CN108866448B

CN108866448B - 一种棒磨料用贝氏体m45钢及制备方法

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Publication number: CN108866448B
Application number: CN201810672798.2A
Authority: CN
Inventors: 陈列; 张燕东; 苗红生; 王国存; 王建军; 王海龙; 刘翔; 赵海东; 吴海峰
Original assignee: XINING SPECIAL STEEL CO Ltd
Current assignee: XINING SPECIAL STEEL CO Ltd
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2020-02-21
Anticipated expiration: 2038-06-26
Also published as: CN108866448A

Abstract

本发明提供了一种棒磨料用贝氏体M45钢及制备方法；包括以下质量百分比含量的化学成分：C 0.25‑0.40％，Si≤1.4％，Mn 1.90‑2.30％，Cr≤0.5％，P≤0.020％，S≤0.008％，Ti余量；本发明还涉及前述棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法。本发明生产的棒磨料用贝氏体M45钢，具有轧制保温后硬度较高且均匀、钢质洁净、低倍组织致密、夹杂物低等特性，钢材的生产工艺简单，钢的洛氏硬度在40HRC左右，远远高于65Mn、70Mn2等钢种轧后的洛氏硬度，完全可以满足目前棒磨机棒磨料的使用要求，并且能有效延长棒磨料的使用寿命。

Description

一种棒磨料用贝氏体M45钢及制备方法

技术领域

本发明涉及钢材领域，具体地，涉及一种棒磨料用贝氏体M45钢及制备方法。

背景技术

耐磨钢棒用于水泥厂、电厂、矿山、石英砂厂、硅砂厂、砂加工、钢渣研磨、煤化工、加工混凝土厂等众多棒磨机、磨煤机用户厂家。随着我国工业的快速发展及节能环保的需要，对棒磨机及棒磨料的质量要求及耐磨性要求不断提高。

DZ2442钢渣专用棒磨机是在传统棒磨机的基础上改进的一种以钢棒为研磨介质的钢渣专用研磨设备，物料受到钢棒的撞击以及钢棒与衬板之间的粉磨，可有效控制出料颗粒范围，具有节能降耗、提高产能、运行稳定、设备成本较低及维护方便等特点。(吴含。DZ2442钢渣专用棒磨机的结构与特点，重工与起重工程，2016,50(2)：14-15)

我国目前棒磨机主要使用的棒磨料为65Mn及70Mn2钢，钢材在轧后状态直接使用，因钢的硬度较低，磨耗较高，材料消耗较大，随着技术的进步，客户逐渐使用65Mn、70Mn2、42CrMo等调质材，但因设备不配套，钢材调质后弯曲质量问题，且成本较高，因此成功开发出替代上述材料的非调质材，不仅可降低材料的制造成本，缩短生产周期，还节能环保，降低棒耗，对推动我国棒磨料用钢的发展有积极意义。

关于棒磨料用钢的研究，文献资料上记载不多，现在市场上所用钢棒由钢厂轧钢而成，其技术要求不高，耐磨效果较差，在使用时消耗量较大。钢棒硬度保持在40-50是最佳状态，低于这个数据就过软不耐磨，高于这个就过硬太脆易断；热轧状态使用的65Mn、70Mn2等钢，不仅硬度偏低，一般在28HRC左右，而且强度及韧性也较差，经调质热处理后的钢棒，因钢的淬透性较差，只能使得钢棒表面最多10mm达到40HRC以上，心部硬度在25HRC左右，而磨完表面这10mm就和普通圆钢是一样的。因此调质材不但增加了热处理工序，对环保不利，而且使材料的成本增加、使用寿命一般。

棒磨料用钢2016年才制定了一个行业标准，但涉及钢种只有4个，且化学成分没有完全公开，钢材经调质热处理后表面及心部洛氏硬度相差约5-20HRC，不调质的材质，洛氏硬度在25HRC-30HRC左右，且冲击功较低，在5-7J左右。(候宇岷、宫本奎、杨长江、徐延伟、张强、侯松涛、李士宏、陈自斌、卢春生。棒磨机用钢磨棒，YB/T4550-2016，2016：1-8)。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种棒磨料用贝氏体M45钢及制备方法。一种质量稳定的贝氏体M45钢，其硬度较高且韧性较好，在轧后保温状态就能得到贝氏体组织，无需进行调质热处理，表面跟心部硬度基本一致,洛氏硬度在40HRC左右，冲击功AKV2在15J左右，使用寿命大幅提高，完全可以满足棒磨机棒磨料的使用要求，以及节能降本的棒磨料用贝氏体M45钢新钢种的制造方法。

第一方面，根据本发明提供一种棒磨料用贝氏体M45钢，包括以下质量百分比含量的化学成分：

余量为Ti和Fe,

其中Fe占80％以上。

第二方面，本发明涉及前述的棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法：所述方法包括如下步骤：

步骤一，在电炉进行初步冶炼，由返回钢、生铁组成的炉料进行冶炼氧化，加入炉锰铁，除渣，扒渣，出钢；

步骤二，进行精炼，通氩气的条件下，将经初步冶炼的钢进行精炼；加石灰、萤石调渣，扩散脱氧剂SiC粉、SiFe粉进行扩散脱氧，得精炼渣，抽真空，再加入Al、Ti，其加入顺序为：先将Al成分控制在0.025～0.035％，加Al15分钟后才允许加入钛，按80％回收率加入钛铁，加钛弱Ar搅拌12～18分钟后浇铸；

步骤三，进行轧制及入坑缓冷，加热温度控制在1175～1195℃，高温扩散时间2.0～3.0小时。

优选地，步骤一中，所述氧化的末终点的成分要求：C:0.15％-0.25％、P≤0.012％；所述炉锰铁的加入量为80-100kg；除渣的温度大于1630℃，扒渣量≥95％，所述出钢的温度≥1620℃。

优选地，步骤二中，所述精炼渣的成分：CaO：50％-55％，SiO2：10％-15％，MgO：3％-6％，Al2O3：15％-20％。

优选地，步骤二中，所述抽真空的条件如下：真空度0.5乇下保持≥15min后破真空；脱气操作氩气控制：粗真空(＞200乇)氩气压力0.25-0.35Mpa，极真空氩气压力0.25-0.40Mpa。VD后不允许加入Al锭，只允许喂Al线调整钢中Al成分。

优选地，步骤二中，所述精炼的钢的浇注温度控制在1520℃-1530℃。

优选地，步骤一中，所述炉料的配碳量为1.2-1.5％。

优选地，步骤二中，所述加入扩散脱氧剂SiC粉、SiFe粉的量为0.8kg-2.0kg/t。

优选地，步骤三中，所述开轧温度≥1120℃，终轧温度≥850℃。

优选地，步骤三中，所述入保温坑温度350℃～400℃后，入坑保温时间≥48h，即可。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明通过对钢化学成分的设计，冶炼时的配料、LF炉脱氧剂类型、合金加入顺序、炉渣组成、脱氧剂加入时机、钢液中的铝含量、真空脱气、加钛微合金化、精确控制浇注温度及速度、轧制时的加热温度及入坑温度等进行控制，在生产工艺简单、易操作的情况下，提供了一种棒磨料用贝氏体M45钢的制造方法。

(2)本发明方法制备的钢材的低倍组织及探伤质量较好、夹杂物低、保温状态下硬度较高且较均匀的磨棒用钢，可完全满足高质量棒磨料产品的使用要求。

(3)本发明生产的棒磨料用贝氏体M45钢，具有轧制保温后硬度较高且均匀、钢质洁净、低倍组织致密、夹杂物低等特性，钢材的生产工艺简单，钢的洛氏硬度在40HRC左右，远远高于65Mn、70Mn2等钢种轧后的洛氏硬度，完全可以满足目前棒磨机棒磨料的使用要求，并且能有效延长棒磨料的使用寿命。

(4)本发明方法制造的M45钢，具有以下优点：硬度较高，韧性较好，生产工艺简单，硬度达到40HRC，耐磨性较好，可以完全代替65Mn、70Mn2等棒磨料用钢，且节能环保，对推动我国棒磨料用钢的发展具有积极意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例1图像分析仪组织图；

图2为本发明实施例2图像分析仪组织图；

图3为本发明洛氏硬度检验图；

图4为本发明钢材不同部位硬度分布折线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例涉及一种棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法，包括如下步骤；

步骤一、配料：钢铁料由本厂返回钢切头、生铁组成(精料)，配碳≥1.2％。

步骤二、电炉冶炼：渣料由石灰、萤石、轻烧白云石组成；根据渣况调整石灰、萤石、轻烧白云石用量，渣料总量1150Kg。全熔后温度1595℃，开始氧化；吹氧压力控制在0.5-0.7MPa；脱碳量≥0.40％。氧化末终点成分及含量：C为0.15％、P为0.011％；加入90kg锰铁，做锰沸腾；除渣温度1635℃(偶)，扒渣量≥95％。

步骤三、LF炉精练：入LF钢液温度1530℃，通氩气(压力控制在0.2-0.4MPa)，给电加热15min。根据钢中S含量、渣况等适当加石灰、萤石调渣，并根据各品种成分要求加入扩散脱氧剂SiC粉、SiFe粉，总量,41kg。精炼渣目标成分：CaO:48％-53％、SiO2≤20％、MgO:3％-6％、Al2O3:15％-20％。根据大包样的分析结果，按内控成分要求调整成分，铝成分调至0.0250％-0.040％。加热升温，取样分析成分，根据成分结果，按内控成分要求微调成分；成分符合要求，温度1635℃，入VD工位，蒸汽压力控制在0.85-1.2Mpa。抽真空，真空度0.5乇下保持17min后破真空，抽真空过程中对氩气压力进行调整：粗真空时氩气压力控制在0.2-0.35Mpa，极真空时氩气压力控制在0.25-0.40Mpa。破真空后，向钢中加入Al、Ti，其加入顺序为：先将Al成分控制在0.025～0.035％，加Al15分钟后加入钛铁，弱氩搅拌20分钟后浇铸。吊包温度：1530℃，浇注温度1525℃。

步骤四、轧制及入坑缓冷加热温度控制在

高温扩散时间

小时；开轧温度≥1120℃，终轧温度≥850,℃；入保温坑温度350℃～400℃后，入坑保温时间≥48h。

性能测试：

本实施例1方法得到的产品组织、冲击功及洛氏硬度测试，组织形貌见图1，洛氏硬度及冲击功见表1及附图3。

表1钢材的洛氏硬度％

实施例2

步骤一、配料：钢铁料由本厂返回钢切头、生铁等精料组成，配碳≥1.2％。

步骤二、电炉冶炼:渣料由石灰、萤石、轻烧白云石组成；根据渣况调整石灰、萤石、轻烧白云石用量，渣料总量1170Kg。全熔后温度1601℃，开始氧化；吹氧压力控制在0.5-0.7MPa；脱碳量≥0.40％。氧化末终点成分及含量：C为0.13％、P为0.012％；加入94kg锰铁，做锰沸腾；除渣温度1630℃(偶)，扒渣量≥95％。

步骤三、LF炉精练：入LF钢液温度1530℃，通氩气(压力控制在0.2-0.4MPa)，给电加热15min。根据钢中S含量、渣况等适当加石灰、萤石调渣，并根据各品种成分要求加入扩散脱氧剂SiC粉、SiFe粉，总量,41kg。精炼渣目标成分：CaO:48％-53％、SiO2≤20％、MgO:3％-6％、Al2O3:15％-20％。根据大包样的分析结果，按内控成分要求调整成分，铝成分调至0.0250％-0.040％。加热升温，取样分析成分，根据成分结果，按内控成分要求微调成分；成分符合要求，温度1631℃，入VD工位，蒸汽压力控制在0.85-1.2Mpa。抽真空，真空度0.5乇下保持16min后破真空，抽真空过程中对氩气压力进行调整：粗真空时氩气压力控制在0.2-0.35Mpa，极真空时氩气压力控制在0.25-0.40Mpa。破真空后，向钢中加入Al、Ti，其加入顺序为：先将Al成分控制在0.025～0.035％，加Al15分钟后加入钛铁，弱氩搅拌19分钟后浇铸。吊包温度：1532℃，浇注温度1521℃。

步骤四、轧制及入坑缓冷：加热温度控制在

高温扩散时间

性能测试：

本实施例2方法得到的产品组织及洛氏硬度测试，组织形貌见图2，洛氏硬度见表2及附图3。

表2钢材的洛氏硬度及冲击功％

本发明实施例1和实施例2方法得到的钢材不同部位硬度，详见附图4所示分布折线图。

由此可见，本发明生产的M45钢，通过合理的化学成分设计及控制保温温度，就能得到贝氏体组织，对钢材无需进行调质热处理，钢的洛氏硬度就能达到40HRC左右，且表面跟心部基本一致，材质经检验分析，低倍组织致密、夹杂物级别低、探伤质量等级较高，材质洁净度高，可完全满足目前棒磨料的使用要求，且钢材价格适中。

综上所述，本发明生产的棒磨料用贝氏体M45钢，具有轧制保温后硬度较高且均匀、钢质洁净、低倍组织致密、夹杂物低等特性，钢材的生产工艺简单，钢的洛氏硬度在40HRC左右，远远高于65Mn、70Mn2等钢种轧后的洛氏硬度，完全可以满足目前棒磨机棒磨料的使用要求，并且能有效延长棒磨料的使用寿命。

本发明制造的M45钢，钢的硬度较高，韧性较好，生产工艺简单，在轧后不经过调整热处理，硬度就能达到40HRC，耐磨性较好，可以完全代替65Mn、70Mn2等棒磨料用钢，且节能环保，对推动我国棒磨料用钢的发展具有积极意义。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法：其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤二，进行精炼，通氩气的条件下，将经初步冶炼的钢进行精炼；加石灰、萤石调渣，扩散脱氧剂SiC粉、SiFe粉进行扩散脱氧，得精炼渣，抽真空，再加入Al、Ti，其加入顺序为：先将Al成分控制在0.025～0.035％，加Al 15分钟后才允许加入钛，按80％回收率加入钛铁，加钛弱Ar搅拌12～18分钟后浇铸；

步骤三，进行轧制及入坑缓冷，加热温度控制在1175～1195℃，高温扩散时间2.0～3.0小时；

所述棒磨料用贝氏体M45钢，包括以下质量百分比含量的化学成分：

C 0.25-0.40％，

Si≤1.4％，

Mn 1.90-2.30％，

Cr≤0.5％，

P≤0.020％，

S≤0.008％，

余量为Ti和Fe，其中Fe占80％以上。

2.如权利要求书1所述的棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法：其特征在于，步骤一中，所述氧化的末终点的成分要求：C:0.15％-0.25％、P≤0.012％；所述炉锰铁的加入量为80-100kg；除渣的温度大于1630℃，扒渣量≥95％，所述出钢的温度≥1620℃。

3.如权利要求书1所述的棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法：其特征在于，步骤二中，所述精炼渣的成分：CaO：50％-55％，SiO₂：10％-15％，MgO：3％-6％，Al₂O₃：15％-20％。

4.如权利要求书1所述的棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法：其特征在于，步骤二中，所述抽真空的条件如下：真空度0.5乇下保持≥15min后破真空；脱气操作氩气控制：粗真空的氩气压力0.25-0.35MPa，极真空氩气压力0.25 0.40MPa。

5.如权利要求书1所述的棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法：其特征在于，步骤二中，所述精炼的钢的浇注温度控制在1520℃-1530℃。

6.如权利要求书1所述的棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法：其特征在于，步骤一中，所述炉料的配碳量为1.2-1.5％。

7.如权利要求书1所述的棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法：其特征在于，步骤二中，所述加入扩散脱氧剂SiC粉、SiFe粉的量为0.8-2.0kg/t。

8.如权利要求书1所述的棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法：其特征在于，步骤三中，所述轧制的开轧温度≥1120℃，轧制的终轧温度≥850℃。

9.如权利要求书1所述的棒磨料用贝氏体M45钢的制备方法：其特征在于，步骤三中，所述入坑缓冷的入保温坑温度350℃～400℃后，入坑缓冷的入坑保温时间≥48h，即可。