CN105838848B

CN105838848B - 一种高锰钢的制备方法

Info

Publication number: CN105838848B
Application number: CN201610206877.5A
Authority: CN
Inventors: 郑开宏; 王海艳; 王娟; 董晓蓉; 王秀连; 农登
Original assignee: Guangdong Institute of Materials and Processing
Current assignee: Xinfeng Wear Resistant Alloy Material Co ltd; Institute of New Materials of Guangdong Academy of Sciences
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2017-12-29
Anticipated expiration: 2036-04-06
Also published as: CN105838848A

Abstract

一种高锰钢制备方法是由以下步骤组成：废钢加热熔化；通入氧气，时间5~10分钟，保持炉温大于1550℃，炉渣渣量不少于2%；扒出部分炉渣，加入电解锰、生铁、高碳锰铁、低碳铬铁，熔化，熔化后加钢水总量的60%铝‑20%硅‑20%钙合金脱氧；钢水炉渣中撒入钢水总量的1%碳‑50%硅‑49%钙复合粉，保持5~10分钟，通入加热和脱水的氩气，保持5~10分钟；将钢水倒入经烘烤的钢包中，包底预置钇基稀土，出钢温度1460~1500℃，浇注温度1370~1390℃，凝固冷却，即获得所述高锰钢。本发明的高锰钢制备方法改善高锰钢冶金质量，降低含氧量的制备方法，适用于制作轧臼壁、破碎壁、鄂板、锤头、板锤、侧板、链板等。

Description

一种高锰钢的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高锰钢的制备方法。

背景技术

高锰钢材料发展至今已有一百多年的发展历史，常用于冲击磨料磨损工况。但由于高锰钢锰含量高（11~26%），所以高锰钢在熔炼、浇注等制备过程中易造成夹杂物和气体含量高，氧含量一般为200ppm左右，从而使高锰钢性能大幅降低，以Mn13为例，σ_b为600~700MPa，α_kv70~120J/cm²，影响高锰钢使用寿命。为此通过改进高锰钢的制备方法，提高高锰钢冶金质量，改善高锰钢性能，是高锰钢研究方向之一。

CN1320148C公开了一种高锰钢熔炼工艺及高锰钢铸件，该工艺将高碳锰铁、碎电极和钢棒在覆盖剂下熔炼，不允许搅拌液面。通过在熔炼过程中夹渣、气体自然上浮进入炉渣中进行除杂，其制造的高锰钢冶金质量难以保证。

CN101284305B公开了一种高锰钢件细晶化铸造工艺方法，采用炉外吹氩至钢液温度1580±20℃，浇注温度1480±20℃，浇注过程加入金属颗粒，高温出钢、高温浇注，获得细晶化高锰钢铸件。该发明初始钢水冶金质量不好，炉外通氩气除渣，效率不高。钢水温度越高，钢水中气体总含量越高，在高锰钢铸件凝固冷却过程中不易排出，铸件中相应气孔、夹渣等缺陷多。该发明加入的金属颗粒，会增加钢水中的气体含量，影响钢水的冶金质量。

CN102010936A公开了中频感应炉炉内吹氩精炼耐磨锰钢的工艺方法，该发明采用底部全程吹氩85~90分钟，通过吹氩精炼能有效去除钢液中气体和非金属夹杂物，从而改善钢液冶金质量。该发明吹氩时间长，操作难

度大，生产效率低，且将Mn_xO_y、Fe_xO_y、Cr_xO_y等氧化物到渣中，Mn、Fe、Cr不能还原出来返回钢水中，材料损耗大，而且在后续出钢浇注过程中不能保证钢液洁净化。

发明内容

本发明的目的在于改善锰含量在11~25%之间的高锰钢冶金质量，降低含氧量的制备方法。

本发明的高锰钢制备方法由以下步骤组成：

1.废钢加热熔化；

2.通入氧气，压力0.40~0.50MPa，时间5~10分钟，保持炉温大于1550℃，炉渣渣量不少于2%，取样分析C含量小于0.1%；

3.扒出部分炉渣，根据高锰钢成分要求，加入电解锰、生铁、高碳锰铁、低碳铬铁，熔化，熔化后加钢水总量的1~2%的60%铝-20%硅-20%钙合金脱氧；

4.钢水炉渣中撒入钢水总量的0.25%的1%碳-50%硅-49%钙复合粉，保持5~10分钟，通入加热和脱水的氩气，压力0.40~0.50MPa，保持5~10分钟；

5.将钢水倒入经烘烤的钢包中，包底预置钢水总量0.2~0.3%的钇基稀土，出钢温度1460~1500℃，浇注温度1370~1390℃，凝固冷却，即获得高锰钢铸件。

本发明在熔炼过程中吹氧，与钢水中的C反应形成CO、CO₂，在上浮过程中将钢水中夹杂物带入渣中，获得夹杂物低的钢液，为后续高效脱氧除渣制造条件。加入钢水中的铝-硅-钙铁与钢水中的O、Mn、Fe等氧化物形成低熔点、低密度硅酸盐上浮到渣中，与渣中加入的碳-硅-钙粉反应置换出的铁，锰进入钢水中，提高合金收得率。为加速反应进程，钢水中通入氩气，加速渣的上浮。为减少钢水倒入钢包的二次氧化的影响，钢包中加入钇基稀土脱氧，同时通氩气，有利于夹杂物上浮。烘烤钢包有利于除去铸型中的水份，防止冷却过程中，砂型水蒸气进入钢液而产生气孔。

本发明的高锰钢适用于制作轧臼壁、破碎壁、鄂板、锤头、板锤、侧板、链板等。

具体实施方式

实施例1

将废钢放入炉中熔化；废钢完全熔化后，通入氧气，压力0.42MPa，时间6分钟，取样分析C含量为0.05%，炉温1560℃，炉渣渣量2.3%；扒出部分炉渣，根据高锰钢成分要求，加入电解锰、生铁、高碳锰铁、低碳铬铁，熔化，造新渣，熔化后加1.3%的60%铝-20%硅-20%钙合金脱氧；在钢水炉渣中撒入0.25%的1%碳-50%硅-49%钙复合粉，保持6分钟；钢水中通氩气，压力0.42MPa，保持6分钟；将钢水倒入经烘烤的钢包中，包底预先加入钢水总量的0.2%的钇基稀土，出钢温度1470℃，浇注温度1375℃，冷却，即获得高锰钢铸件。测得高锰钢铸件成分及重量百分比组成：C：1.25%、Mn：13.23%、Cr：1.82%、Al：0.03%、Si：0.65%、Ca：0.022%、P：0.045%，余量为Fe，其氧含量为25ppm。

实施例2

将废钢放入炉中熔化；废钢完全熔化后，通入氧气，压力0.45MPa，时间8分钟，取样分析C含量为0.07%，炉温1570℃，炉渣渣量2.5%；扒出部分炉渣，根据高锰钢成分要求，加入电解锰、生铁、高碳锰铁、低碳铬铁，熔化，造新渣，熔化后加1.5%的60%铝-20%硅-20%钙合金脱氧；在钢水炉渣中撒入0.25%的1%碳-50%硅-49%钙复合粉，保持8分钟；钢水中通氩气，压力0.45MPa，保持8分钟；将钢水倒入经烘烤的钢包中，包底预先加入钢水总量的0.25%的钇基稀土，出钢温度1480℃，浇注温度1380℃，冷却，即获得高锰钢铸件。取样测得高锰钢铸件成分及重量百分比组成：C：1.28%、Mn：18.64%、Cr：1.96%、Al：0.03%、Si：0.55%、Ca：0.026%、P：0.048%，余量为Fe，其氧含量为21ppm。

实施例3

将废钢放入炉中熔化；废钢完全熔化后，通入氧气，压力0.48MPa，时间9分钟，取样分析C含量为0.09%，炉温1580℃，炉渣渣量3%；扒出部分炉渣，根据高锰钢成分要求，加入电解锰、生铁、高碳锰铁、低碳铬铁，熔化，造新渣，熔化后加1.8%的60%铝-20%硅-20%钙合金脱氧；在钢水炉渣中撒入0.25%是1%碳-50%硅-49%钙复合粉，保持9分钟；钢水中通氩气，压力0.48MPa，保持9分钟；将钢水倒入经烘烤的钢包中，包底预先加入钢水总量的0.3%的钇基稀土，出钢温度1490℃，浇注温度1385℃，冷却，即获得高锰钢铸件。取样测得高锰钢铸件成分及重量百分比组成：C：1.31%、Mn：21.39%、Cr：2.12%、Al：0.03%、Si：0.78%、Ca：0.028%、P：0.045%，余量为Fe，其氧含量为22ppm。

Claims

1.一种高锰钢制备方法，其特征是由以下步骤组成：

1）废钢加热熔化；

2）通入氧气，压力0.40~0.50MPa，时间5~10分钟，保持炉温大于1550℃，炉渣渣量不少于2%，取样分析C含量小于0.1%；

3）扒出部分炉渣，根据高锰钢成分要求，加入电解锰、生铁、高碳锰铁、低碳铬铁，熔化，熔化后加钢水总量的1~2%的60%铝-20%硅-20%钙合金脱氧；

4）钢水炉渣中撒入钢水总量的0.25%的1%碳-50%硅-49%钙复合粉，保持5~10分钟，通入加热和脱水的氩气，压力0.40~0.50MPa，保持5~10分钟；

5）将钢水倒入经烘烤的钢包中，包底预置钢水总量0.2~0.3%的钇基稀土，出钢温度1460~1500℃，浇注温度1370~1390℃，凝固冷却，即获得所述高锰钢。