CN109234640A

CN109234640A - 一种铸钢及其生产工艺

Info

Publication number: CN109234640A
Application number: CN201811362977.2A
Authority: CN
Inventors: 蒋孝军
Original assignee: Quanzhou Hengtong Machinery Accessories Co Ltd
Current assignee: Quanzhou Hengtong Machinery Accessories Co Ltd
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2019-01-18

Abstract

本发明涉及铸钢领域，尤其涉及一种铸钢，包括以下质量百分比的原料：碳0.31~0.36%、硅0.35~0.6%、锰1.1~1.4%、磷0~0.035%、硫0~0.035%、铝0.03~0.08%，其余为铁。还涉及一种铸钢的生产工艺。其解决现有铸钢强度不高的技术问题，其抗拉强度、延伸率、断面收缩率、冲击韧性优良于同类产品约20%~50%，主要应用于工程机械零部件的铸造。

Description

一种铸钢及其生产工艺

技术领域

本发明涉及铸钢领域，尤其涉及一种铸钢及其生产工艺。

背景技术

现有的铸钢产品很多，其配比的类型也非常多，都是根据特点的目的来进行配方的调整，如中国专利号：CN201210525541.7公开了一种铸钢，所述一种铸钢的化学成分及其质量百分比为：碳：0.15-0.2％；硅：0.3-0.55％；锰：1.1-1.45％；铬：0.35-0.5％；镍：0.4-0.9％；钛：0.04-0.06％；铼：0.02-0.04％，其余为铁组成，本发明具有成本低、抗冲击能力强的优点。但是，现有铸钢的通常缺陷是强度较低，对于工程机械零部件的强度需求来说，往往很难满足，导致现有工程机械零部件的寿命往往较低，如何使其强度提高一直是业内人士的研究方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提高铸钢的强度。基于此提供了一种铸钢及其生产工艺。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种铸钢，包括以下质量百分比的原料：碳0.31~0.36%、硅0.35~0.6%、锰1.1~1.4%、磷0~0.035%、硫0~0.035%、铝0.03~0.08%，其余为铁。

一种基于同一发明构思的铸钢的生产工艺，包括以下步骤：

第一步，原料熔炼，将原料加入中频电炉中进行熔炼；

第二步，除渣，在熔炼的钢液中加入除渣剂进行除渣，除渣剂的使用量为0.1~0.3%的钢液重量；

第三步，钢水脱氧，钢液中插入纯铝铝线进行炉内脱氧，使用量为钢液量的0.08~0.12%；

第四步，出钢，出钢待浇包注满1/3时，投入在每吨钢液中投入0.9~1.2kg/t铝线，进行钢液终脱氧，钢包注满后，钢液表面均匀抛撒一层除渣剂覆盖表面；

第五步，浇注，浇注时用工具在浇包口挡渣。

优选的，在第三步与第四步之间，增加炉前成分化验，炉前用样杯在炉内钢液取样，冷却后采用金属材料光谱分析仪进行成分化验，化验包括成分碳、硅、锰、磷、硫、铝，得出值后，对应加入各项原料以调节含量。

优选的，单个样品采用金属材料光谱分析仪激发分析三次，取平均值。

优选的，得出值后，各原料加入量的计算方法为，计：分析后得出的值为A、标准量区间的平均值为B、成品含原料量C，每吨钢水中各原料的加入量为（B-A）/C公斤。

优选的，所述除渣剂包括以下质量百分比的各原料：70~75.2%氧化硅、12.1~15.9%氧化铝、0.5~1.9%氧化铁、1.2~3.22%氧化钠、1.9~3.84%氧化钾、0.9~1.48%氧化钙、0.47~1.46%氧化镁。

优选的，第一步中，原料包含有废钢、锰铁、铝线、生铁中的一种或多种。

优选的，第二步中，熔炼钢水达到炉膛80~90%时加入除渣剂。

优选的，第二步中，除渣剂均匀抛洒至钢液表面，并搅动。

上述技术方案具有如下有益效果：

1、采用新的配方，其强度更高，合金含量较低，根据《JB/T5000.06-2007重型机械通用技术条件铸钢件》标准，制作机械性能拉伸试棒，其抗拉强度、延伸率、断面收缩率、冲击韧性均高于行业其它同类材料，用以上元素配比的材料生产的驱动轮、引导轮等铸钢件产品，机械性能，耐磨性等指标均有大幅提升，拥有高于同行其他产品的使用寿命；

2、除渣剂，用人工撒布于钢液表面尽量抛洒均匀，并用工具稍加搅动后，除渣剂在钢液表面快速均匀膨胀的同时，并急速结膜，与矿渣粘合在一起，集聚成与金属溶液容易分离的渣壳，以达到钢水除渣的目的；

3、钢液中插入纯铝铝线进行炉内脱氧，钢中的氧与铝形成Al2O3并上浮排出，其原因是，Al2O3与钢液的润湿性差和相间张力大（2N/m），由于钢液的的翻滚搅动，使脱氧产物因碰撞而聚合长大，同时钢液的翻滚与熔渣剧烈运动，也促使脱氧产物被熔渣捕获或粘附于包衬表面，从而达到钢液脱氧的目的。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。

本实施例公开一种铸钢，包括以下质量百分比的原料：碳0.31%、硅0.35%、锰1.4%、磷0.01%、硫0.01%、铝0.03%，其余为铁。

还可以包括以下质量百分比的原料：碳0.36%、硅0.6%、锰1.1%、磷0.035%、硫0.035%、铝0.08%，其余为铁。

或者包括以下质量百分比的原料：碳0.33%、硅0.45%、锰1.2%、磷0.02%、硫0.02%、铝0.05%，其余为铁。

上述原料可以根据实际生产需要进行数量上的增减。

上述铸钢的生产工艺，包括以下步骤：

第一步，中频电炉加入冲切废钢和浇冒口废钢，熔炼钢水达到炉膛8-9成满（熔炼温度1600-1650℃）；

第二步，除渣，采用铸钢冶炼专用除渣剂，所述除渣剂包括以下质量百分比的各原料：70%氧化硅、12.1%氧化铝、0.5%氧化铁、1.2%氧化钠、1.9%氧化钾、0.9%氧化钙、0.47%氧化镁，或者包括以下质量百分比的各原料： 75.2%氧化硅、15.9%氧化铝、1.9%氧化铁、3.22%氧化钠、3.84%氧化钾、1.48%氧化钙、1.46%氧化镁，或者包括以下质量百分比的各原料：73%氧化硅、14%氧化铝、1.2%氧化铁、2.1%氧化钠、2.9%氧化钾、1.2%氧化钙、0.95%氧化镁。操作方法：除渣剂使用量为钢液重量的0.1%-0.3%，用人工撒布于钢液表面尽量抛洒均匀，并用工具稍加搅动后，除渣剂在钢液表面快速均匀膨胀的同时，并急速结膜，与矿渣粘合在一起，集聚成与金属溶液容易分离的渣壳，以达到钢水除渣的目的；

第三步，钢水脱氧，钢液中插入纯铝铝线进行炉内脱氧，使用量为钢液量的0.1%，这里的取值范围为0.08~0.12%。钢中的氧与铝形成Al2O3并上浮排出，其原因是，Al2O3与钢液的润湿性差和相间张力大（2N/m），由于钢液的的翻滚搅动，使脱氧产物因碰撞而聚合长大，同时钢液的翻滚与熔渣剧烈运动，也促使脱氧产物被熔渣捕获或粘附于包衬表面，从而达到钢液脱氧的目的；

第四步，炉前成分化验，化验包括成分碳、硅、锰、磷、硫、铝，炉前用样杯在炉内钢液取样，冷却后采用金属材料光谱分析仪进行成分化验，单个样品应光谱激发分析三次，分析软件自动统计取平均值。根据炉前化验结果调整成分。成分计算方法为，计：分析后得出的值为A、标准量区间的平均值为B、成品含原料量C，每吨钢水中各原料的加入量为（B-A）/C公斤。比如：经过炉前化验Mn含量为0.8%，标准含量为1.1-1.4%，取目标值为均值1.25%，则钢水须增加1.25%-0.8%=0.45%的含锰量，已知锰铁的含Mn量为60%，则1吨钢水须增加加入的锰铁重量为：1000*0.4%/60%=6.7kg，其它成分均安相同方法思路计算；

第五步，出钢并终脱氧，出钢待浇包注满1/3时，投入在每吨钢液中投入0.9~1.2kg/t铝线，进行钢液终脱氧，钢包注满后，钢液表面均匀抛撒一层除渣剂覆盖表面，起到继续除渣防止再次氧化作用；

第六步，浇注型腔铸造产品，浇注时用适当工具在浇包口挡渣，防止钢液表面熔渣和漂浮熔渣流入铸件型腔。

严格控制铸钢中含有原料所规定的化学成分含量百分比，本材料特别注重钢水残留铝0.03%-0.08%，AL作为铸钢生产过程中常用的强脱氧剂，钢水脱氧剂Al加入后，除了对钢水脱氧净化之外，残留部分与钢液中的N结合形成AlN，此化合物有助于钢水凝固早期形成结晶晶核，起到细化晶粒作用。但是残留铝含量不宜过高，残留铝过多将形成过多AlN化合物，在钢液凝固过程中从晶粒晶界析出，影响钢材的机械性能，容易形成脆性断裂，因此严格规定了残留铝含量上限为0.08%。

本产品的机械性能：

根据《JB/T5000.06-2007重型机械通用技术条件铸钢件》标准，制作机械性能拉伸试棒，进行材料抗拉强度试验试验数据如下：

材料	抗拉强度Rm	延伸率δ	断面收缩率	冲击韧性J/ c㎡
					本申请所生产的材料，ZG33MnH（铸件正火）	640-700 MPa	20 % - 25%	35%-40%	30-35
行业其它同类材料	540-600 MPa	10 % - 15%	22%-30%	18-24

我公司用以上元素配比的材料生产的驱动轮、引导轮等铸钢件产品，机械性能，耐磨性等指标均有大幅提升，拥有高于同行其他产品的使用寿命。

以上仅是本发明一个较佳的实施例，本领域的技术人员按权利要求作等同的改变都落入本案的保护范围。

Claims

1.一种铸钢，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：碳0.31~0.36%、硅0.35~0.6%、锰1.1~1.4%、磷0~0.035%、硫0~0.035%、铝0.03~0.08%，其余为铁。

2.一种铸钢的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，原料熔炼，将原料加入中频电炉中进行熔炼；

第五步，浇注，浇注时用工具在浇包口挡渣。

3.根据权利要求2所述的一种铸钢的生产工艺，其特征在于：在第三步与第四步之间，增加炉前成分化验，炉前用样杯在炉内钢液取样，冷却后采用金属材料光谱分析仪进行成分化验，化验包括成分碳、硅、锰、磷、硫、铝，得出值后，对应加入各项原料以调节含量。

4.根据权利要求3所述的一种铸钢的生产工艺，其特征在于：单个样品采用金属材料光谱分析仪激发分析三次，取平均值。

5.根据权利要求3所述的一种铸钢的生产工艺，其特征在于：得出值后，各原料加入量的计算方法为，计：分析后得出的值为A、标准量区间的平均值为B、成品含原料量C，每吨钢水中各原料的加入量为（B-A）/C公斤。

6.根据权利要求2所述的一种铸钢的生产工艺，其特征在于：所述除渣剂包括以下质量百分比的各原料：70~75.2%氧化硅、12.1~15.9%氧化铝、0.5~1.9%氧化铁、1.2~3.22%氧化钠、1.9~3.84%氧化钾、0.9~1.48%氧化钙、0.47~1.46%氧化镁。

7.根据权利要求2所述的一种铸钢的生产工艺，其特征在于：第一步中，原料包含有废钢、锰铁、铝线、生铁中的一种或多种。

8.根据权利要求2所述的一种铸钢的生产工艺，其特征在于：第二步中，熔炼钢水达到炉膛80~90%时加入除渣剂。

9.根据权利要求2所述的一种铸钢的生产工艺，其特征在于：第二步中，除渣剂均匀抛洒至钢液表面，并搅动。