CN104630626B - 一种耐高温铸钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐高温铸钢及其生产方法，其含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.06‑0.09、硅1.2‑1.6、铝0.8‑1.2、镁1.4‑1.6、锌2.0‑2.2、锰0.12‑0.14、钛0.03‑0.05、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。生产方法：(1)配料：将生铁与废铁按1：2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；然后按如下顺序向炉内投入合金元素：1)镁、锌、钛；2)硅、铝、锰；3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8‑10分钟，投料后搅拌均匀；(2)熔炼：进行脱硫、脱氧、合金化；(3)出钢、浇注、铸后热处理；本发明的耐高温铸钢，通过合理设置各化学元素配比，生产的铸钢具有优异的高温抗氧化性、高温热疲劳性和高温抗裂纹性等特点，高温不起皮，成本低廉，生产过程易于控制。

Description

一种耐高温铸钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及合金钢技术领域，尤其涉及一种耐高温铸钢及其生产方法。

背景技术

铸钢是在凝固过程中不经历共晶转变的用于生产逐渐的铁基合金的总称，铸造合金的一种。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢三类。铸钢是以铁、碳为主要元素的合金，碳含量0-2％。目前为止，虽然铸钢技术得到很大发展，但是，仍有很多问题存在，如耐磨度、硬度、防锈性能、耐腐蚀性能、耐高低温性能、脆性、韧性、成本等不能兼顾，在很多场合还不能满足生产的要求，比如目前的铸钢耐高温性差，在高温中容易出现裂纹、断裂现象，现在主要是加入较多的镍来提高铸钢的耐高温强度，但是镍的成本高，而且已经变成日益稀有的元素。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种耐高温铸钢及其生产方法，生产的铸钢具有较好的高温抗氧化性、高温热疲劳性和高温抗裂纹性等特点，同时成本低廉。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种耐高温铸钢，其含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.06-0.09、硅1.2-1.6、铝0.8-1.2、镁1.4-1.6、锌2.0-2.2、锰0.12-0.14、钛0.03-0.05、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

优选地，所述的耐高温铸钢，其含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.08、硅1.5、铝1.0、镁1.5、锌2.1、锰0.13、钛0.04、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

所述的耐高温铸钢的生产方法，包括以下步骤：

(1)配料：将生铁与废铁按1：2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；然后按如下顺序向炉内投入合金元素：1)镁、锌、钛；2)硅、铝、锰；3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀；

(2)熔炼：进行脱硫、脱氧、合金化；

(3)出钢、浇注、铸后热处理；

步骤(3)中所述的铸后热处理是：先升温至600-700℃，保温2-3小时；再降温至300-400℃，保温1-2小时；再升温至500-550℃，保温2-3小时，取出空冷即得。

与已有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的耐高温铸钢，通过合理设置各化学元素配比，生产的铸钢具有优异的高温抗氧化性、高温热疲劳性和高温抗裂纹性等特点，高温不起皮，成本低廉；碳是钢中重要组成元素，钢中含碳量增减，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，碳量高会降低钢的耐大气腐蚀能力，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性，因此降低碳含量可以提高铸钢的耐腐蚀性能和抗冲击性能；硅能提高钢的硬度和强度，且能提高钢的弹性极限、屈服强度和疲劳强度，因此加入一定量的硅，可以提高其硬度和强度，含硅的钢在氧化气氛中加热时，表面将形成一层SiO₂薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性；控制锰的含量，可以保证铸钢的拉伸强度；本发明通过设置特定含量的碳和硅，改善了钢的机械性能，同时无需加入铬、镍等合金元素，大大降低了成本，生产过程易于控制。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不仅限于这些实施例，在未脱离本发明宗旨的前提下，所作的任何改进均落在本发明的保护范围之内。

实施例1：

一种耐高温铸钢，其含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.06、硅1.6、铝0.8、镁1.6、锌2.0、锰0.12、钛0.03、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

所述的耐高温铸钢的生产方法，包括以下步骤：

(1)配料：将生铁与废铁按1：2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；然后按如下顺序向炉内投入合金元素：1)镁、锌、钛；2)硅、铝、锰；3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀；

(2)熔炼：进行脱硫、脱氧、合金化；

(3)出钢、浇注、铸后热处理；

步骤(3)中所述的铸后热处理是：先升温至600℃，保温3小时；再降温至400℃，保温2小时；再升温至500℃，保温2小时，取出空冷即得。

本实施例1的耐高温铸钢的机械性能为：拉伸强度1356MPa，延伸率15.2％，断面收缩率34％，冲击韧性65J/cm2，硬度275HB。

实施例2：

一种耐高温铸钢，其含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.08、硅1.5、铝1.0、镁1.5、锌2.1、锰0.13、钛0.04、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

所述的耐高温铸钢的生产方法，包括以下步骤：

(1)配料：将生铁与废铁按1：2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；然后按如下顺序向炉内投入合金元素：1)镁、锌、钛；2)硅、铝、锰；3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀；

(2)熔炼：进行脱硫、脱氧、合金化；

(3)出钢、浇注、铸后热处理；

步骤(3)中所述的铸后热处理是：先升温至650℃，保温3小时；再降温至350℃，保温2小时；再升温至550℃，保温2小时，取出空冷即得。

本实施例2的耐高温铸钢的机械性能为：拉伸强度1421MPa，延伸率15.8％，断面收缩率35％，冲击韧性68J/cm2，硬度281HB。

实施例3：

一种耐高温铸钢，其含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.09、硅1.2、铝1.2、镁1.6、锌2.2、锰0.12、钛0.05、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

所述的耐高温铸钢的生产方法，包括以下步骤：

(1)配料：将生铁与废铁按1：2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；然后按如下顺序向炉内投入合金元素：1)镁、锌、钛；2)硅、铝、锰；3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀；

(2)熔炼：进行脱硫、脱氧、合金化；

(3)出钢、浇注、铸后热处理；

步骤(3)中所述的铸后热处理是：先升温至700℃，保温2小时；再降温至400℃，保温1小时；再升温至500℃，保温3小时，取出空冷即得。

本实施例3的耐高温铸钢的机械性能为：拉伸强度1321MPa，延伸率14.8％，断面收缩率29％，冲击韧性58J/cm2，硬度269HB。

Claims (3)

1.一种耐高温铸钢，其特征在于：其含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.06-0.09、硅1.2-1.6、铝0.8-1.2、镁1.4-1.6、锌2.0-2.2、锰0.12-0.14、钛0.03-0.05、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁；

所述的耐高温铸钢的生产方法，包括以下步骤：

(1)配料：将生铁与废铁按1：2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；然后按如下顺序向炉内投入合金元素：1)镁、锌、钛；2)硅、铝、锰；3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀；

(2)熔炼：进行脱硫、脱氧、合金化；

(3)出钢、浇注、铸后热处理；

步骤(3)中所述的铸后热处理是：先升温至600-700℃，保温2-3小时；再降温至300-400℃，保温1-2小时；再升温至500-550℃，保温2-3小时，取出空冷即得。

2.根据权利要求1所述的耐高温铸钢，其特征在于：其含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.08、硅1.5、铝1.0、镁1.5、锌2.1、锰0.13、钛0.04、P≤0.01、S≤0.01、余量为铁。

3.一种如权利要求1所述的耐高温铸钢的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)配料：将生铁与废铁按1：2比例投入炉中熔化作为铁基质来源；然后按如下顺序向炉内投入合金元素：1)镁、锌、钛；2)硅、铝、锰；3)其它剩余成分；各批次投入元素的时间间隔为8-10分钟，投料后搅拌均匀；

(2)熔炼：进行脱硫、脱氧、合金化；

(3)出钢、浇注、铸后热处理；

步骤(3)中所述的铸后热处理是：先升温至600-700℃，保温2-3小时；再降温至300-400℃，保温1-2小时；再升温至500-550℃，保温2-3小时，取出空冷即得。