CN112359281A - 一种ZG17CrNi2MoSYI钢及铸件制备方法 - Google Patents

一种ZG17CrNi2MoSYI钢及铸件制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112359281A
CN112359281A CN202011158512.2A CN202011158512A CN112359281A CN 112359281 A CN112359281 A CN 112359281A CN 202011158512 A CN202011158512 A CN 202011158512A CN 112359281 A CN112359281 A CN 112359281A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
percent
steel
furnace
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011158512.2A
Other languages
English (en)
Inventor
范国均
吴龙祥
朱朋祥
程锋涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MCC SFRE Heavy Industry Equipment Co Ltd
Original Assignee
MCC SFRE Heavy Industry Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MCC SFRE Heavy Industry Equipment Co Ltd filed Critical MCC SFRE Heavy Industry Equipment Co Ltd
Priority to CN202011158512.2A priority Critical patent/CN112359281A/zh
Publication of CN112359281A publication Critical patent/CN112359281A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0006—Adding metallic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C21D1/28—Normalising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明公开了一种ZG17CrNi2MoSYI钢，按照质量百分比，由以下组分组成：C为0.15％‑0.18％，Si为0.4％‑0.7％，Mn为0.5％‑0.7％，Ni为1.85％‑2.0％，Ti为0.02％‑0.04％，V为0.02％‑0.05％，Cr为0.8％‑1.0％，Mo为0.30％‑0.35％，P≤0.015％，S≤0.010％，其余为Fe，合计100％。本发明还公开了该种钢铸件的制备方法，步骤包括：利用电炉进行熔化、氧化以及初还原；利用钢包精炼炉LF进行精炼并实施真空脱气VD；进行浇注；对钢铸件进行高温退火处理；对钢铸件进行正火及回火处理；对钢铸件进行调质处理及最终低温回火处理。本发明制备得到的钢铸件具有优良的综合机械性能和良好的应用前景。

Description

一种ZG17CrNi2MoSYI钢及铸件制备方法
技术领域
本发明属于冶金材料及处理技术领域，涉及一种ZG17CrNi2MoSYI钢，本发明还涉及该种ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法。
背景技术
低合金耐磨钢由于具有合金含量低，综合性能好，生产成本较低廉等特点，随着工业生产对耐磨材料的大量需求得到了广泛的研究和应用。此类钢主要用于矿山、冶金、电力、化工、船舶等领域。
低合金耐磨钢因硬度和韧性可在较大范围内调整，相比高锰钢具有更高的强度、硬度和冲击磨料耐磨性，相比耐磨铸铁具有更好的塑性和韧性，使其在中、低冲击载荷的磨料磨损工矿条件下，具备更优的综合应用适宜性，具有更良好的使用寿命周期。
但是此类低合金耐磨钢在低温等复杂环境下的综合性能还有待提高。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种ZG17CrNi2MoSYI钢，在保证强度、硬度的基础上，解决现有技术问题中低温(-40℃)冲击功值偏低不能满足高寒地区环境下使用要求的问题。
本发明的另一目的是提供该种ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种ZG17CrNi2MoSYI钢，按照质量百分比，由以下组分组成：C为0.15％-0.18％，Si为0.4％-0.7％，Mn为0.5％-0.7％，Ni为1.85％-2.0％，Ti为0.02％-0.04％，V为0.02％-0.05％，Cr为0.8％-1.0％，Mo为0.30％-0.35％，P≤0.015％，S≤0.010％，其余为Fe，合计100％。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，按照以下步骤实施：
步骤1、将废钢利用电炉进行熔化、氧化及初还原；
步骤2、对步骤1处理后的原料利用钢包精炼炉LF进行精炼并实施真空脱气VD；
步骤3、对步骤2处理后的原料进行浇注；
步骤4、对步骤3浇注后的钢铸件进行高温退火处理；
步骤5、对步骤4处理后的钢铸件进行正火及回火处理；
步骤6、对步骤5处理后的钢铸件进行调质处理淬火、调质处理高温回火及低温回火处理。
本发明的有益效果是，本发明的低合金耐磨铸钢及其铸钢件，通过合理的冶炼和热处理工艺满足了此类钢耐磨件在寒冷环境工作的要求，提高了该低合金耐磨铸钢件的强度、硬度、耐磨性、高低温冲击韧性、焊接性等性能指标，延长了高寒环境下低合金耐磨铸钢件产品的使用寿命，降低了设备停机率，提升了整机设备的工作连续性和生产能力。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的ZG17CrNi2MoSYI钢，按照质量百分比，由以下组分组成：C为0.15％-0.18％，Si为0.4％-0.7％，Mn为0.5％-0.7％，Ni为1.85％-2.0％，Ti为0.02％-0.04％，V为0.02％-0.05％，Cr为0.8％-1.0％，Mo为0.30％-0.35％，P≤0.015％，S≤0.010％，其余为Fe，合计100％。
为了满足低合金耐磨钢材质既具有较高的强度、硬度，又具有较高的低温冲击韧性，钢材质必须向复合合金化的方向发展，同时结合钢水真空处理，并配以适宜的热处理方式，在节约合金元素的情况下获得强度和韧性可以良好配合的耐磨钢铸件。低合金钢中C含量在0.15％-0.18％不仅在低合金钢中形成合金碳化物，使钢结构得到强化，同时可以满足钢结构较高的韧性和焊接性能。低合金钢中适量的Si能提高材料的屈强比，并可以固溶强化以及提高钢的回火温度性。低合金耐磨钢主要合金元素是Cr、Ni、Mn、Mo，铬能显著提高钢的淬透性，固溶强化机体，提高钢的耐磨性，并能细化晶粒，提高钢的回火稳定性。钼的加入也具有提高钢的淬透性、细化晶粒及回火稳定性的作用，并能抑制回火脆性，改善冲击韧性。镍和碳不形成碳化物，和铁以固溶的形式存在于钢的α相和γ相中，使之强化，并通过细化相的晶粒改善钢的低温性能，提高钢的淬透性而不降低钢的韧性。锰有较强的脱硫、脱氧能力，适量的锰可以提高钢的淬透性、耐磨性。添加的微量元素主要有Ti、V，钛是强碳化物形成元素，细化晶粒效果显著，并降低钢在200-400℃的回火脆性。加入微量钒元素亦可进一步细化晶粒，提高韧性。P、S含量在低合金耐磨钢中都属于有害元素，材质中控制越低越好。根据以上合金元素在钢中所起到的作用，同时对比现有的低合金高耐磨钢中的材质组分和机械性能指标，通过调整合金元素种类和含量，经过电炉、精炼炉熔炼及钢水抽真空处理，通过合理的铸造工艺和铸后一系列的热处理工艺，得到本发明ZG17CrNi2MoSYI钢。
本发明的ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，按照以下步骤实施：
步骤1、将废钢利用电炉进行熔化、氧化及初还原；
成分控制：电炉初还原后出钢前控制组分含量质量百分比为：C≤0.10％、Si≤0.20％、P≤0.010％；
控制配碳量质量百分比为0.50％～0.70％，第一罐料配入石灰重量为钢水重量的4％～5％；控制氧化末期的质量百分比为C≤0.05％和P≤0.005％；
使用铝粒、硅铁粉、碳粉扩散脱氧，调整Si质量百分比为0.15％～0.20％，并加入石灰调整炉渣流动性；渣色变白，补加除V、Ti铁之外所有合金，使其含量接近质量百分比下限，扒除电炉内大量还原渣，留少许渣量；初炼电炉出钢温度为1650℃～1670℃。
步骤2、对步骤1处理后的原料利用钢包精炼炉LF进行精炼并实施真空脱气VD；
2.1将真空脱气VD包吊到钢包车上后进行氩气置换，
2.1.1检查VD包各部位，确认各部位状态正常；
2.1.2 VD包清理干净，包衬内无废钢、无粘渣；渣线挖补面积不大于渣线面积的50％；安装好透气滑板，确认机构处于良好工作状态；
2.1.3检查滑板砖的密封性和透气性，确保上、下滑板滑动流畅、密封贴合，透气孔透气良好；VD包使用前应烘烤。
2.2将真空脱气VD包送到精炼工位后，测温、加渣料，
渣料的组成是：按照质量比为3～4：1的比例将石灰与萤石混合均匀，精炼炉渣厚度≤180mm；
2.3分次加入扩散脱氧剂，扩散脱氧剂选用硅铁粉、碳粉或铝粒，第一次扩散脱氧剂的加入量为扩散脱氧剂总量的40％-50％，第二次扩散脱氧剂的加入量为扩散脱氧剂总量的20％-30％，待炉渣持续变白后测温取样，根据分析结果，将钢水温度升到1620℃～1650℃后调整除Ti铁外的合金成分，保证除Ti铁的其它合金成分不低于规定成分范围下限的0.1％；
2.4在精炼后期炉内保持微正压，第三次加入扩散脱氧剂，扩散脱氧剂加入量为扩散脱氧剂总量的20％-40％，保持还原气氛；
2.5升温至1660℃-1680℃，在真空度≤67pa的真空中，保持7～10min；
2.6抽真空过程完毕，出钢前加钛铁，加稀土2-3kg/t，取全分析样和气体样，待钢成份达到组分配比值，气体成份达到[O]≤35ppm、[N]≤80ppm、[H]≤3.0ppm时出钢；
精炼炉出钢温度为1580℃～1590℃，浇注温度为1560℃～1580℃，完成ZG17CrNi2MoSYI钢铸件。
步骤3、对步骤2处理后的原料进行浇注；浇注为低温快注，浇注温度为1560～1580℃，浇筑完成后对铸件进行造型、保温、打箱、精整。
步骤4、对步骤3浇注后的钢铸件进行高温退火处理；
高温退火的具体操作为：先在270℃～290℃保温2-3小时，然后将升温速度控制在30-50℃/h，升温到640℃～660℃保温4-6小时；再将升温速度控制在30-50℃/h，升温到900℃～920℃时进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，在炉内将降温速度控制在20-40℃/h进行控温冷却，冷却至350-450℃，打开炉门熄火炉冷至200-250℃，然后出炉空冷至室温。
步骤5、对步骤4处理后的钢铸件进行正火及回火处理；
正火的具体操作为：先在290℃～310℃保温2-3小时，然后将升温速度控制在40-60℃/h，升温到640℃～660℃保温3-5小时；再将升温速度控制在40-60℃/h，升温到930℃～950℃时进行均温处理，并按照每28mm厚度保温1小时确定保温时间，并控制均温时间不少于2h，出炉进行水雾风冷加速冷却。
回火的具体操作为：待铸件整体冷却至230℃～250℃后进炉，并在240℃～260℃保温2-3小时；再将升温速度控制在40-60℃/h，升温到600℃～620℃进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，随后熄火炉冷，待冷却至150-200℃时，出炉空冷。
步骤6、对步骤5处理后的钢铸件进行调质处理淬火、调质处理高温回火及低温回火处理。
调质处理淬火的具体操作为：铸件整体入炉温度330℃～350℃，并在340℃～360℃保温2-3小时，然后将升温速度控制在50-70℃/h，升温到640℃～660℃保温2-4小时，再将升温速度控制在60-80℃/h，升温到940℃～960℃时进行均温处理，并按照每35mm厚度保温1小时确定保温时间，随后采用水淬油冷的方式进行快速冷却，水淬保持5-7min，油冷30-35min，终冷温度控制在150-200℃，然后出油空冷；
调质处理高温回火的具体操作为：铸件入炉温度180℃～200℃，并在240℃～260℃保温1.5-2.5小时；再将升温速度控制在40-60℃/h，升温到610℃～630℃进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，随后出炉进行油冷，待冷却至150-200℃时出油空冷；
低温回火处理的具体操作为：对调质后的铸件在190℃～210℃进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，随后出炉空冷至室温。
实施例1
步骤1、将废钢利用电炉进行熔化、氧化及初还原；
成分控制：电炉初还原后出钢前组分含量质量百分比为：C≤0.10％、Si≤0.20％、P≤0.010％；
配碳量质量百分比为0.50％，第一罐料配入石灰重量为钢水重量的4％；氧化末期的质量百分比为C≤0.05％和P≤0.005％；
使用铝粒、硅铁粉、碳粉扩散脱氧，调整Si质量百分比为0.15％，并加入石灰调整炉渣流动性；渣色变白，补加除V、Ti铁之外所有合金，使其含量接近质量百分比下限，扒除电炉内大量还原渣，留少许渣量；初炼电炉出钢温度为1650℃。
步骤2、对步骤1处理后的原料利用钢包精炼炉LF进行精炼并实施真空脱气VD；
2.1将真空脱气VD包吊到钢包车上后进行氩气置换，
2.1.1检查VD包各部位，确认各部位状态正常；
2.1.2VD包清理干净，包衬内无废钢、无粘渣；渣线挖补面积不大于渣线面积的50％；安装好透气滑板，确认机构处于良好工作状态；
2.1.3检查滑板砖的密封性和透气性，确保上、下滑板滑动流畅、密封贴合，透气孔透气良好；VD包使用前应烘烤。
2.2将真空脱气VD包送到精炼工位后，测温、加渣料，
渣料的组成是：按照质量比为3：1的比例将石灰与萤石混合均匀，精炼炉渣厚度≤180mm；
2.3分次加入扩散脱氧剂，扩散脱氧剂选用硅铁粉、碳粉或铝粒，第一次扩散脱氧剂的加入量为总量的40％，第二次扩散脱氧剂的加入量为总量的20％，待炉渣持续变白后测温取样，根据分析结果，将钢水温度升到1620℃后调整除Ti铁外的合金成分，保证除Ti铁的其它合金成分不低于规定成分范围下限的0.1％；
2.4在精炼后期炉内保持微正压，第三次加入扩散脱氧剂，扩散脱氧剂加入量为总量的40％，保持还原气氛；
2.5升温至1660℃，在真空度为0.1pa的真空中，保持7min；
2.6抽真空过程完毕，出钢前加钛铁，加稀土2kg/t，取全分析样和气体样，待钢成份如下表(元素质量含量，％)时出钢；
C Si Mn S P Cr
0.15 0.4 0.5 0.00005 0.00007 0.8
Ni Mo Ti V
1.85 0.3 0.02 0.02
N: 2ppm H: 0.5ppm O： 1ppm
精炼炉出钢温度为1580℃，浇注温度为1560℃，完成ZG17CrNi2MoSYI钢。
步骤3、对步骤2处理后的原料进行浇注；浇注为低温快注，浇注温度为1560℃，浇筑完成后对铸件进行造型、保温、打箱、精整。
步骤4、对步骤3浇注后的钢铸件进行高温退火处理；
高温退火的具体操作为：先在270℃保温2小时，然后将升温速度控制在30℃/h，升温到640℃保温4小时；再将升温速度控制在30℃/h，升温到900℃时进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，在炉内将降温速度控制在20℃/h进行控温冷却，冷却至350℃，打开炉门熄火炉冷至200-250℃，然后出炉空冷至室温。
步骤5、对步骤4处理后的钢铸件进行正火及回火处理；
正火的具体操作为：先在290℃保温2小时，然后将升温速度控制在40℃/h，升温到640℃保温3小时；再将升温速度控制在40℃/h，升温到930℃时进行均温处理，并按照每28mm厚度保温1小时确定保温时间，并控制均温时间不少于2h，出炉进行水雾风冷加速冷却。
回火的具体操作为：待铸件整体冷却至230℃后进炉，并在240℃保温2小时；再将升温速度控制在40℃/h，升温到600℃进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，随后熄火炉冷，待冷却至150-200℃时，出炉空冷。
步骤6、对步骤5处理后的钢铸件进行调质处理淬火、调质处理高温回火及低温回火处理。
调质淬火的具体操作为：铸件整体入炉温度为330℃，并在340℃保温2-3小时，然后将升温速度控制在50℃/h，升温到640℃保温2小时，再将升温速度控制在60℃/h，升温到940℃时进行均温处理，并按照每35mm厚度保温1小时确定保温时间，随后采用水淬油冷的方式进行快速冷却，水淬保持5min，油冷30min，终冷温度控制在150-200℃，然后出油空冷；
调质处理高温回火的具体操作为：铸件入炉温度180℃，并在240℃保温1.5小时；再将升温速度控制在40℃/h，升温到610℃进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，随后出炉进行油冷，待冷却至150-200℃时出油空冷；
低温回火处理的具体操作为：对调质后的铸件在190℃进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，随后出炉空冷至室温。
实施例2
步骤1中控制配碳量质量百分比为0.70％，第一罐料配入石灰重量为钢水重量的5％；
调整Si质量百分比为0.20％；
初炼电炉出钢温度为1670℃。
步骤2中渣料的组成是：按照质量比为4：1的比例将石灰与萤石混合均匀；
加入扩散脱氧剂时，第一次扩散脱氧剂的加入量为总量的50％，第二次扩散脱氧剂的加入量为总量的30％，将钢水温度升到1650℃，调整除Ti铁外的合金成分，保证除Ti铁的其它合金成分不低于规定成分范围下限的0.1％；；
第三次加入扩散脱氧剂，加入量为总量的20％；
升温至1680℃，真空度＝67pa，保持10min；
加稀土3kg/t，待钢成份如下表(元素质量含量，％)时出钢；
C Si Mn S P Cr
0.18 0.7 0.7 0.010 0.015 1
Ni Mo Ti V
2 0.35 0.04 0.05
N: 80ppm H: 3ppm O： 35ppm
精炼炉出钢温度为1590℃，浇注温度为1580℃。
步骤3中浇注温度为1580℃。
步骤4中，高温退火：290℃保温3小时，升温速度50℃/h，升温到660℃保温6小时，再以50℃/h的升温速度，升温到920℃，降温速度40℃/h，冷却至450℃。
步骤5中，正火：310℃保温3小时，升温速度60℃/h，升温到660℃保温5小时；再升温速度60℃/h，升温到950℃。
回火：铸件整体冷却至250℃后进炉，并在260℃保温3小时；升温速度为60℃/h，升温到620℃进行均温处理；
步骤6中，调质淬火：铸件整体入炉温度350℃，在360℃保温3小时，升温速度70℃/h，升温到660℃保温4小时，升温速度80℃/h，升温到960℃，水淬保持7min，油冷35min；
调质处理高温回火：铸件入炉温度200℃，在260℃保温2.5小时；再升温速度控制在60℃/h，升温到630℃进行均温处理；
低温回火：铸件在210℃进行均温处理。
除上述数据不同外，其余操作同实施例1。
实施例3
步骤1中控制配碳量质量百分比为0.60％，第一罐料配入石灰重量为钢水重量的4.5％；
调整Si质量百分比为0.175％；
初炼电炉出钢温度为1660℃。
步骤2中渣料的组成是：按照质量比为3.5：1的比例将石灰与萤石混合均匀；
加入扩散脱氧剂时，第一次扩散脱氧剂的加入量为总量的45％，第二次扩散脱氧剂的加入量为总量的25％，将钢水温度升到1630℃后调整除Ti铁外的合金成分；
第三次加入扩散脱氧剂，加入量为总量的30％；
升温至1670℃，真空度33.5pa，保持8min；
加稀土2.5kg/t，取全分析样和气体样，待钢成份如下表(元素质量含量，％)时出钢；
C Si Mn S P Cr
0.165 0.55 0.6 0.005 0.0075 0.9
Ni Mo Ti V
1.98 0.325 0.03 0.035
N: 40ppm H: 1.5ppm O： 17.5ppm
精炼炉出钢温度为1585℃，浇注温度为1570℃。
步骤3中浇注温度为1570℃。
步骤4中，高温退火：280℃保温2.5小时，升温速度40℃/h，升温到650℃保温5小时，再以40℃/h的升温速度，升温到910℃，降温速度30℃/h，冷却至400℃。
步骤5中，正火：300℃保温2.5小时，升温速度50℃/h，升温到650℃保温4小时；再升温速度50℃/h，升温到940℃。
回火：铸件整体冷却至240℃后进炉，并在250℃保温3小时；升温速度为50℃/h，升温到610℃进行均温处理；
步骤6中，调质淬火：铸件整体入炉温度340℃，在350℃保温3小时，升温速度60℃/h，升温到650℃保温3小时，升温速度70℃/h，升温到950℃，水淬保持6min，油冷32min，终冷温度170℃；
调质处理高温回火：铸件入炉温度190℃，在250℃保温2小时；再升温速度控制在50℃/h，升温到620℃进行均温处理；
低温回火：铸件在200℃进行均温处理。
除上述数据不同外，其余操作同实施例1。
实施例4
步骤1中控制配碳量质量百分比为0.65％，第一罐料配入石灰重量为钢水重量的4.75％；
调整Si质量百分比为0.1875％；
初炼电炉出钢温度为1665℃。
步骤2中渣料的组成是：按照质量比为3.75：1的比例将石灰与萤石混合均匀；
加入扩散脱氧剂时，第一次扩散脱氧剂的加入量为总量的47％，第二次扩散脱氧剂的加入量为总量的27％，将钢水温度升到1630℃后调整除Ti铁外的合金成分；
第三次加入扩散脱氧剂，加入量为总量的26％；
升温至1675℃，真空度50.25pa，保持9min；
加稀土2.75kg/t，取全分析样和气体样，待钢成份如下表(元素质量含量，％)时出钢；
C Si Mn S P Cr
0.16225 0.4225 0.55 0.0025 0.000375 0.85
Ni Mo Ti V
1.8875 0.3125 0.025 0.0275
N: 8.75ppm H: 0.75ppm O： 8.75ppm
精炼炉出钢温度为1585℃，浇注温度为1575℃。
步骤3中浇注温度为1575℃。
步骤4中，高温退火：285℃保温2.75小时，升温速度45℃/h，升温到655℃保温5.5小时，再以45℃/h的升温速度，升温到915℃，降温速度35℃/h，冷却至425℃；
步骤5中，正火：300℃保温2.5小时，升温速度55℃/h，升温到655℃保温4.5小时；再升温速度55℃/h，升温到945℃。
回火：铸件整体冷却至240℃后进炉，并在255℃保温2.75小时；升温速度为55℃/h，升温到615℃进行均温处理；
步骤6中，调质淬火：铸件整体入炉温度340℃，在355℃保温2.75小时，升温速度65℃/h，升温到655℃保温3.5小时，升温速度75℃/h，升温到955℃，水淬保持6.5min，油冷33min；
调质处理高温回火：铸件入炉温度190℃，在255℃保温2.25小时；再升温速度控制在55℃/h，升温到625℃进行均温处理；
低温回火：铸件在200℃进行均温处理。
除上述数据不同外，其余操作同实施例1。
实施例5
步骤1中控制配碳量质量百分比为0.55％，第一罐料配入石灰重量为钢水重量的4.25％；
调整Si质量百分比为0.1625％；
初炼电炉出钢温度为1655℃。
步骤2中渣料的组成是：按照质量比为3.25：1的比例将石灰与萤石混合均匀；
加入扩散脱氧剂时，第一次扩散脱氧剂的加入量为总量的45％，第二次扩散脱氧剂的加入量为总量的25％，将钢水温度升到1640℃后调整除Ti铁外的合金成分；
第三次加入扩散脱氧剂，加入量为总量的30％；
升温至1670℃，真空度16.75pa，保持8min；
加稀土2.25kg/t，取全分析样和气体样，待钢成份如下表(元素质量含量，％)时出钢；
C Si Mn S P Cr
0.17225 0.6225 0.65 0.0075 0.01125 0.95
Ni Mo Ti V
1.9625 0.3375 0.035 0.0425
N: 26.25ppm H: 2.25ppm O： 26.25ppm
精炼炉出钢温度为1586℃，浇注温度为1565℃。
步骤3中浇注温度为1570℃。
步骤4中，高温退火：275℃保温2.25小时，升温速度35℃/h，升温到645℃保温4.5小时，再以35℃/h的升温速度，升温到905℃，降温速度25℃/h，冷却至375℃.
步骤5中，正火：295℃保温2.25小时，升温速度45℃/h，升温到645℃保温3.5小时；再升温速度45℃/h，升温到935℃。
回火：铸件整体冷却至235℃后进炉，并在245℃保温2.25小时；升温速度为45℃/h，升温到605℃进行均温处理；
步骤6中，调质淬火：铸件整体入炉温度335℃，在345℃保温2.25小时，升温速度55℃/h，升温到645℃保温2.5小时，升温速度65℃/h，升温到945℃，水淬保持5.5min，油冷34min；
调质处理高温回火：铸件入炉温度185℃，在245℃保温1.75小时；再升温速度控制在45℃/h，升温到615℃进行均温处理；
低温回火：铸件在195℃进行均温处理。
除上述数据不同外，其余操作同实施例1。
实验验证：
最终性能热处理结束后，在铸件上切取附铸试验料，加工成标准一个拉伸试样和三个冲击试样，按标准进行性能测试，经检测，钢铸件最终性能如下表所示。
本发明五个实施例钢铸件的机械性能实测数据对照表
Figure BDA0002743579880000151
Figure BDA0002743579880000161
本发明ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，包括电炉初还原→LF精炼→VD→浇注工艺过程，制备得到ZG17CrNi2MoSYI钢铸件，并通过合理的高温退火工艺→正火+回火工艺→调质+低温回火热处理工艺，最终使ZG17CrNi2MoSYI钢铸件符合设计要求，具有优良的综合机械性能，应用前景良好。

Claims (10)

1.一种ZG17CrNi2MoSYI钢，其特征在于，按质量百分比，由以下组分组成：C为0.15％-0.18％，Si为0.4％-0.7％，Mn为0.5％-0.7％，Ni为1.85％-2.0％，Ti为0.02％-0.04％，V为0.02％-0.05％，Cr为0.8％-1.0％，Mo为0.30％-0.35％，P≤0.015％，S≤0.010％，其余为Fe，合计100％。
2.一种权利要求1所述的ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，其特征在于，按照以下步骤实施：
步骤1、将废钢利用电炉进行熔化、氧化及初还原；
步骤2、对步骤1处理后的原料利用钢包精炼炉LF进行精炼并实施真空脱气VD；
步骤3、对步骤2处理后的原料进行浇注；
步骤4、对步骤3浇注后的钢铸件进行高温退火处理；
步骤5、对步骤4处理后的钢铸件进行正火及回火处理；
步骤6、对步骤5处理后的钢铸件进行调质处理淬火、调质处理高温回火及低温回火处理。
3.根据权利要求2所述的ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，
成分控制：电炉初还原后出钢前控制组分含量质量百分比为：C≤0.10％、Si≤0.20％、P≤0.010％；
控制配碳量质量百分比为0.50％～0.70％，第一罐料配入石灰重量为钢水重量的4％～5％；控制氧化末期的质量百分比为C≤0.05％和P≤0.005％；
使用铝粒、硅铁粉、碳粉扩散脱氧，调整Si质量百分比为0.15％～0.20％，并加入石灰调整炉渣流动性；渣色变白，补加除V、Ti铁之外所有合金，使其含量接近质量百分比下限，扒除电炉内大量还原渣，留少许渣量；
初炼电炉出钢温度为1650℃～1670℃。
4.根据权利要求2所述的ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，按照以下步骤进行：
2.1将真空脱气VD包吊到钢包车上后进行氩气置换，
2.2将真空脱气VD包送到精炼工位后，测温、加渣料，
渣料的组成是：按照质量比为3～4：1的比例将石灰与萤石混合均匀，精炼炉渣厚度≤180mm；
2.3分次加入扩散脱氧剂，扩散脱氧剂选用硅铁粉、碳粉或铝粒，第一次扩散脱氧剂的加入量为扩散脱氧剂总量的40％-50％，第二次扩散脱氧剂的加入量为扩散脱氧剂总量的20％-30％，待炉渣持续变白后测温取样，根据分析结果，将钢水温度升到1620℃～1650℃后调整除Ti铁外的合金成分，保证除Ti铁的其它合金成分不低于规定成分范围下限的0.1％；
2.4在精炼后期炉内保持微正压，第三次加入扩散脱氧剂，扩散脱氧剂加入量为扩散脱氧剂总量的20％-40％，保持还原气氛；
2.5升温至1660℃-1680℃，在真空度≤67pa的真空中，保持7～10min；
2.6抽真空过程完毕，出钢前加钛铁，加稀土2-3kg/t，取全分析样和气体样，待钢成份达到组分配比值，气体成份达到[O]≤35ppm、[N]≤80ppm、[H]≤3.0ppm时出钢；钢成份组分配比按照质量百分比，由以下组分组成：C为0.15％-0.18％，Si为0.4％-0.7％，Mn为0.5％-0.7％，Ni为1.85％-2.0％，Ti为0.02％-0.04％，V为0.02％-0.05％，Cr为0.8％-1.0％，Mo为0.30％-0.35％，P≤0.015％，S≤0.010％，其余为Fe，合计100％；
精炼炉出钢温度为1580℃～1590℃，浇注温度为1560℃～1580℃，完成ZG17CrNi2MoSYI钢铸件。
5.根据权利要求4所述的ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤2.1中具体过程为：
2.1.1检查VD包各部位，确认各部位状态正常；
2.1.2VD包清理干净，包衬内无废钢、无粘渣；渣线挖补面积不大于渣线面积的50％；安装好透气滑板，确认机构处于良好工作状态；
2.1.3检查滑板砖的密封性和透气性，确保上、下滑板滑动流畅、密封贴合，透气孔透气良好；VD包使用前应烘烤。
6.根据权利要求2所述的ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的浇注为低温快注，浇注温度为1560～1580℃，浇筑完成后对铸件进行造型、保温、打箱、精整。
7.根据权利要求2所述的ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤4中对钢铸件进行高温退火的具体操作为：先在270℃～290℃保温2-3小时，然后将升温速度控制在30-50℃/h，升温到640℃～660℃保温4-6小时；再将升温速度控制在30-50℃/h，升温到900℃～920℃时进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，在炉内将降温速度控制在20-40℃/h进行控温冷却，冷却至350-450℃，打开炉门熄火炉冷至200-250℃，然后出炉空冷至室温。
8.根据权利要求2所述的ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤5中对钢铸件进行正火的具体操作为：先在290℃～310℃保温2-3小时，然后将升温速度控制在40-60℃/h，升温到640℃～660℃保温3-5小时；再将升温速度控制在40-60℃/h，升温到930℃～950℃时进行均温处理，并按照每28mm厚度保温1小时确定保温时间，并控制均温时间不少于2h，出炉进行水雾风冷加速冷却。
9.根据权利要求2或8所述的ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤5中对钢铸件进行回火的具体操作为：待铸件整体冷却至230℃～250℃后进炉，并在240℃～260℃保温2-3小时；再将升温速度控制在40-60℃/h，升温到600℃～620℃进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，随后熄火炉冷，待冷却至150-200℃时，出炉空冷。
10.根据权利要求2所述的ZG17CrNi2MoSYI钢铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤6中对钢铸件进行调质处理淬火的具体操作为：铸件整体入炉温度330℃～350℃，并在340℃～360℃保温2-3小时，然后将升温速度控制在50-70℃/h，升温到640℃～660℃保温2-4小时，再将升温速度控制在60-80℃/h，升温到940℃～960℃时进行均温处理，并按照每35mm厚度保温1小时确定保温时间，随后采用水淬油冷的方式进行快速冷却，水淬保持5-7min，油冷30-35min，终冷温度控制在150-200℃，然后出油空冷；
所述步骤6中对钢铸件进行调质处理高温回火的具体操作为：铸件入炉温度180℃～200℃，并在240℃～260℃保温1.5-2.5小时；再将升温速度控制在40-60℃/h，升温到610℃～630℃进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，随后出炉进行油冷，待冷却至150-200℃时出油空冷；
所述步骤6中对钢铸件进行低温回火处理的具体操作为：对调质后的铸件在190℃～210℃进行均温处理，并按照每25mm厚度保温1小时确定保温时间，随后出炉空冷至室温。
CN202011158512.2A 2020-10-26 2020-10-26 一种ZG17CrNi2MoSYI钢及铸件制备方法 Pending CN112359281A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011158512.2A CN112359281A (zh) 2020-10-26 2020-10-26 一种ZG17CrNi2MoSYI钢及铸件制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011158512.2A CN112359281A (zh) 2020-10-26 2020-10-26 一种ZG17CrNi2MoSYI钢及铸件制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112359281A true CN112359281A (zh) 2021-02-12

Family

ID=74510553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011158512.2A Pending CN112359281A (zh) 2020-10-26 2020-10-26 一种ZG17CrNi2MoSYI钢及铸件制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112359281A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000273582A (ja) * 1999-03-26 2000-10-03 Japan Casting & Forging Corp 圧力容器用鋳鋼材及びそれを用いた圧力容器の製造方法
JP2003129183A (ja) * 2001-10-18 2003-05-08 Nippon Steel Corp 高強度鋼鋳片及びその鋳造方法
JP2013010976A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Sintokogio Ltd 低炭素系鋳鋼ショット
CN103194687A (zh) * 2013-04-18 2013-07-10 中南大学 一种低温用低合金高强铸钢及其制备方法
CN108048737A (zh) * 2017-11-28 2018-05-18 兰州兰石集团有限公司 钻采提升设备主承载件用钢及其制备方法
CN110468329A (zh) * 2019-08-15 2019-11-19 中冶陕压重工设备有限公司 ZG-SY09MnCrNiMo RE钢及铸件制备方法
CN111424222A (zh) * 2020-04-10 2020-07-17 宝鸡石油机械有限责任公司 一种超深井石油钻机提升系统用铸钢件及其制造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000273582A (ja) * 1999-03-26 2000-10-03 Japan Casting & Forging Corp 圧力容器用鋳鋼材及びそれを用いた圧力容器の製造方法
JP2003129183A (ja) * 2001-10-18 2003-05-08 Nippon Steel Corp 高強度鋼鋳片及びその鋳造方法
JP2013010976A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Sintokogio Ltd 低炭素系鋳鋼ショット
CN103194687A (zh) * 2013-04-18 2013-07-10 中南大学 一种低温用低合金高强铸钢及其制备方法
CN108048737A (zh) * 2017-11-28 2018-05-18 兰州兰石集团有限公司 钻采提升设备主承载件用钢及其制备方法
CN110468329A (zh) * 2019-08-15 2019-11-19 中冶陕压重工设备有限公司 ZG-SY09MnCrNiMo RE钢及铸件制备方法
CN111424222A (zh) * 2020-04-10 2020-07-17 宝鸡石油机械有限责任公司 一种超深井石油钻机提升系统用铸钢件及其制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106661705B (zh) 渗碳合金钢及其制备方法和应用
CN113186465A (zh) 低合金铸钢及其冶炼方法、热处理方法和铁路机车零部件
CN107058883B (zh) 一种高速列车制动盘合金钢材料及其制备方法
CN110499452B (zh) 合金铸钢、其制作方法及应用
CN113088812B (zh) 一种高强韧超低温耐冲击油管头锻件毛坯及其制造方法
CN111485164B (zh) 一种强化低铬合金铸件耐磨性能的铸造方法
CN114411043A (zh) 一种大型热锻热作模具钢的制备方法
CN114107811A (zh) 一种700MPa级抗大线能量焊接用钢及其制造方法
CN108359916B (zh) 一种高淬透性高硼铸钢及其制备方法
CN113145807A (zh) 一种盾构机用稀土轴承钢钢锭及其生产方法
CN109161650B (zh) 一种低合金铸钢、制造方法及其应用
CN104561829B (zh) 一种铁路辙叉用高耐磨钢及其制造方法
WO2018018389A1 (zh) 一种高强度微合金化稀土铸钢
CN114107826A (zh) 一种镍基高温合金及其制备方法
CN103320722B (zh) 一种调质型高强度抗硫化氢石油管用钢及其制造方法
WO2019169549A1 (zh) 一种微合金化稀土铸钢
CN110468329B (zh) ZG-SY09MnCrNiMo RE钢及铸件制备方法
CN116657043A (zh) 一种低碱度胎圈钢丝用钢及其生产工艺
CN103602923B (zh) 一种斗齿的合金及其生产方法
CN112359281A (zh) 一种ZG17CrNi2MoSYI钢及铸件制备方法
CN116179967A (zh) 一种支重轮轮轴用材料及其制备方法
CN103215526A (zh) 一种离心铸造高碳高合金钢及其热处理方法
CN114635094B (zh) 一种阀体用马氏体不锈钢及其制备方法
CN107022713A (zh) 一种防腐耐磨铬铜合金铸铁及其制备
CN105112787A (zh) 一种球磨机用稀土铬钼钒合金钢球及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210212

RJ01 Rejection of invention patent application after publication