混合物的前处理方法、加入量与加入方法与上述的熔铸相同。

本发明与现有技术相比较的有益效果是，本发明通过在电渣熔池中添加一定量的稀土氧化物与还原剂混合物，消除了网状和大块状碳化物；降低了材料中的气体和杂质元素含量，改善夹杂物形貌；提高了材料的高温塑性，减少材料的热裂倾向和提高材料的加工性能；同时本发明还使得材料的晶粒细化。本发明制备再生高速钢材料方法具有制备工艺简单、材料性能稳定、成本低等优点，从而实现其在冶金领域应用。

本发明适用于高速钢材料的生产，能够在冶金、再生资源行业广泛应用。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

本发明具体实施方式如附图所示。

实施例1

（1）配料：按化学成分要求，将符合配方质量百分比的氧化稀土la2O3：还原剂（铝:碳=1:1）＝1:1得到配料；

（2）烘烤：将配好的配料放入电炉中，加热至150-200℃，烘烤120分钟；

（3）电渣熔铸：在化渣炉内起弧，熔渣，在熔化了的电渣渣池中加入按总量的5%加入配料，将熔化渣料倒入结晶器中，进行电渣重熔，期间连续加入电渣的渣料中，至补缩、熔炼结束得到铸锭。

（4）连铸成型：将上述浇铸铸锭放入热处理炉中，加热至1150℃，保温2小时，然后在常规热轧机上热轧，使其达到50%的变形；

（5）退火处理：连铸的再生高速钢型材，加热至880℃，保温按每毫米保温15分钟计算，随炉冷。

最后制得的再生高速钢合金型材。

材料组织：无莱氏体；

碳化物级别：小于3级。

实施例2

（1）配料：按化学成分要求，将符合配方质量百分比的氧化铈Ce2O3: 还原剂（铝:碳=1:1）＝1:1.5得到配料；

（3）电渣熔铸：在化渣炉内起弧，熔渣，在熔化了的电渣渣池中加入按总量的8%加入配料，将熔化渣料倒入结晶器中，进行电渣重熔，期间连续加入电渣的渣料中，至补缩、熔炼结束得到铸锭。

最后制得的再生高速钢合金型材。

材料组织：无莱氏体；

碳化物级别：小于3级。

实施例3

（1）配料：按化学成分要求，将符合配方质量百分比的混合氧化稀土(la2O3 :Ce2O3=1:1): 还原剂（铝:碳=1:1）＝1.2:1得到配料；

（3）电渣熔铸：在化渣炉内起弧，熔渣，在熔化了的电渣渣池中加入按总量的10%加入配料，将熔化渣料倒入结晶器中，进行电渣重熔，期间连续加入电渣的渣料中，至补缩、熔炼结束得到铸锭。

最后制得的再生高速钢合金型材。

材料组织：无莱氏体；

碳化物级别：小于3级。

Claims

1.一种电渣冶金和添加稀土氧化物制备再生高速钢材料的方法，其特征在于，所述方法通过电渣重熔，在多元渣系中加入稀土氧化物与还原剂的混合物，经电渣铸锭或连铸成型，获得碳化物分布均匀的再生高速钢材料；

所述加入的还原剂与稀土氧化物或稀土氧化物混合物的配方成分组成按质量百分比计为：1~2：1~2；

所述加入的稀土氧化物是指含铈或钇或镧元素的金属的氧化物，稀土混合物是指含铈或钇或镧中的二种或三种元素的氧化物混合物；

所述加入的还原剂是单纯的铝或碳，或铝、碳二种元素的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种电渣冶金和添加稀土氧化物再生高速钢材料的方法，其特征在于，制备工艺步骤如下：

（1）稀土氧化物与还原剂混合物配料：按化学成分要求，将符合配方质量百分比的单一或多种稀土氧化物混合物与还原剂混合，得到稀土氧化物与还原剂混合物配料；

（2）电渣熔铸：在高速钢常规的电渣冶金过程中，在电渣熔池中按总量为电渣渣料重量百分比5-20%的份量，将稀土氧化物与还原剂混合物连续加入电渣的渣料中，至熔炼结束得到铸锭；

（3）连铸成型：将再生高速钢自耗电极在结晶器中熔化，连续抽锭成型，得到型材，定尺切断。