CN109097695B

CN109097695B - 一种挖掘机斗齿用合金材料及其制备方法

Info

Publication number: CN109097695B
Application number: CN201811133369.4A
Authority: CN
Inventors: 赵金斌; 明章林; 胡璇
Original assignee: Ningguo Dongfang Milling Material Co ltd
Current assignee: Ningguo Dongfang Milling Material Co ltd
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: CN109097695A

Abstract

本发明涉及一种挖掘机斗齿用合金材料的制备方法，所述方法包括步骤：炉内废钢为炉的一半容积时，加入钼铁、铬铁及微量硼；废钢熔炼清渣后，加入适当硅铁、锰铁预脱氧，再次出渣，获得钢水；取样化验检测钢水成分达到目标值，加入铝丝脱氧，保持3‑5分钟后降低电流，静置后扒渣出炉；钢水倒入中转包，并随流加入0.05％‑0.1％钇基重稀土；在中转包内按钢水质量的0.23‑0.27％加入硅钙脱氧剂，出炉扒渣，盖保温棉开始浇注，初始浇注温度1560‑1580℃，后期浇注温度不得低于1530℃，冷却。本发明通过加入钇基重稀土，促进铸态下初生奥氏体和共晶体中的奥氏体向马氏体的转变，使硬度和冲击韧性比铸态下都有大的提高，采用硅钙脱氧剂进行脱氧，深层净化钢水，从而得到更纯净的钢水。

Description

一种挖掘机斗齿用合金材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种挖掘机斗齿用合金材料制备方法。

背景技术

目前我国有数万台挖掘机在服役，其中斗齿的作业对象主要是矿石、岩石或沙土等，工况条件十分恶劣，挖掘作业时不仅受到滑动磨损的作用而且还经受一定的冲击载荷，因此大大缩短了斗齿的使用寿命，成为消耗最大的易损件。

中国专利申请号201110027201 .7发明一种工程机械铲斗齿耐磨修复的管状焊丝，焊接熔敷层耐磨性好，抗龟裂，具有较高的冲击韧性，在使用过程中材料因受冲击而产生高密度位错，焊接熔敷层逐渐变硬。中国专利201510726891 .3发明了一种耐磨铸钢斗齿，提高了斗齿的硬度、塑性、韧性和抗拉强度，并且采用稀土元素变质剂对钢水进行变质处理，使得到的斗齿机械性能及冲击韧性得到提高。中国专利201220065416 .8公开了一种新型硬质合金挖掘机斗齿，斗齿结构由齿座和硬质合金齿尖构成。中国专利201310548623.8公开了一种耐磨斗齿，包括齿尖和基体部分，齿尖的材料为合金钢，基体部分的材料为球墨铸铁，齿尖长7～9cm，露出基体部分3cm。每个齿尖都被基体部分大范围的包裹，增加了齿尖与基体部分之间的接触面积，提高了齿尖与基体部分的结合力。中国专利201120385374.1公开了一种新型耐磨斗齿，包括齿体和包裹在齿体表面的合金耐磨层，耐磨层结构为凸台型的硬质合金柱体，可以大幅度提高斗齿的使用寿命和使用性能。中国专利201510726683 .3发明一种高铬低碳钢耐磨斗齿齿尖，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进行金属型铸造，所得铸件经包括水淬油冷淬火的热处理获得成品件。中国专利201510205851 .4发明一种带有多尺度强化相涂层的耐磨斗齿及等离子熔覆方法，在斗齿表面熔覆多尺度复合强化耐磨涂层，且兼具一定的减摩性能，显著提高斗齿使用寿命。201510300337.9发明的一种挖掘机斗齿制备方法，耐磨性好、屈服强度高，使用寿命长。201610818001 .6发明的一种带有网状强化相的挖掘机耐磨斗齿制备方法，耐磨涂层效率高、成本低、耐磨性及抗冲击性能优异，适用于多种挖掘机、装载机斗齿的耐磨强化处理。

上述公开的提高斗齿耐磨性技术，无论是采用耐磨铸钢，还是硬质合金材料，或采用熔覆耐磨涂层的方法来提高斗齿的耐磨性，虽然可以显著提高斗齿使用寿命，但是斗齿的制造工艺复杂，程序繁琐，生产企业产能被极大的限制；因此需要一种高性能的合金材料来减少后续制造的工艺，同事满足各方面的使用性能，延长斗齿使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服以上背景技术的不足，提供一种挖掘机斗齿用合金材料制备方法，旨在提供一种制备方法具有工艺简单、生产效率高以及投资省的特点，加入钇基重稀土，促进铸态下初生奥氏体和共晶体中的奥氏体向马氏体的转变，使硬度和冲击韧性比铸态下都有大的提高，采用硅钙脱氧剂进行脱氧，深层净化钢水，从而得到更纯净的钢水。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种挖掘机斗齿用合金材料的制备方法，所述方法包括步骤：

炉内废钢为炉的一半容积时，加入钼铁、铬铁及微量硼；

废钢熔炼清渣后，加入适当硅铁、锰铁预脱氧，再次出渣，获得钢水；

取样化验检测钢水成分达到目标值，加入铝丝脱氧，保持3-5分钟后降低电流，静置后扒渣出炉, 其中，所述目标值为测钢水成分中：碳为0.18-0.22%，硅为1.1-1.4%，锰为0.8-1.1%，铬为1.1-1.4%，钼为0.05-0.10%，硼为0.005-0.015%，且硫≤0.015%，磷≤0.025%；其余为铁；

钢水倒入中转包，并随流加入0.05%-0.1%钇基重稀土；

在中转包内按钢水质量的0.23-0.27%加入硅钙脱氧剂，出炉扒渣，盖保温棉开始浇铸，初始浇铸温度1560-1580℃，后期浇铸温度不得低于1530℃，冷却，获得合金材料。

本发明的一种实现方式中，所述铝丝的加入量为每炉1.1-1.2Kg。

本发明的一种实现方式中，所述静置后扒渣出炉的步骤，包括：

静置2-10分钟，炉内钢水温度达到1640-1660℃后，扒渣出炉。

本发明的一种实现方式中，所述在中转包内按钢水质量的0.23-0.27%加入硅钙脱氧剂的步骤，包括：

在中转包内按钢水重量的0.25%加入硅钙脱氧剂。

本发明的一种实现方式中，所述合金材料冷却池水温不大于35℃。

本发明的一种实现方式中，在冷却步骤之前，所述方法还包括：回火步骤，回火温度：300-350℃。

本发明的一种实现方式中，浇铸后冷却包括：第一温区和第二温区，所述第一温区的温度为850-860℃，所述第二温区的温度为：910-920℃。

本发明的一种实现方式中，所述合金材料的组分包括：碳、硅、锰、铬、硫、磷、钼、硼；

所述组分的质量百分比如下：碳为0.18-0.22%，硅为1.1-1.4%，锰为0.8-1.1%，铬为1.1-1.4%，钼为0.05-0.10%，硼为0.005-0.015%，且硫≤0.015%，磷≤0.025%；其余为铁。

此外，本发明还公开了一种挖掘机斗齿用合金材料，所述合金材料的组分包括：碳、硅、锰、铬、硫、磷、钼、硼；

本发明的一种实现方式中，所述组分的质量百分比为：

铁为96.1%，碳为0.2%，硅为1.3%，锰为1.0%，铬为1.3%，钼为0.05%，硼为0.01%，硫为0.015%，磷为0.025%。

本发明的有益效果：

加入钇基重稀土，促进铸态下初生奥氏体和共晶体中的奥氏体向马氏体的转变，使硬度和冲击韧性比铸态下都有大的提高，采用硅钙脱氧剂进行脱氧，深层净化钢水，从而得到更纯净的钢水；

熔炼过程中加入Mo、B元素，改善性能，细化组织，耐磨性提高15%-20%；

采用网带炉进行等温淬火，实现淬火、回火一体化。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：

实施例1：

炉内废钢为炉的一半容积时，加入钼铁、铬铁及微量硼；

取样化验检测钢水成分达到目标值，加入铝丝脱氧，保持3分钟后降低电流，静置后扒渣出炉，所述铝丝的加入量为每炉1.1Kg，其中，静置4分钟，炉内钢水温度达到1640-℃后，扒渣出炉, 其中，所述目标值为测钢水成分中：碳为0.18-0.22%，硅为1.1-1.4%，锰为0.8-1.1%，铬为1.1-1.4%，钼为0.05-0.10%，硼为0.005-0.015%，且硫≤0.015%，磷≤0.025%；其余为铁；

钢水倒入中转包，并随流加入0.05%%钇基重稀土；

在中转包内按钢水质量的0.23%加入硅钙脱氧剂，出炉扒渣，盖保温棉开始浇铸，初始浇铸温度1560℃，后期浇铸温度不得低于1530℃，冷却，获得合金材料，其中，所述合金材料冷却池水温不大于35℃。

本发明的一种实现方式中，在冷却步骤之前，所述方法还包括：回火步骤，回火温度：300℃。

本发明的一种实现方式中，浇铸后冷却包括：第一温区和第二温区，所述第一温区的温度为850℃，所述第二温区的温度为：910℃。

实施例2：

炉内废钢为炉的一半容积时，加入钼铁、铬铁及微量硼；

取样化验检测钢水成分达到目标值，加入铝丝脱氧，保持4分钟后降低电流，静置后扒渣出炉，所述铝丝的加入量为每炉1.15Kg，其中，静置5分钟，炉内钢水温度达到1650℃后，扒渣出炉, 其中，所述目标值为测钢水成分中：碳为0.18-0.22%，硅为1.1-1.4%，锰为0.8-1.1%，铬为1.1-1.4%，钼为0.05-0.10%，硼为0.005-0.015%，且硫≤0.015%，磷≤0.025%；其余为铁；

钢水倒入中转包，并随流加入0.08%钇基重稀土；

在中转包内按钢水质量的0.25%加入硅钙脱氧剂，出炉扒渣，盖保温棉开始浇铸，初始浇铸温度15670℃，后期浇铸温度不得低于1530℃，冷却，获得合金材料，其中，5所述合金材料冷却池水温不大于35℃。

本发明的一种实现方式中，在冷却步骤之前，所述方法还包括：回火步骤，回火温度：330℃。

本发明的一种实现方式中，浇铸后冷却包括：第一温区和第二温区，所述第一温区的温度为855℃，所述第二温区的温度为：915℃。

应用本发明的实施例2，通过加入钇基重稀土，促进铸态下初生奥氏体和共晶体中的奥氏体向马氏体的转变，使硬度和冲击韧性比铸态下都有大的提高，采用硅钙脱氧剂进行脱氧，深层净化钢水，从而得到更纯净的钢水；

采用网带炉进行等温淬火，实现淬火、回火一体化。

实施例3：

炉内废钢为炉的一半容积时，加入钼铁、铬铁及微量硼；

取样化验检测钢水成分达到目标值，加入铝丝脱氧，保持5分钟后降低电流，静置后扒渣出炉，所述铝丝的加入量为每炉1.2Kg，其中，静置8分钟，炉内钢水温度达到1660℃后，扒渣出炉, 其中，所述目标值为测钢水成分中：碳为0.18-0.22%，硅为1.1-1.4%，锰为0.8-1.1%，铬为1.1-1.4%，钼为0.05-0.10%，硼为0.005-0.015%，且硫≤0.015%，磷≤0.025%；其余为铁；

钢水倒入中转包，并随流加入0.1%钇基重稀土；

在中转包内按钢水质量的0.27%加入硅钙脱氧剂，出炉扒渣，盖保温棉开始浇铸，初始浇铸温度1580℃，后期浇铸温度不得低于1530℃，冷却，获得合金材料，其中，所述合金材料冷却池水温不大于35℃。

本发明的一种实现方式中，在冷却步骤之前，所述方法还包括：回火步骤，回火温度：350℃。

本发明的一种实现方式中，浇铸后冷却包括：第一温区和第二温区，所述第一温区的温度为860℃，所述第二温区的温度为：920℃。

实施例4：

所述组分的质量百分比如下：碳为0.18%，硅为1.1%，锰为0.8%，铬为1.1%，钼为0.05%，硼为0.005%，且硫为0.013%，磷为0.023%；其余为铁。

实施例5：

一种挖掘机斗齿用合金材料，所述合金材料的组分包括：碳、硅、锰、铬、硫、磷、钼、硼；本发明的一种实现方式中，所述组分的质量百分比为：

实施例6：

一种挖掘机斗齿用合金材料，所述合金材料的组分包括：碳、硅、锰、铬、硫、磷、钼、硼；

所述组分的质量百分比如下：碳为0.22%，硅为1.4%，锰为1.1%，铬为1.4%，钼为0.10%，硼为0.015%，且硫为0.014%，磷为0.024%；其余为铁。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种挖掘机斗齿用合金材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

炉内废钢为炉的一半容积时，加入钼铁、铬铁及微量硼；

取样化验检测钢水成分达到目标值，加入铝丝脱氧，保持3-5分钟后降低电流，静置2-10分钟，炉内钢水温度达到1640-1660℃后，扒渣出炉，其中，所述目标值为测钢水成分中：碳为0.18-0.22%，硅为1.1-1.4%，锰为0.8-1.1%，铬为1.1-1.4%，钼为0.05-0.10%，硼为0.005-0.015%，且硫≤0.015%，磷≤0.025%；其余为铁；

钢水倒入中转包，并随流加入0.05%-0.1%钇基重稀土；

在中转包内按钢水质量的0.23-0.27%加入硅钙脱氧剂，出炉扒渣，盖保温棉开始浇铸，初始浇铸温度1560-1580℃，后期浇铸温度不得低于1530℃；

回火步骤，回火温度：300-350℃，冷却，获得合金材料，其中，浇铸后冷却包括：第一温区和第二温区，所述第一温区的温度为850-860℃，所述第二温区的温度为：910-920℃。

2.根据权利要求1所述的一种挖掘机斗齿用合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝丝的加入量为每炉1.1-1.2k g。

3.根据权利要求1所述的一种挖掘机斗齿用合金材料的制备方法，其特征在于，所述在中转包内按钢水质量的0.23-0.27%加入硅钙脱氧剂的步骤。