CN104152810B

CN104152810B - 一种铲车轮胎保护链网的链环用钢及生产方法

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Publication number: CN104152810B
Application number: CN201410421798.7A
Authority: CN
Inventors: 徐志东; 周新龙; 范植金; 吴杰; 何杰斌; 徐志
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2034-08-26
Also published as: CN104152810A

Abstract

一种铲车轮胎保护链链环用钢，其组分及wt%为：C：0.6～0.8%、Si：1.0～1.2%、Mn：0.3～0.7%、P≦0.015%、S≦0.01%、Cr：0.3～0.5%、Ni0.9～1.2%、Co：0.01～0.02%、V：0.16～0.2%、Mo：0.4～0.6%、Als：0.03～0.05%、W：0.03～0.05%、N：0.008～0.01%；生产步骤：铁水脱硫；转炉冶炼；吹氩并喂入铝线；在做好的砂模上采用底注式浇注；脱模后自然冷却至室温；对钢锭加热并锻打成型。用本发明制备的铲车保护链链环的维氏硬度不低于650，可适应在300℃以上高温下工作5000小时以上，且利用转炉能够生产，使效率可以得到提高，相对于电炉生产来说，成本也能显著降低。

Description

一种铲车轮胎保护链网的链环用钢及生产方法

技术领域

本发明涉及一种链环用钢及其生产方法，具体属于一种耐高温铲车保护链链环用钢其生产方法。

背景技术

承担炼钢用废钢料的转堆保料和清理生产场地的炉渣等工作的轮式装载机，由于环境恶劣，在作业过程中被废钢刺爆轮胎以及赤热的炉渣烧坏轮胎的现象十分严重，对轮胎的消耗很大，这样，不但工人劳动强度大，成本消耗高，而且，由于更换一次轮胎需要90分钟以上，降低了装载作业效率，给炼钢生产组织工作带来了许多困难。随着生产节奏的加快，钢产量的增加，装载机轮胎因损坏带来的问题愈来愈严重，已影响到了炼钢生产的顺利进行。根据这种情况，研制出一种防磨、防割、耐高温产品轮胎保护链网，解决装载机因频繁更换轮胎影响工作效率及资金浪费的问题是迫在眉睫的。链环作为链网中关键部位之一，需要有高的耐磨、耐高温性能，而目前关于链环用钢的相关介绍文献很少。

中国专利申请号为CN99116494.6 的专利文献，介绍了一种用于制造四级海洋系泊链用钢27CrMnMo，该钢的化学成分重量百分比为碳0.25-0.30，硅0.15-0.37，锰 0.90-1.70，铬0.90-1.70，钼0.40-0.60，铝0.01-0.06，镍0.00- 0.20，铜0.00-0.25，磷0.000-0.025，硫0.000-0.025，铌0.02-0.04，余量为铁。其缺点是该钢不具有耐300℃以上高温性能，耐磨性能较差，即HV10不会超过600。性能稳定性不够，再采用的电炉冶炼周期长。

中国专利申请号为CN201110365430.X的专利文献，介绍了一种R5级系泊链配方及热处理工艺，主要是由C，Si，Mn，Cr，Mo元素所组成，其化学成分重量百分比为：C：0.12-0.30，Mn：0.20-1.95，Si：0.15-0.50，Cr：0.50-2.50，Mo：0.20-0.60，Al：0.01-0.06，N：0.004-0.015，Ni<1.50，Cu<0.50，S≤0.005，P≤0.015，其余为Fe。其缺点是该钢也同样不具有耐300℃以上高温性能，耐磨性能较差，即HV10不会超过600。且不仅由于Cr含量高，而且其属易偏析元素，容易在凝固过程中产生枝晶偏析而产生带状组织，使钢的力学性能产生方向性，使钢的横向塑性和韧性指标降低。

发明内容

本发明针对现有技术存在的链环用钢的耐磨、耐高温性能不能满足使用要求，且生产效率低的不足，提供一种铲车保护链链环的维氏硬度不低于650，可适应在300℃以上高温下工作、且利用转炉生产使效率提高的铲车轮胎保护链网的链环用钢及生产方法。

本发明中利用：钒的析出及固溶强化提高基体强度；利用镍、钴元素改善钢的耐磨及韧性；利用W可以降低钢的过热敏感性，而提高钢的热稳性；利用Mo提高热强性，防止第二类回火脆性。使链环钢在经热处理后能满足铲车在复杂环境下耐磨、耐高温。而且该钢是利用转炉生产，使生产效率大大提高。

实现上述目的的措施：

生产一种铲车轮胎保护链网的链环用钢的方法，其步骤：

1)对铁水进行脱硫，并采用喷镁粉脱硫，控制脱硫后出站铁水中的S≦0.01%，且不留渣操作；

2)进行转炉冶炼：采用顶底复合吹炼，控制非钢加入量占炉内总装入量的10～15%；点吹不超过二次；终渣碱度控制在2.8~3.8；终点C不低于0.08%；控制出钢温度在1660～1690℃；钢包渣层厚度控制在不超过100mm；

出钢到1/4时，先向钢水中加入硅锰铁及碳化硅合金原料，其中：硅锰铁按照18~20Kg/吨钢加入，碳化硅按照2~2.4Kg/吨钢加入；当出钢到3/4时，按照48～55kg/吨钢加入钒铁，按照1～2kg/吨钢加入氮化硅锰，按照6.6～11kg/吨钢加入铬铁，按照13～16kg/吨钢加入镍铁，按照8～12kg/吨钢加入钼铁，按照0.2～0.6kg/吨钢加入钴铁，按照1～1.8kg/吨钢加入钨铁，按照 0.8～1.2kg/吨钢加入碳粉一次性加完；

3) 在氩站吹氩，在成分进行微调后开始吹氩，吹氩时间不低于5 min，并在吹氩的同时按照5～10米/吨钢喂入铝线；钢水终点组分及重量百分比含量为：C：0.6～0.8%、Si：1.0～1.2%、Mn：0.3～0.7%、P≦0.015%、S≦0.01%、Ni0.9～1.2%、Cr：0.3～0. 5%、Co：0.01～0. 02%、V：0.16～0.2%、Mo：0.4～0.6%、Als：0.03～0.05%、W：0.03～0.05%、N：0.008～0.01%，其余为Fe和杂质元素；同时满足： V+W+Cr不低于0.52%；

4) 在做好的砂模上采用底注式进行浇注，浇注温度控制在1480～1495℃和浇注速度0.8～1m/s；

5) 脱模后自然冷却至室温；

6) 对钢锭加热并锻打，其间：控制均热段温度为：1100～1200℃，保温5~10min后，锻打成形。

本发明中各元素及主要工序的作用

C：C是扩大和稳定奥氏体元素，提高钢材强度最有效的元素，也能提高耐热钢的高温强度，但是当其含量低于0.6%时，会导致力学性能不足而增加合金添加量，从而增加了生产成本；当其含量高于0.8%时，会使塑性和韧性下降，因此C选择在0.6~0.8%。优选地C在0.63～0.76%。

Si：是一种廉价的置换强化元素，可以显著提高钢的强度及屈服强度，但是会降低韧性，所以不宜高于1.2%。但在本发明中，硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗氧化的作用，其含量也不能低于1.0%，否则效果不明显，故选择Si的范围在1～1.2%。

Mn：主要是固溶于铁素体中以提高材料的强度，且又是良好的脱氧剂和脱硫剂。在本发明中含有0.3～0.7%的锰，还可以消除或减弱因硫引起的脆性，从而改善钢的加工性能。但锰含量高于0.7%时，会使晶粒出现粗化的倾向，当连铸和轧后控冷不当时容易产生白点，所以选择控制在0.3～0.7%。

P、S：作为有害元素，其含量越低越好。S含量过高，会形成大量的MnS夹杂，降低钢材的机械性能，因此含量越低越好，所以选择S的范围在≦0.01%；P易在晶界偏析，增加钢的脆性，因此含量越低越好，所以选择P的范围在≦0.015%。

Cr：是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀的主要元素。在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜，防止继续氧化。但当Cr含量低于0.3%时，氧化膜太薄而不能阻止高温继续氧化；当Cr含量高于0.5%时，氧化膜太厚反而不利于阻止氧化，所以在本发明中控制在0.3～0.5%。

Co：钴不是形成碳化物的元素，和铁形成连续固溶体，在热处理过程中阻抑、延缓其他元素特殊碳化物的析出和聚集，同时提高钢的抗氧化性能，从而显著提高钢的热强性和高温硬度，达到提高钢的耐磨性能，Co含量低于0.01%时，提高效果不明显，Co含量高于0.02%时，效果不再成线性上升，故Co的范围在0.01～0.02%。

V：是微合金化钢最常用也是最有效的强化元素之一。钒的作用是通过形成VN、V(CN)来影响钢的组织和性能，它主要是在奥氏体晶界的铁素体中沉淀析出，细化铁素体晶粒，从而提高材料的强度和低温韧性。V低于0.16%时，析出强化效果不能够满足力学性能要求，V高于0.2%时，析出强化使强度太高而导致韧性变差，故V的范围在0.16～0.2%。优选地V在0.163～0.193%。

Als：是作为炼钢时的脱氧定氮剂，Als与钢中的N形成细小难溶AlN质点，起到阻抑作用，进而细化铁素体晶粒，Als含量过低，细化作用不明显，Als含量过高，降低了钢液的流动性，形成大量的Al₂O₃会在水口结瘤，从而堵住水口，所以选择Al的范围在0.03～0.05%，

N: 作为VN析出必需的元素，为了保证一定的析出量，因此，其含量有最小的含量，但是N含量过高会影响钢中内部质量，所以选择N的范围在0.008～0.01%。

Mo：是强碳化元素。细化钢的晶粒，提高淬透性和热强性能，在高温时能够保持足够的强度和抗蠕变能力，也能提高钢的红硬性。如其含量低于0.4%时，效果不明显；若高于0.6%时，会在焊接时形成马氏体而导致焊接接头脆性增加，所以在本发明中选择Mo的范围在Mo0.4～0.6%。优选地：Mo在0.43～0.47%。

W：是强碳化物形成元素，提高钢的硬度和回火抗力，钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，可显著提高红硬性和热强性，其含量低于0.03%，提高效果不明显，含量大于0.05%时，形成粗大的碳化物反而使得性能恶化。所以选择在0.03～0.05%范围。

关于限定V+W+Cr不低于0.52%的问题：在本发明的试验中注意到，如果不对其三元素之和进行现限定，则硬度HV10达不到650以上，同时高温下，耐磨性不能满足使用要求。

Ni：在本发明中，如能适量添加该元素，能进一步提高钢的强度及淬透性，使得热处理时更加充分。其含量过高不仅提高成本，而且容易在氧化皮下富集而引起氧化皮粘附，选择范围Ni在 0.9～1.1%。

主要工艺采用转炉工艺进行冶炼，缩短冶炼周期，提高了生产效率。

本发明与现有技术相比，该钢制备的铲车保护链链环的维氏硬度不低于650，可适应在300℃以上高温下工作5000小时以上，且利用转炉能够生产，使效率可以得到提高，相对于电炉生产来说，成本也能显著降低。

附图说明

附图为本发明的钢热处理后金相组织图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能监测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

3)在氩站吹氩，在成分进行微调后开始吹氩，吹氩时间不低于5 min，并在吹氩的同时按照5～10米/吨钢喂入铝线；

5) 脱模后自然冷却至室温；

表1 本发明实施例与比较例的化学成分列表(wt%)

表2 本发明各实施例及对比例工艺主要参数控制列表（一)

表2 本发明各实施例及对比例控轧工艺主要参数控制（二)

以上实施例及对比例生产的链环用钢经过热处理（淬火+回火）后再检验其硬度，结果见下表3

表3 本发明各实施例及对比例的力学、耐磨性性能对比列表

试验条件：加工成标准样，在模拟的条件下进行磨损试验，在对比进行磨损的试验中，进行了两组试样，试验条件：即试验1的转速为400r/min，试验2为360r/min，加载不同冲载荷的力并在无润滑的情况下进行的，磨损时间分别为5小时(磨损量1)和8小时(磨损量2)，在磨损试验机上进行测试，采用磨损速度来表征耐磨损能力，磨损速度采用失重法计算，磨损量愈小，耐磨性愈高，从表3中可以看出，本发明的试验钢种比对比钢更具有显著的耐磨损能力及耐高温能力。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims

1.生产一种铲车轮胎保护链网的链环用钢的方法，其步骤：

3)在氩站吹氩，在成分进行微调后开始吹氩，吹氩时间不低于5 min，并在吹氩的同时按照5～10米/吨钢喂入铝线；钢水终点组分及重量百分比含量为：C：0.6～0.8%、Si：1.0～1.2%、Mn：0.3～0.7%、P≦0.015%、S≦0.01%、Ni0.9～1.2%、Cr：0.3～0. 5%、Co：0.01～0.02%、V：0.16～0.2%、Mo：0.4～0.6%、Als：0.03～0.05%、W：0.03～0.05%、N：0.008～0.01%，其余为Fe和杂质元素；同时满足： V+W+Cr不低于0.52%；

4)在做好的砂模上采用底注式进行浇注，浇注温度控制在1480～1495℃和浇注速度0.8～1m/s；

5)脱模后自然冷却至室温；

6)对钢锭加热并锻打，其间：控制均热段温度为：1100～1200℃，保温5~10min后，锻打成形。