CN111101078A

CN111101078A - 一种无镍高强度矿用圆环链钢及其生产方法

Info

Publication number: CN111101078A
Application number: CN201911310874.6A
Authority: CN
Inventors: 刘洋; 王振华; 李永生
Original assignee: Hebei Zhongke Zhiyuan New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Hebei Zhongke Zhiyuan New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-05-05

Abstract

本发明公开了一种无镍高强度矿用圆环链钢及其生产方法。无镍高强度矿用圆环链钢化学成分组成及其质量百分含量为：C 0.26～0.32%，Si 0.81～1.5%，Mn 1.1～1.6%，Cr 0.6～1.2%，Mo 0.5～0.8%，Al 0.02～0.05%，P＜0.015%，S＜0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序；连铸及冷却工序中，铸坯600～650℃时堆垛缓冷，冷却时间≥12小时；轧制工序是将铸坯轧成Φ26~55mm的棒材；热处理工序是将棒材在670~690℃退火8~10小时，然后将棒材加热至850～900℃，再空冷或风冷。在保证力学性能的前提下，大幅降低了生产成本。

Description

一种无镍高强度矿用圆环链钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及高强度低合金钢及其生产方法，尤其是一种无镍高强度矿用圆环链钢及其生产方法，属于冶金技术领域。

背景技术

高强度矿用圆环链是采矿设备上的传动链，是采煤机、采矿机和刮板输送机牵引机构的首选，具有牵引和导向的功能。高强度矿用圆环链在矿井中与煤粉、岩粉接触，服役条件恶劣；高强度矿用圆环链承受拉-拉应力，遇有刮卡还会受到冲击载荷；而且，链环与链轮接触时，也会受到压力和摩擦。矿用圆环链容易发生接触疲劳和磨损，是易损件，其性能直接影响着采矿设备的使用寿命。例如，大型煤矿在采煤作业中刮板运输机断链一次，就可少生产上千吨煤。因此，矿用高强度圆环链钢应具有高强度、高韧性、耐磨损等综合性能。

目前采矿行业普遍采用的高强度矿用圆环链钢，主要为GB/T 10560-2008中的25MnSiMoVA、25MnSiNiMoA、20NiCrMoA、23MnNiCrMoA、23MnNiMoCrA，以及公开号为CN1818118A、CN 1908216A、CN103276303A、CN101397636A发明专利申请中所公布的钢种。为了保证矿用圆环链钢的淬透性和强韧性，大都含有镍，且Si含量较低。有些不含镍，但力学性能欠佳、淬透性不够；而含镍的钢则成本较高。另外，现有技术中，高强度矿用圆环链钢的性能热处理方法均为淬火加回火，成本较高。

因此如何选择一种成本较低的高强度矿用圆环链钢及其生产方法，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无镍高强度矿用圆环链钢；本发明还提供了一种无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，克服上述现有技术中存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种无镍高强度矿用圆环链钢，其化学成分组成及其质量百分含量为：C 0.26～0.32%，Si 0.81～1.5%，Mn 1.1～1.6%，Cr 0.6～1.2%，Mo 0.5～0.8%，Al 0.02～0.05%，P＜0.015%，S＜0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明所述圆环链钢为Φ26～55mm的棒材。

本发明所述圆环链钢的力学性能：屈服强度985MPa～1043MPa，抗拉强度1193MPa～1328MPa，延伸率11～14%，断面收缩率52～58%；冲击吸收功43～72 J。

本发明还提供了一种无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，所述生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序；所述连铸及冷却工序，是将上述成分的钢水浇注成铸坯，铸坯600～650℃时堆垛缓冷，冷却时间≥12小时；所述轧制工序，是将铸坯轧成Φ26~55mm的棒材；所述热处理工序，是将棒材在670~690℃退火8~10小时，然后将棒材加热至850～900℃，再空冷或风冷。

上述热处理工序，在所述棒材加热至850～900℃后，再在380~430℃盐浴2~20分钟，然后空冷或风冷。

上述冶炼工序，在转炉或电炉中进行，冶炼温度1550～1700℃，随后精炼，精炼温度1550～1700℃。

上述轧制工序，初轧温度1150~1200℃，终轧温度1030~1050℃。

本发明无镍高强度矿用圆环链钢组分及工艺的作用机理如下：

本发明钢中的Si含量达到了0.81～1.5%，在圆环链钢冷却过程中，Si可抑制碳化物析出，增加奥氏体稳定性，进而获得残余奥氏体。本发明的Si含量能使圆环链钢在880～900℃加热及之后的盐浴过程中，大部分基体形成无碳化物贝氏体组织，残余奥氏体呈片状穿插在贝氏体板条间。贝氏体板条具有高的硬度，而片状残余奥氏体具有高的韧性；这样的组织有着优异的强韧性组合。因无需通过镍来提高淬透性和强韧性，因此本发明中不必添加昂贵的元素镍。

本发明圆环链钢产品性能检测方法标准参考GB/T 228和GB/T 229。

采用本发明技术方案所产生的有益效果在于：本发明在保证力学性能的前提下，可以获得不含镍的高强矿用圆环链钢，适用的圆环链尺寸规格范围宽，免去了回火工艺，使生产成本降低10%以上，为矿用机械的安全生产提供了有力的保障，应用前景广阔。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为38mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.29%，Si 1.2%， Mn 1.6%，Cr 0.85%，Mo 0.7%，Al 0.04%，P 0.013%，S 0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本实施例无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：

用转炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1700℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1650℃；将上述钢水在1600℃浇注成铸坯，铸坯620℃时堆垛缓冷，冷却时间13小时；C 0.29%，Si 1.2%， Mn 1.6%，Cr 0.85%，Mo 0.7%，Al 0.04%，P 0.013%，S0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ38mm的棒材，初轧温度1150℃，终轧温度1041℃；将所轧棒材在680℃退火10小时。用感应加热将圆环链钢加热至880℃，随后在400℃盐浴10分钟，之后空冷。

实施例1无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：

上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

实施例2

本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为26mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.26%，Si 1.5%，Mn 1.3%，Cr 1.2%，Mo 0.5%，Al 0.02%，P 0.011%，S 0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。

用转炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1550℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1550℃；将上述钢水在1550℃浇注成铸坯，铸坯650℃时堆垛缓冷，冷却时间12.5小时；C 0.26%，Si 1.5%，Mn 1.3%，Cr 1.2%，Mo 0.5%，Al 0.02%，P 0.011%，S0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ26mm的棒材，初轧温度1180℃，终轧温度1030℃；将所轧棒材在670℃退火9小时。用感应加热将圆环链钢加热至850℃，随后在430℃盐浴2分钟，之后风冷。

实施例2无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：

上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

实施例3

本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为55mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.32%，Si 0.81%， Mn 1.1%，Cr 0.6%，Mo 0.8%，Al 0.05%，P 0.011%，S 0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。

用转炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1650℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1600℃；将上述钢水在1590℃浇注成铸坯，铸坯600℃时入坑冷却，冷却时间12小时；C 0.32%，Si 0.81%， Mn 1.1%，Cr 0.6%，Mo 0.8%，Al 0.05%，P 0.011%，S0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ55mm的棒材，初轧温度1200℃，终轧温度1050℃；将所轧棒材在690℃退火8小时。用感应加热将圆环链钢加热至900℃，随后在380℃盐浴20分钟，之后空冷。

实施例3无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：

上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

实施例4

本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为42mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.31%，Si 1.5%， Mn 1.5%，Cr 1.1%，Mo 0.6%，Al 0.03%，P 0.012%，S 0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。

用电炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1600℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1590℃；将上述钢水在1585℃浇注成铸坯，铸坯630℃时堆垛缓冷，冷却时间14小时；C 0.30%，Si 1.0%， Mn 1.5%，Cr 1.1%，Mo 0.6%，Al 0.03%，P 0.012%，S0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ42mm的棒材，初轧温度1160℃，终轧温度1038℃；将所轧棒材在675℃退火8.5小时。用感应加热将圆环链钢加热至860℃，之后空冷。

实施例4无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：

屈服强度，MPa	抗拉强度，MPa	延伸率，%	断面收缩率，%	冲击吸收功，J
					1043	1328	11	52	43

上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

实施例5

本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为45mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.28%，Si 0.9%， Mn 1.2%，Cr 0.7%，Mo 0.55%，Al 0.04%，P 0.013%，S 0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。

用转炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1580℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1575℃；将上述钢水在1570℃浇注成铸坯，铸坯610℃时堆垛缓冷，冷却时间13.5小时；C 0.28%，Si 0.9%， Mn 1.2%，Cr 0.7%，Mo 0.55%，Al 0.04%，P 0.013%，S0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ45mm的棒材，初轧温度1170℃，终轧温度1045℃；将所轧棒材在680℃退火9.5小时。用感应加热将圆环链钢加热至860℃，随后在390℃盐浴8分钟，之后空冷。

实施例5无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：

屈服强度，MPa	抗拉强度，MPa	延伸率，%	断面收缩率，%	冲击吸收功，J
					985	1193	14	58	72

上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

实施例6

本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为30mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.27%，Si 1.1%， Mn 1.4%，Cr 0.95%，Mo 0.75%，Al 0.02%，P 0.012%，S 0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。

用转炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1690℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1700℃；将上述钢水在1700℃浇注成铸坯，铸坯640℃时堆垛缓冷，冷却时间13小时；C 0.27%，Si 1.1%， Mn 1.4%，Cr 0.95%，Mo 0.75%，Al 0.02%，P 0.012%，S0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ30mm的棒材，初轧温度1162℃，终轧温度1040℃；将所轧棒材在678℃退火8.5小时。用感应加热将圆环链钢加热至865℃，随后在420℃盐浴15分钟，之后空冷。

实施例6无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：

上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

本发明技术方案针对矿用圆环链钢，矿用圆环链钢与锚链、系泊链、起重链用钢有着相近的成分和制备工艺；将本发明技术应用在锚链、系泊链、起重链领域，仍落入本发明的保护范围。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述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：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种无镍高强度矿用圆环链钢，其特征在于，所述圆环链钢化学成分组成及其质量百分含量为：C 0.26～0.32%，Si 0.81～1.5%，Mn 1.1～1.6%，Cr 0.6～1.2%，Mo 0.5～0.8%，Al 0.02～0.05%，P＜0.015%，S＜0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种无镍高强度矿用圆环链钢，其特征在于，所述圆环链钢为Φ26～55mm的棒材。

3.根据权利要求2所述的一种无镍高强度矿用圆环链钢，其特征在于，所述圆环链钢的力学性能：屈服强度985MPa～1043MPa，抗拉强度1193MPa～1328MPa，延伸率11～14%，断面收缩率52～58%；冲击吸收功43～72 J。

4.基于权利要求1-3任意一项所述的无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序；所述连铸及冷却工序，是将上述成分的钢水浇注成铸坯，铸坯600～650℃时堆垛缓冷，冷却时间≥12小时；所述轧制工序，是将铸坯轧成Φ26~55mm的棒材；所述热处理工序，是将棒材在670~690℃退火8~10小时，然后将棒材加热至850～900℃，再空冷或风冷。

5.根据权利要求4所述的无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，其特征在于，所述棒材加热至850～900℃后，再在380~430℃盐浴2~20分钟，然后空冷或风冷。

6.根据权利要求4或5所述的无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序在转炉或电炉中进行，冶炼温度1550～1700℃，随后精炼，精炼温度1550～1700℃。

7.根据权利要求6所述的无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，初轧温度1150~1200℃，终轧温度1030~1050℃。