CN106978568B - 一种搅叶用耐磨低碳合金钢材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料,组成该合金钢材料的化学元素成分及质量百分比为:碳0.2‑0.35%、硅1.1‑1.8%、锰0.6‑1.2%、铬1.5‑2.5%、钼0.2‑0.55%、钒0.1‑0.4%、磷≤0.030%、硫≤0.030%、余量为铁。本发明使用硅、铬、钼、钒等合金元素,使合金钢具有高的硬度、更高的耐磨性,还具有较好的韧性。本发明还提供了上述耐磨低碳合金钢材料的生产方法,通过使用优质废钢作为原料,并经中频炉熔化、精炼,合理控制铸后热处理工艺温度和热处理方法,使合金品质更稳定,提高了综合力学性能,特有的铸造后进行热处理工艺使得铸造搅叶能够快速达到使用条件,并且该热处理工艺显著的提高了搅叶的硬度和耐磨性,生产全过程中使用到的辅助机械更少,生产效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料制备领域,尤其涉及一种搅叶用耐磨低碳合金钢材料及其制备方法。
背景技术
搅叶多用于矿石、煤、矿渣等工作环境,工况条件恶劣,对材质的要求很高。
目前搅叶多采用高锰钢材料,高锰钢材料硬度低、耐磨性差、同时使用过程中存在产生较大变形等缺点,在很多工作环境中不能满足生产的要求,还需要进一步改进,以提高生产效率,降低生产成本,提高设备安全性,降低安全生产风险。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种搅叶用耐磨低碳合金钢材料,以解决现有技术中搅叶硬度低、耐磨性差的技术问题。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料,组成该合金钢材料的化学元素成分及质量百分比为:碳0.2-0.35%、硅1.1-1.8%、锰0.6-1.2%、铬1.5-2.5%、钼0.2-0.55%、钒0.1-0.4%、磷≤0.030%、硫≤0.030%、余量为铁。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明提供的一种搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料,通过使用硅、铬、钼、钒等合金元素,使合金钢具有高的硬度、高的耐磨性,还具有较好的韧性的特点,与现有的搅叶铸造材料相比,具有在硬度提高的基础上具有更好的耐磨性,铸造成型的搅叶使用寿命更长。
本发明的另一个目的是提供一种搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料的生产方法,其采用的技术方案是:
一种搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料的生产方法,包括以下生产步骤:
(1)将废钢投入中频炉中充分熔化;
(2)在熔化后的中频炉中依次添加合金成分:钼、铬、锰、硅、钒成分进行合金化;
(3)充分合金化后检测并调整各元素成分含量达到上述质量百分比;
(4)将合金化合格后的液态金属浇铸到浇铸模箱中得到铸件;
(5)对铸件进行铸后热处理。
进一步的,所述的铸后热处理包括以下步骤:
(1)将铸件放置在热处理炉中,将炉内温度以200℃/小时的速率升温至620℃-680℃保温1.5-2.5小时;
(2)再以250℃/小时的速率升温至1000℃,保温3-4小时后,出炉空冷至常温;
(3)再将铸件放置到热处理炉中,并以150℃/小时的速率升温至620℃-680℃保温2-2.5小时;
(4)再以200℃/小时的速率升温至950℃-1030℃,保温3-4小时,出炉水冷至常温。
本发明提供的一种搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料的生产方法,使用优质废钢作为原料,并经过中频炉熔化、精炼,合理控制铸后热处理工艺温度和热处理方法,使合金品质更稳定,提高了综合力学性能,特有的铸造后进行热处理工艺使得铸造搅叶能够快速达到使用条件,并且该热处理工艺显著的提高了搅叶的硬度和耐磨性,由于采用中频炉对原材料进行熔融,浇铸后在热处理炉中分布进行处理,生产全过程中使用到的辅助机械更少,生产效率更高。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解,下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述:
实施例1
一种搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料,组成该合金钢材料的化学元素成分及质量百分比为:碳0.2%、硅1.1%、锰0.6%、铬1.5%、钼0.55%、钒0.4%、磷≤0.030%、硫≤0.030%、余量为铁。
上述方案中搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料的生产方法,包括以下生产步骤:
(1)将优质废钢投入中频炉中充分熔化:由于中频感应电炉(以下简称中频炉)的工作频率在50~10Hz之间,广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼,与其他铸造设备相比较,中频感应电炉具有热效率高、熔炼时间短、合金元素烧损少、熔炼材质广、对环境污染小、能精确控制金属液的温度和成分等优点,中频电炉开炉后,在进行装入废钢时,应对炉料内进行检查,避免混入易燃易爆等有害物品;
(2)在熔化后的中频炉中依次添加合金成分:钼、铬、锰、硅、钒成分进行合金化;
(3)充分合金化后检测并调整化学元素成分含量至合格,即达到上述质量百分比:通过在母材中添加钼、铬、锰、硅、钒,可以提高合金材料的硬度和耐磨性;
(4)将合金化合格后的液态金属浇铸到浇铸模箱中:浇铸完成后自然冷却;
(5)对铸件进行铸后热处理。具体包括:①将铸件放置在热处理炉中,将炉内温度以200℃/小时的速率升温至620℃保温1.6小时;②再以250℃/小时的速率升温至1000℃,保温3小时后,出炉空冷至常温;③再将铸件放置到热处理炉中,并以150℃/小时的速率升温至630℃保温2.5小时;④再以200℃/小时的速率升温至1020℃,保温3小时,出炉水冷至常温。
在上述生产方法中,所述钒合金需要通过冲包法加入浇包内,经搅拌静置使其均匀后浇铸,通过上述实施方案生产出来的搅叶硬度高,耐磨性好,在搅叶实际应用过程中,使用寿命长。
在加入钒时,所述钒通过破碎成10~20mm的颗粒后,放入浇包底部,经电炉出钢时钢液冲击钒后均匀加入钢液内。由于钒合金熔点高,利用熔化后的高温钢液不仅可以快速实现钒合金的熔化,并在由于受到钢液的持续冲击,钒合金可以更近均匀的混合到合金组分中,使得钒合金的加入达到最好的提升机械性能和力学性能的效果。
实施例2
一种搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料,组成该合金钢材料的化学元素成分及质量百分比为:碳0.27%、硅1.5%、锰0.9%、铬1.9%、钼0.45%、钒0.3%、磷≤0.030%、硫≤0.030%、余量为铁。
上述方案中搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料的生产方法,包括以下生产步骤:
(1)将优质废钢投入中频炉中充分熔化:由于中频感应电炉(以下简称中频炉)的工作频率在50~10Hz之间,广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼,与其他铸造设备相比较,中频感应电炉具有热效率高、熔炼时间短、合金元素烧损少、熔炼材质广、对环境污染小、能精确控制金属液的温度和成分等优点,中频电炉开炉后,在进行装入废钢时,应对炉料内进行检查,避免混入易燃易爆等有害物品;
(2)在熔化后的中频炉中依次添加合金成分:钼、铬、锰、硅、钒成分进行合金化;
(3)充分合金化后检测并调整化学元素成分含量至合格即达到上述质量百分比:通过在母材中添加钼、铬、锰、硅、钒,可以提高合金材料的硬度和耐磨性;
(4)将合金化合格后的液态金属浇铸到浇铸模箱中:浇铸完成后自然冷却;
(5)铸后热处理。具体包括:①将铸件放置在热处理炉中,将炉内温度以200℃/小时的速率升温至640℃保温2小时;②再以250℃/小时的速率升温至1000℃,保温3.5小时后,出炉空冷至常温;③再将铸件放置到热处理炉中,并以150℃/小时的速率升温至650℃保温2小时;④再以200℃/小时的速率升温至980℃,保温3.5小时,出炉水冷至常温。
进一步的,在加入钒时,所述钒通过破碎成10~20mm的颗粒后,放入浇包底部,经电炉出钢时钢液冲击钒后均匀加入钢液内。由于钒合金熔点高,利用熔化后的高温钢液不仅可以快速实现钒合金的熔化,并在由于受到钢液的持续冲击,钒合金可以更近均匀的混合到合金组分中,使得钒合金的加入达到最好的提升机械性能和力学性能的效果。
实施例3
一种搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料,组成该合金钢材料的化学元素成分及质量百分比为:碳0.32%、硅1.75%、锰1.2%、铬2.5%、钼0.2%、钒0.1%、磷≤0.030%、硫≤0.030%、余量为铁。
上述方案中搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料的生产方法,包括以下生产步骤:
(1)将优质废钢投入中频炉中充分熔化:由于中频感应电炉(以下简称中频炉)的工作频率在50~10Hz之间,广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼,与其他铸造设备相比较,中频感应电炉具有热效率高、熔炼时间短、合金元素烧损少、熔炼材质广、对环境污染小、能精确控制金属液的温度和成分等优点,中频电炉开炉后,在进行装入废钢时,应对炉料内进行检查,避免混入易燃易爆等有害物品;
(2)在熔化后的中频炉中依次添加合金成分:钼、铬、锰、硅、钒成分进行合金化;
(3)充分合金化后检测并调整化学元素成分含量至合格即达到上述质量百分比:通过在母材中添加钼、铬、锰、硅、钒,可以提高合金材料的硬度和耐磨性;
(4)将合金化合格后的液态金属浇铸到浇铸模箱中:浇铸完成后自然冷却;
(5)铸后热处理。具体包括:①将铸件放置在热处理炉中,将炉内温度以200℃/小时的速率升温至660℃保温2.5小时;②再以250℃/小时的速率升温至1000℃,保温4小时后,出炉空冷至常温;③再将铸件放置到热处理炉中,并以150℃/小时的速率升温至680℃保温2小时;④再以200℃/小时的速率升温至950℃,保温4小时,出炉水冷至常温。
进一步的,在加入钒时,所述钒通过破碎成10~20mm的颗粒后,放入浇包底部,经电炉出钢时钢液冲击钒后均匀加入钢液内。由于钒合金熔点高,利用熔化后的高温钢液不仅可以快速实现钒合金的熔化,并在由于受到钢液的持续冲击,钒合金可以更近均匀的混合到合金组分中,使得钒合金的加入达到最好的提升机械性能和力学性能的效果。
上述实施例中提供的一种搅叶铸造用耐磨低碳合金钢材料,通过使用硅、铬、钼、钒等合金元素,使合金钢具有高的硬度、高的耐磨性,还具有较好的韧性的特点,与现有的搅叶铸造材料相比,具有在硬度提高的基础上具有更好的耐磨性,铸造成型的搅叶使用寿命更长;且上述生产方法中,使用优质废钢作为原料,并经过中频炉熔化、精炼,合理控制铸后热处理工艺温度和热处理方法,使合金品质更稳定,提高了综合力学性能,特有的铸造后进行热处理工艺使得铸造搅叶能够快速达到使用条件,并且该热处理工艺显著的提高了搅叶的硬度和耐磨性,由于采用中频炉对原材料进行熔融,浇铸后在热处理炉中分布进行处理,生产全过程中使用到的辅助机械更少,生产效率更高。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种搅叶用耐磨低碳合金钢材料的制备方法,其特征在于,组成该合金钢材料的化学元素成分及质量百分比为:碳0.2-0.35%、硅1.1-1.8%、锰0.6-1.2%、铬1.5-2.5%、钼0.2-0.55%、钒0.1-0.4%、磷≤0.030%、硫≤0.030%、余量为铁,其制备方法包括以下生产步骤:
(1)将废钢投入中频炉中充分熔化;
(2)在废钢熔化后的中频炉中依次添加合金成分:钼、铬、锰、硅、钒成分进行合金化;
(3)充分合金化后检测并调整各元素成分含量达到如上述合金钢材料的化学元素成分及质量百分比;
(4)将合金化合格后的液态金属浇铸到浇铸模箱中得到铸件;
(5)对铸件进行铸后热处理。
所述的铸后热处理包括以下步骤:
(1)将铸件放置在热处理炉中,将炉内温度以200℃/小时的速率升温至620℃-680℃,保温1.5-2.5小时;
(2)再以250℃/小时的速率升温至1000℃,保温3-4小时后,出炉空冷至常温;
(3)再将铸件放置到热处理炉中,并以150℃/小时的速率升温至620℃-680℃,保温2-2.5小时;
(4)再以200℃/小时的速率升温至950℃-1030℃,保温3-4小时,出炉水冷至常温。
2.根据权利要求1所述的一种搅叶用耐磨低碳合金钢材料的制备方法,其特征在于:在加入钒时,所述钒通过破碎成10~20mm的颗粒后,放入浇包底部,经中频炉出钢的钢液冲击钒后,钒均匀地加入钢液内。
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