CN108179362B - 一种高碳高铬耐磨球用热轧棒材及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高碳高铬耐磨球用热轧棒材及其生产方法，它包括以下质量百分比的化学成分：C：1.00～1.20％、Si：0.15～0.35％、Mn：1.00～1.20％、P：≤0.025％、S：≤0.005％、Cr：4.70～5.20％、Al：0.010～0.060％和Mo：0.05～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。通过高碳高铬的合金成分设计使得其具备铸铁的强度、硬度，又兼具钢的韧性、耐磨性好，从而可以用作耐磨球的制作材料；而制备方法通过控制钢水成分并结合LF精炼、连铸使得铸件心部质量高，以提升热轧棒材的质量。

Description

一种高碳高铬耐磨球用热轧棒材及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种热轧棒材，具体涉及一种高碳高铬耐磨球用热轧棒材及其生产方法。
背景技术
耐磨球是一种用于球磨机中的粉碎介质，用于粉碎磨机中的物料，是目前当今粉碎工业第一大耐磨材料消耗件。目前，全球使用耐磨球的企业主要分布在矿山、水泥和电力三大行业。据有关部门统计，当今全世界每年各钢业的钢球的消耗量在3000万吨左右，特别是随着金属矿产业及建材行业产能的不断提升，耐磨球市场需求量也存在巨大潜力。
耐磨球原材料通常有两种，一种是铸铁材质的，一种是钢材质的。对于以钢为原料的耐磨钢球用原材料的选择上，不同的材料生产出来的产品质量上的差异很大，高质量产品的原料合金含量高，搭配合理，是提升产品质量的前提；然而目前对于钢材质的材料通常由于生产工艺的限制，通常合金元素低，生产出的耐磨球强度低，硬度低，寿命短，从而导致消耗高，成本高。根据这种现状需要开发一种高合金含量的耐磨球坯料，且坯料的生产需要具备高的效率，合理的成本。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种高碳高铬耐磨球用热轧棒材。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高碳高铬耐磨球用热轧棒材，它包括以下质量百分比的化学成分：C：1.00～1.20％、Si：0.15～0.35％、Mn：1.00～1.20％、P：≤0.025％、S：≤0.005％、Cr：4.70～5.20％、Al：0.010～0.060％和Mo：0.05～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优化地，它包括以下质量百分比的化学成分：C：1.12％、Si：0.28％、Mn：1.12％、P：0.019％、S：0.001％、Cr：4.94％、Al：0.036％和Mo：0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优化地，它包括以下质量百分比的化学成分：C：1.11％、Si：0.31％、Mn：1.18％、P：≤0.025％、S：0.001％、Cr：5.15％、Al：0.016％和Mo：0.11％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明的又一目的在于提供一种上述高碳高铬耐磨球用热轧棒材的生产方法，它包括以下步骤：
(a)以铁水和废钢为原料进行转炉炼钢得钢水；所述钢水的出钢温度为1620～1670℃，所述钢水出钢时向每吨钢水中加入电石0.3～0.8kg、铝块0.8～1.5kg、石灰2～5kg、精炼渣5～8kg、高锰钢10～15kg、高铬钢28～35kg和低氮增碳剂3～8kg；并控制所述钢水中C的质量百分比含量为0.10～0.40％、P的质量百分比含量为0.001～0.020％和S的质量百分比含量为0.005～0.030％；
(b)对所述钢水进行LF精炼，所述LF精炼包括使用辅料造白渣以对钢水进行脱氧，所述辅料添加量为每吨钢水加入石灰1～3kg、碳化硅1～3kg、铬铁50～80kg和铝线0.5～1.5kg；所述钢水进入LF炉的温度为1480～1550℃、导出LF炉的温度为1540～1580℃；
(c)将步骤(b)所得钢水导入VD炉中进行真空脱气；
(d)将步骤(c)所得钢水进行连铸得铸坯，再轧制成型即可。
优化地，步骤(c)中，在所述VD炉中进行真空脱气时吹入氩气，脱气时间为20～25min；脱气结束后每吨钢水喂入硅钙线0.5～0.8kg，并软吹氩气；软吹时间25～40min、软吹氩气流量强度为0.5～1.0NL/min/t。
进一步地，步骤(b)中，所述LF精炼时间为20～40min，白渣保持时间为10～20min。
进一步地，步骤(c)中，所述VD炉脱气结束温度1490～1530℃，VD软吹结束吊包温度1470～1510℃。
优化地，步骤(d)中，所述连铸过热度为15～40℃，浇注红坯进入缓冷坑以加盖缓冷至铸坯表面温度≤200℃。
本发明的有益效果在于：本发明高碳高铬耐磨球用热轧棒材，通过高碳高铬的合金成分设计使得其具备铸铁的强度、硬度，又兼具钢的韧性、耐磨性好，从而可以用作耐磨球的制作材料；而制备方法通过控制钢水成分并结合LF精炼、连铸使得铸件心部质量高，以提升热轧棒材的质量。
具体实施方式
本发明高碳高铬耐磨球用热轧棒材，它包括以下质量百分比的化学成分：C：1.00～1.20％、Si：0.15～0.35％、Mn：1.00～1.20％、P：≤0.025％、S：≤0.005％、Cr：4.70～5.20％、Al：0.010～0.060％和Mo：0.05～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。通过高碳高铬的合金成分设计使得其具备铸铁的强度、硬度，又兼具钢的韧性、耐磨性好，从而可以用作耐磨球的制作材料。
上述高碳高铬耐磨球用热轧棒材优选包括以下质量百分比的化学成分：C：1.12％、Si：0.28％、Mn：1.12％、P：0.019％、S：0.001％、Cr：4.94％、Al：0.036％和Mo：0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。上述高碳高铬耐磨球用热轧棒材优选包括以下质量百分比的化学成分：C：1.11％、Si：0.31％、Mn：1.18％、P：≤0.025％、S：0.001％、Cr：5.15％、Al：0.016％和Mo：0.11％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述高碳高铬耐磨球用热轧棒材的生产方法，它包括以下步骤：(a)以铁水和废钢为原料进行转炉炼钢得钢水(废钢的质量约为整个原料质量的20％)；所述钢水的出钢温度为1620～1670℃，所述钢水出钢时向每吨钢水中加入电石0.3～0.8kg、铝块0.8～1.5kg、石灰2～5kg、精炼渣5～8kg、高锰钢10～15kg、高铬钢28～35kg和低氮增碳剂3～8kg；并控制所述钢水中C的质量百分比含量为0.10～0.40％、P的质量百分比含量为0.001～0.020％和S的质量百分比含量为0.005～0.030％；(b)对所述钢水进行LF精炼，所述LF精炼包括使用辅料造白渣以对钢水进行脱氧，所述辅料添加量为每吨钢水加入石灰1～3kg、碳化硅1～3kg、铬铁50～80kg和铝线0.5～1.5kg；所述钢水进入LF炉的温度为1480～1550℃、导出LF炉的温度为1540～1580℃；(c)将步骤(b)所得钢水导入VD炉中进行真空脱气(真空度小于67Pa，处理20min以上，定氢小于1.5ppm出钢)；(d)将步骤(c)所得钢水进行连铸得铸坯(310mm×360mm断面的CCM连续铸造，采用结晶器和末端电磁搅拌，末端轻压下，二冷水采用弱冷，拉速小于0.60m/min的慢拉速进行生产)，再轧制成型即可。过控制钢水成分并结合LF精炼、连铸使得铸件心部质量高，以提升热轧棒材的质量。
步骤(c)中，在所述VD炉中进行真空脱气时吹入氩气，脱气时间为20～25min；脱气结束后每吨钢水喂入硅钙线0.5～0.8kg，并软吹氩气；软吹时间25～40min、软吹氩气流量强度为0.5～1.0NL/min/t。步骤(b)中，所述LF精炼时间为20～40min，白渣保持时间为10～20min。步骤(c)中，所述VD炉脱气结束温度1490～1530℃，VD软吹结束吊包温度1470～1510℃。步骤(d)中，所述连铸过热度为15～40℃，浇注红坯进入缓冷坑以加盖缓冷至铸坯表面温度≤200℃。铸坯经火焰切割后及时调入坯料坑进行缓冷；经缓冷后的钢坯至中棒分厂加热炉加热，采用缓慢升温，高温保温扩散工艺，经大于20MPa高压水除磷，后连续轧制，开轧温度大于1150℃，初轧控制轧速度，初轧速度小于0.25m/S，成品轧材及时入缓冷坑进行缓冷，温度小于150度可以进行出坑，精整，发货。轧钢采用预热、加热一段、加热二段、均热段四段加热方式，炉温分别控制在750±15℃、1130±15℃、1250±15℃、1250±15℃的区间控制，初轧采用低速0.25m/S的速度控制，根据规格的不同，经过相应道次轧制后，经过冷床的冷却，在大于450℃迅速进入缓冷坑缓冷，在缓冷坑冷却到200℃以下揭盖，温度达到150℃可出坑。精整修磨，探伤后待发货。
下面结合所示的实施例对本发明作以下详细描述：
实施例1-实施例3、对比例1
实施例1-实施例3、对比例1分别提供一种高碳高铬耐磨球用热轧棒材及其制备方法，而各实施例中冷镦钢的化学成分如表1所示：
Figure BDA0001529477730000031
Figure BDA0001529477730000041
上述高碳高铬耐磨球用热轧棒材的制备方法，它包括以下步骤：
(a)以铁水和废钢为原料进行转炉炼钢得钢水(废钢的质量约为整个原料质量的20％)；钢水的出钢温度为1620～1670℃，所述钢水出钢时向每吨钢水中加入电石0.3～0.8kg、铝块0.8～1.5kg、石灰2～5kg、精炼渣5～8kg、高锰钢10～15kg、高铬钢28～35kg和低氮增碳剂3～8kg(各实施例中具体的加入量根据需控制的化学成分含量选择；如铝块加入多，钢水中Al含量会略微增加)；并控制钢水中C的质量百分比含量为0.10～0.40％、P的质量百分比含量为0.001～0.020％和S的质量百分比含量为0.005～0.030％(对比例1中不需要严格控制)；
(b)对钢水进行LF精炼：LF精炼包括使用辅料造白渣以对钢水进行脱氧，辅料添加量为每吨钢水加入石灰1～3kg、碳化硅1～3kg、铬铁50～80kg和铝线0.5～1.5kg(各实施例中具体的加入量根据需控制的化学成分含量选择)；钢水进入LF炉的温度为1480～1550℃、导出LF炉的温度为1540～1580℃(即到站温度和出站温度)，此时所述LF精炼时间为20～40min，白渣保持时间为10～20min；
(c)将步骤(b)所得钢水导入VD炉中进行真空脱气(真空度小于67Pa)，吹入氩气，脱气时间为20～25min；脱气结束后每吨钢水喂入硅钙线0.5～0.8kg，并软吹氩气；软吹时间25～40min、软吹氩气流量强度为0.5～1.0NL/min/t，定氢小于1.5ppm出钢；VD炉脱气结束温度1490～1530℃，VD软吹结束吊包温度1470～1510℃；
(d)将步骤(c)所得钢水进行连铸得铸坯(310mm×360mm断面的CCM连续铸造，采用结晶器和末端电磁搅拌，末端轻压下，二冷水采用弱冷，拉速小于0.60m/min的慢拉速进行生产；连铸过热度为15～40℃)，浇注红坯进入缓冷坑以加盖缓冷至铸坯表面温度≤200℃，再轧制成型即可(开轧温度大于1150℃，初轧控制轧速度，初轧速度小于0.25m/S，成品轧材及时入缓冷坑进行缓冷，温度小于150度可以进行出坑；轧钢采用预热、加热一段、加热二段、均热段四段加热方式，炉温分别控制在750±15℃、1130±15℃、1250±15℃、1250±15℃的区间控制，初轧采用低速0.25m/S的速度控制，根据规格的不同，经过相应道次轧制后，经过冷床的冷却，在大于450℃迅速进入缓冷坑缓冷，在缓冷坑冷却到200℃以下揭盖，温度达到150℃可出坑)。
对比例2
本对比例提供一种高碳高铬耐磨球用热轧棒材的制备方法，它与实施例2中的基本一致，不同的是：步骤(d)中，连铸红坯未进入缓冷坑使铸坯表面温度≤200℃，而直接轧制；轧制时容易断。
将上述各实施例中制得的耐磨球钢热轧材进行性能测试，其结果列于表2中。
表2实施例1-实施例3、对比例1-对比例2中制得的轧材性能测试表
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
硬度1(HRC) 42.6 41.0 43.8 26.0
硬度2(HRC) 42.3 41.5 42.9 27.3
抗拉强度(Mpa) 1031 1046 1052 952
断后伸长率(％) 2.5 3.0 2.8 12.5
断后收缩率(％) 1 2 1 20
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高碳高铬耐磨球用热轧棒材，其特征在于，它包括以下质量百分比的化学成分：C：1.12%、Si：0.25%、Mn：1.13%、P：0.018、S：0.001、Cr：4.96%、Al：0.039%和Mo：0.083，余量为Fe和不可避免的杂质；
它的制备方法包括以下步骤：
（a）以铁水和废钢为原料进行转炉炼钢得钢水；所述钢水的出钢温度为1620~1670℃，所述钢水出钢时向每吨钢水中加入电石0.3~0.8kg、铝块0.8~1.5kg、石灰2~5kg、精炼渣5~8kg、高锰钢10~15kg、高铬钢28~35kg和低氮增碳剂3~8kg；并控制所述钢水中C的质量百分比含量为0.10~0.40%、P的质量百分比含量为0.001~0.020%和S的质量百分比含量为0.005~0.030%；
（b）对所述钢水进行LF精炼，所述LF精炼包括使用辅料造白渣以对钢水进行脱氧，所述辅料添加量为每吨钢水加入石灰1~3kg、碳化硅1~3kg、铬铁50~80kg和铝线0.5~1.5kg；所述钢水进入LF炉的温度为1480~1550℃、导出LF炉的温度为1540~1580℃；所述LF精炼时间为20~40min，白渣保持时间为10~20min；
（c）将步骤（b）所得钢水导入VD炉中进行真空脱气；在所述VD炉中进行真空脱气时吹入氩气，脱气时间为20~25min；脱气结束后每吨钢水喂入硅钙线0.5~0.8kg，并软吹氩气；软吹时间25~40min、软吹氩气流量强度为0.5~1.0 NL/min/t；所述VD炉脱气结束温度1490~1530℃，VD软吹结束吊包温度1470~1510℃；
（d）将步骤（c）所得钢水进行连铸得铸坯，再轧制成型即可；所述轧制 采用预热、加热一段、加热二段、均热段四段加热方式，炉温分别控制在750±15℃、1130±15℃、1250±15℃、1250±15℃的区间控制，初轧采用低速0.25m/s 的速度控制，且开轧温度大于1150℃，在大于450℃迅速进入缓冷坑缓冷，在缓冷坑冷却到200℃以下揭盖，并在温度达到150℃出坑。
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