CN105401086A - 一种高锰中碳钢耐磨溜槽衬板 - Google Patents

一种高锰中碳钢耐磨溜槽衬板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及溜槽上金属部件的冶炼，提供了一种高锰中碳钢耐磨溜槽衬板，采用电弧炉熔炼钢料，转入精炼炉中调整钢液组分比例后出钢，所得钢液经真空脱气后实型铸造，所得铸件经包括水淬油冷淬火的热处理获得成品件，所述钢液组分按重量百分比包括0.54-0.58％的C，12-16％的Mn，1.5-3.5％的Cr，2.5-3.5％的Al，0.15-0.25％的Nb，0.60-0.80％的Ti，0.5-2.5％的B，0.05-0.07％的Zr，P控制在0.04％以下，Si控制在0.5％以下，余量为Fe。

Description

一种高锰中碳钢耐磨溜槽衬板
技术领域
本发明涉及铁基合金的冶炼，特别涉及溜槽上金属部件的冶炼，具体涉及冶炼一种高锰中碳钢并铸造成耐磨溜槽衬板。
背景技术
用于矿山生产的溜槽是矿物流通运输的重要设备，需要耐磨、光滑以便物料下滑，但溜槽的工作条件恶劣、易磨损。溜槽衬板是设置在溜槽上的衬板，承担抗磨的功用，需要在长时间受物料作为磨料研磨后仍能保持良好的运送性能，并且降低替换、维护的费用和工作量。
溜槽衬板的材料主要有钢材料、铸石材料、超高分子量材料等，其中钢板抗冲击强度与韧性高于铸石板和超高分子量聚乙烯板，但耐磨性低于后两者，应用受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高锰中碳钢耐磨溜槽衬板，以克服钢板因耐磨性不佳对应用带来的限制。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种高锰中碳钢耐磨溜槽衬板，采用电弧炉熔炼钢料，转入精炼炉中调整钢液组分比例后出钢，所得钢液经真空脱气后实型铸造，所得铸件经包括水淬油冷淬火的热处理获得成品件，所述钢液组分按重量百分比包括0.54-0.58％的C，12-16％的Mn，1.5-3.5％的Cr，2.5-3.5％的Al，0.15-0.25％的Nb，0.60-0.80％的Ti，0.5-2.5％的B，0.05-0.07％的Zr，P控制在0.04％以下，Si控制在0.5％以下，余量为Fe。
进一步地，所述电弧炉熔炼钢料包括在炉底铺设生石灰，加入炼钢生铁，通电起弧熔化至1550-1580℃，45min-1.0h后扒渣并加入碳粉、生石灰和萤石，10-15min后加入锰铁、铬铁，10-15min后加入铝粉、硼铁、钛铁，转入精炼炉中加入铌粉、锆英砂，调整钢液组分比例，出钢温度为1530-1560℃。
进一步地，所述钢液在10-12kPa真空氛下脱气，待钢液温度下降至1490-1500℃时在该真空氛内采用干砂造型进行实型造型铸造。
进一步地，所述铸件在10-12kPa真空氛中以80-100℃/h升温至1045-1075℃并保温1.0-1.5h，撤去真空条件后用80-90℃的清水淬冷使铸件温度降至370-400℃，将铸件转入150-200℃的油浴中保温1-2小时，最后取出自然冷却至室温。
优选地，所述钢液组分按重量百分比为0.54-0.58％的C，16％的Mn，1.5-3.5％的Cr，2.5-3.5％的Al，0.15％的Nb，0.60-0.80％的Ti，0.5-2.5％的B，0.05％的Zr，P控制在0.04％以下，Si控制在0.5％以下，余量为Fe。
本发明调整组分比例后的钢液为亚共析钢，其中的锰能够提高钢的强度和硬度，降低钢的淬火温度，增加钢的硬化深度，经淬火后形成奥氏体锰钢，具有良好的耐磨性，是作为溜槽衬板，特别是矿山用溜槽衬板的材料基础。
本发明在电弧炉中熔炼扒渣后，先加入强脱氧剂碳粉之后再加入锰铁，能够先进行脱氧及克服硫重新回到钢液中，避免锰因脱氧性及脱硫性而受损失。与锰铁同时加入的铬铁能够进一步提高钢的淬透性和强度，增加回火稳定性及耐热性，并提高钢对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐腐蚀能力。
加入的铝粉、硼铁、钛铁除能够终脱氧外，还能通过铝提高钢的强度、抗氧化性以及对强氧化性酸类的耐腐蚀能力，通过钛形成的碳化物提高硬度和耐磨性，并且对之前加入的铬来说，钛能消除铬在晶界处的贫化，提高抗蚀性，而铝和铬的配合能提高铝改善钢抗氧化性的程度。
加入的铌粉能够延缓奥氏体的再结晶，并能够细化晶粒，为溜槽衬板铸件提供可能的例如轧制的加工处理余地；加入的锆英砂能够通过锆有效脱氧、除氮、去硫，并增加钢的硬度和强度。
钢液温度下降会在凝固过程中和凝固后放出溶解气体，使金属产生如气孔的缺陷，降低金属机械性能；钢件在加热过程中，由于与空气相互作用，而使工件表面发生腐蚀；本发明在真空氛下对钢液进行脱气、对铸件进行淬火前加热，可以有效避免上述问题。
目前，高锰钢铸件多采用砂型造型工艺，而本发明采用干砂造型进行实型造型，特别是干砂造型是在真空氛内进行，有利于干砂的紧实，退让性更好，更有利于减少钢液冷却后体积收缩出现的应力和裂纹。
本发明淬火前的升温速率在调整所得组分比例的基础上，能够保证工件心部温度上升至设定温度前，工件表面温度不至于过高而导致奥氏体晶粒粗大，影响硬度和强度。而配合以低温回火，可使本发明的铸件获得高的硬度和好的耐磨性。
具体实施方式
实施例1：
采用电弧炉熔炼钢料，在炉底铺设生石灰，加入炼钢生铁，通电起弧熔化至1550-1580℃，45min后扒渣并加入碳粉、生石灰和萤石，10min后加入锰铁、铬铁，10min后加入铝粉、硼铁、钛铁；
转入精炼炉中，加入铌粉、锆英砂，按重量百分比将钢液组分调整为0.54％的C，12％的Mn，1.5％的Cr，2.5-3.5％的Al，0.15％的Nb，0.60％的Ti，0.5％的B，0.05％的Zr，P控制在0.04％以下，Si控制在0.5％以下，余量为Fe，比例检测合格后即可出钢，出钢温度为1560℃；
所得钢液在10-12kPa真空氛下脱气，待钢液温度下降至1490-1500℃时在该真空氛内采用干砂造型进行实型造型铸造；
所得铸件在10-12kPa真空氛中以80℃/h升温至1075℃并保温1.5h，撤去真空条件后用80-90℃的清水淬冷使铸件温度降至370-400℃，将铸件转入150-200℃的油浴中保温1小时，最后取出自然冷却至室温即获得成品件。
实施例2：
采用电弧炉熔炼钢料，在炉底铺设生石灰，加入炼钢生铁，通电起弧熔化至1550-1580℃，1.0h后扒渣并加入碳粉、生石灰和萤石，15min后加入锰铁、铬铁，15min后加入铝粉、硼铁、钛铁；
转入精炼炉中，加入铌粉、锆英砂，按重量百分比将钢液组分调整为0.58％的C，16％的Mn，3.5％的Cr，2.5-3.5％的Al，0.25％的Nb，0.80％的Ti，2.5％的B，0.07％的Zr，P控制在0.04％以下，Si控制在0.5％以下，余量为Fe，比例检测合格后即可出钢，出钢温度为1530℃；
所得钢液在10-12kPa真空氛下脱气，待钢液温度下降至1490-1500℃时在该真空氛内采用干砂造型进行实型造型铸造；
所得铸件在10-12kPa真空氛中以100℃/h升温至1045℃并保温1.0h，撤去真空条件后用80-90℃的清水淬冷使铸件温度降至370-400℃，将铸件转入150-200℃的油浴中保温2小时，最后取出自然冷却至室温即获得成品件。
实施例3：
采用电弧炉熔炼钢料，在炉底铺设生石灰，加入炼钢生铁，通电起弧熔化至1550-1580℃，50min后扒渣并加入碳粉、生石灰和萤石，15min后加入锰铁、铬铁，15min后加入铝粉、硼铁、钛铁；
转入精炼炉中，加入铌粉、锆英砂，按重量百分比将钢液组分调整为0.56％的C，14％的Mn，2.5％的Cr，2.5-3.5％的Al，0.20％的Nb，0.70％的Ti，1.5％的B，0.06％的Zr，P控制在0.04％以下，Si控制在0.5％以下，余量为Fe，比例检测合格后即可出钢，出钢温度为1545℃；
所得钢液在10-12kPa真空氛下脱气，待钢液温度下降至1490-1500℃时在该真空氛内采用干砂造型进行实型造型铸造；
所得铸件在10-12kPa真空氛中以90℃/h升温至1060℃并保温75min，撤去真空条件后用80-90℃的清水淬冷使铸件温度降至370-400℃，将铸件转入150-200℃的油浴中保温1.5小时，最后取出自然冷却至室温即获得成品件。
实施例4：
采用电弧炉熔炼钢料，在炉底铺设生石灰，加入炼钢生铁，通电起弧熔化至1550-1580℃，45min后扒渣并加入碳粉、生石灰和萤石，10min后加入锰铁、铬铁，10min后加入铝粉、硼铁、钛铁；
转入精炼炉中，加入铌粉、锆英砂，按重量百分比将钢液组分调整为0.54％的C，16％的Mn，1.5％的Cr，2.5-3.5％的Al，0.15％的Nb，0.60％的Ti，0.5％的B，0.05％的Zr，P控制在0.04％以下，Si控制在0.5％以下，余量为Fe，比例检测合格后即可出钢，出钢温度为1560℃；
所得钢液在10-12kPa真空氛下脱气，待钢液温度下降至1490-1500℃时在该真空氛内采用干砂造型进行实型造型铸造；
所得铸件在10-12kPa真空氛中以80℃/h升温至1075℃并保温1.0h，撤去真空条件后用80-90℃的清水淬冷使铸件温度降至370-400℃，将铸件转入150-200℃的油浴中保温1小时，最后取出自然冷却至室温即获得成品件。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种高锰中碳钢耐磨溜槽衬板，其特征在于：采用电弧炉熔炼钢料，转入精炼炉中调整钢液组分比例后出钢，所得钢液经真空脱气后实型铸造，所得铸件经包括水淬油冷淬火的热处理获得成品件，所述钢液组分按重量百分比包括0.54-0.58％的C，12-16％的Mn，1.5-3.5％的Cr，2.5-3.5％的Al，0.15-0.25％的Nb，0.60-0.80％的Ti，0.5-2.5％的B，0.05-0.07％的Zr，P控制在0.04％以下，Si控制在0.5％以下，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的高锰中碳钢耐磨溜槽衬板，其特征在于：所述电弧炉熔炼钢料包括在炉底铺设生石灰，加入炼钢生铁，通电起弧熔化至1550-1580℃，45min-1.0h后扒渣并加入碳粉、生石灰和萤石，10-15min后加入锰铁、铬铁，10-15min后加入铝粉、硼铁、钛铁，转入精炼炉中加入铌粉、锆英砂，调整钢液组分比例，出钢温度为1530-1560℃。
3.如权利要求1或2所述的高锰中碳钢耐磨溜槽衬板，其特征在于：所述钢液在10-12kPa真空氛下脱气，待钢液温度下降至1490-1500℃时在该真空氛内采用干砂造型进行实型造型铸造。
4.如权利要求3所述的高锰中碳钢耐磨溜槽衬板，其特征在于：所述铸件在10-12kPa真空氛中以80-100℃/h升温至1045-1075℃并保温1.0-1.5h，撤去真空条件后用80-90℃的清水淬冷使铸件温度降至370-400℃，将铸件转入150-200℃的油浴中保温1-2小时，最后取出自然冷却至室温。
5.如权利要求4所述的高锰中碳钢耐磨溜槽衬板，其特征在于：所述钢液组分按重量百分比为0.54-0.58％的C，16％的Mn，1.5-3.5％的Cr，2.5-3.5％的Al，0.15％的Nb，0.60-0.80％的Ti，0.5-2.5％的B，0.05％的Zr，P控制在0.04％以下，Si控制在0.5％以下，余量为Fe。
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