CN112831715A - 一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法 - Google Patents

一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法，超高锰钢的化学成分按重量百分比计为C：1.0％～1.9％，Mn:26％～28％，Si:0.6％～1.0％，Cr:3.0％～4.0％，Mo：0.4％～0.6％，O≤0.0006％，S≤0.0035％，P≤0.025％，RE：0.03％～0.09％。本发明采用真空感应炉冶炼超高锰钢，在冶炼过程中加入稀土合金,并控制钢中的O、S及P含量，有效提高超高锰钢的纯净度。

Description

一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法
技术领域
本发明涉及高性能新材料和冶金技术领域，尤其涉及一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法。
背景技术
高锰钢作为耐磨材料被广泛应用于冶金、矿山、煤炭等机械设备中，对于高锰钢生产技术的研究也基本成熟。但随着现代工业的发展，传统的高锰钢已经无法满足日益严苛的工业需求，相比之下，超高锰钢的初始硬度相对较高，且铸件不会出现早期断裂问题，因此超高锰钢的使用寿命长、性价比高。
超高锰钢钢液的纯净度是决定其铸锭质量的主要因素，钢中的杂质元素及其危害如下：
(1)O的危害：钢中O会使钢在凝固过程中析出大量氧化物，氧化物会富集于奥氏体晶界，成为钢在使用或加工过程中的开裂点，从而降低钢的塑性、冲击韧性等加工性能。O含量增加还会使降低材料的耐腐蚀性能，高温条件下O还会导致钢的热脆现象。
(2)S的危害：S会使钢的热加工性能变差，造成“热脆”现象，尤其当O含量较高时，S和O的协同作用会加剧热脆的发生。S作为铸锭中偏析最为严重的元素，会增加连铸坯的内裂纹倾向。
(3)P的危害：钢中的P含量过高会使钢发生“冷脆”，降低塑韧性以及抗热裂纹性能等。
公开号为CN 105648353 A的中国专利申请公开了“一种耐磨耐冲击高锰钢及其制备方法”，其在高锰钢原有成分基础上添加了W，Cu，RE等合金元素，采用高温电熔炉进行熔炼，并添加了精炼剂。该方法添加合金元素过多，并且所加入的精炼剂含KCl、Na2CO3等15种组分，精炼剂可能会卷入钢液，不可避免的影响钢液质量。公告号为CN 105779889 B的中国发明专利公开了“一种含钨钛高锰钢及其制备方法”，其选用W，Ti等昂贵合金化元素，且脱P效果欠佳，同时并未明确记载冶炼过程的具体步骤。
因此，提高超高锰钢冶炼水平，进一步提升冶金质量是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法，采用真空感应炉冶炼超高锰钢，在冶炼过程中加入稀土合金,并控制钢中的O、S及P含量，有效提高超高锰钢的纯净度。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法，超高锰钢的化学成分按重量百分比计为C：1.0％～1.9％，Mn:26％～28％，Si:0.6％～1.0％，Cr:3.0％～4.0％，Mo：0.4％～0.6％，O≤0.0006％，S≤0.0035％，P≤0.025％，RE：0.03％～0.09％；所述超高锰钢在真空感应炉中冶炼，冶炼过程如下：
1)冶炼原料包括纯铁、C、Cr、SiBa、Mn、Mo及稀土合金；冶炼时先加入纯铁、Cr、Mo、占原料C总量65％～75％的C；冶炼过程中再依次加入SiBa、剩余C、Mn、稀土合金；
2)启动真空泵，给电升温，保持真空度≤5Pa；
3)开始熔化后，真空感应炉内通入氩气；熔清后，加入SiBa合金；
4)7～10min后，加入剩余C；
5)再次启动真空泵，将真空度降至1Pa以内；
6)再次通入氩气，加入Mn；
7)3～5min后测温，控制温度在1550℃～1580℃，加入稀土合金；
8)1～2min后进行浇注。
所述稀土合金为La-Ce合金。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用真空条件下冶炼超高锰钢，有效防止Mn元素的强氧化，提高收得率。
2)在氩气保护下加入SiBa合金,其与钢水中的Mn、Fe等氧化物形成低熔点夹杂物并上浮排除。
3)出钢前加入混合稀土合金，有效降低钢中的O、S及P含量，显著提高超高锰钢的纯净度。
具体实施方式
本发明是一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法，超高锰钢的化学成分按重量百分比计为C：1.0％～1.9％，Mn:26％～28％，Si:0.6％～1.0％，Cr:3.0％～4.0％，Mo：0.4％～0.6％，O≤0.0006％，S≤0.0035％，P≤0.025％，RE：0.03％～0.09％；所述超高锰钢在真空感应炉中冶炼，冶炼过程如下：
1)冶炼原料包括纯铁、C、Cr、SiBa、Mn、Mo及稀土合金；冶炼时先加入纯铁、Cr、Mo、占原料C总量65％～75％的C；冶炼过程中再依次加入SiBa、剩余C、Mn、稀土合金；
2)启动真空泵，给电升温，保持真空度≤5Pa；
3)开始熔化后，真空感应炉内通入氩气；熔清后，加入SiBa合金；
4)7～10min后，加入剩余C；
5)再次启动真空泵，将真空度降至1Pa以内；
6)再次通入氩气，加入Mn；
7)3～5min后测温，控制温度在1550℃～1580℃，加入稀土合金；
8)1～2min后进行浇注。
所述稀土合金为La-Ce合金。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【对比例】
超高锰钢的冶炼过程如下：
S1、装料：按照目标钢种成分，进行物料计算和原料称重。将纯铁、Cr、Mo、C(70％)置于坩埚中；剩余30％的C、Mn置于对应料仓中备用。
S2、启动真空泵，给电升温，真空度为5Pa；
S3、开始熔化后，炉内通入氩气
S4、10min后，加入料仓中的C；
S5、启动真空泵，真空度降至0.6Pa；
S6、再次通入氩气；加入料仓中的Mn；
S7、4min后测温，温度达到1562℃
S8、1.5min后进行浇注。
【实施例1】
超高锰钢的冶炼过程如下：
S1、装料：按照目标钢种成分，进行物料计算和原料称重。将纯铁、Cr、Mo、C(70％)置于坩埚中；将SiBa、剩余30％的C、Mn、稀土合金置于对应料仓中备用；
S2、启动真空泵，给电升温，真空度为4Pa；
S3、开始熔化后，向炉内通入氩气；熔清后，加入SiBa合金；
S4、10min后，加入料仓中的C；
S5、启动真空泵，真空度降至0.5Pa；
S6、再次通入氩气；加入料仓中的Mn；
S7、5min后测温，温度达到1578℃，加入稀土合金；
S8、1.5min后进行浇注。
【实施例2】
超高锰钢的冶炼过程如下：
S1、装料：按照目标钢种成分，进行物料计算和原料称重。将纯铁、Cr、Mo、C(70％)置于坩埚中；将SiBa、剩余30％的C、Mn、稀土合金置于对应料仓中备用；
S2、启动真空泵，给电升温，真空度为5Pa；
S3、开始熔化后，向炉内通入氩气；熔清后，加入SiBa合金；
S4、10min后，加入料仓中的C；
S5、启动真空泵，不断降低真空度，至0.8Pa；
S6、再次通入氩气；加入料仓中的Mn；
S7、4min后测温，温度达到1566℃，加入稀土合金；
S8、2min后进行浇注。
【实施例3】
超高锰钢的冶炼过程如下：
S1、装料：按照目标钢种成分，进行物料计算和原料称重。将纯铁、Cr、Mo、C(70％)置于坩埚中；将SiBa、剩余30％的C、Mn、稀土合金置于对应料仓中备用；
S2、启动真空泵，给电升温，真空度为3Pa；
S3、开始熔化后，向炉内通入氩气；熔清后，加入SiBa合金；
S4、10min后，加入料仓中的C；
S5、启动真空泵，不断降低真空度，至0.6Pa；
S6、再次通入氩气；加入料仓中的Mn；
S7、3.5min后测温，温度达到1552℃，加入稀土合金；
S8、1.2min后进行浇注。
上述对比例及实施例1-3冶炼的超高锰钢的化学成分如表1所示；
表1超高锰钢的化学成分(wt％)
C Mn Si Cr Mo RE O S P
对比例 1.32 27.3 0.71 3.5 0.45 0 0.00085 0.0063 0.052
实施例1 1.14 26.2 0.65 3.1 0.42 0.032 0.00058 0.0033 0.024
实施例2 1.52 27.1 0.82 3.7 0.49 0.064 0.00036 0.0027 0.022
实施例3 1.85 28.8 0.98 3.9 0.57 0.088 0.00023 0.0025 0.019
对比例与实施例1-3的区别为：对比例中仅采用真空C脱氧，不添加SiBa合金和稀土合金。
从表1的超高锰钢化学成分可以看出，实施例1-3添加SiBa合金和稀土合金以后，超高锰钢中O含量由0.00085％降至0.00023％～0.00058％，S含量由0.0063％降至0.0025％～0.0033％，P含量由0.052％降至0.019％～0.024％。即O、S、P含量均大幅度降低，显著改善了冶金质量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法，其特征在于，超高锰钢的化学成分按重量百分比计为C：1.0％～1.9％，Mn:26％～28％，Si:0.6％～1.0％，Cr:3.0％～4.0％，Mo：0.4％～0.6％，O≤0.0006％，S≤0.0035％，P≤0.025％，RE：0.03％～0.09％；所述超高锰钢在真空感应炉中冶炼，冶炼过程如下：
1)冶炼原料包括纯铁、C、Cr、SiBa、Mn、Mo及稀土合金；冶炼时先加入纯铁、Cr、Mo、占原料C总量65％～75％的C；冶炼过程中再依次加入SiBa、剩余C、Mn、稀土合金；
2)启动真空泵，给电升温，保持真空度≤5Pa；
3)开始熔化后，真空感应炉内通入氩气；熔清后，加入SiBa合金；
4)7～10min后，加入剩余C；
5)再次启动真空泵，将真空度降至1Pa以内；
6)再次通入氩气，加入Mn；
7)3～5min后测温，控制温度在1550℃～1580℃，加入稀土合金；
8)1～2min后进行浇注。
2.根据权利要求1所述的一种含稀土超高纯净度的超高锰钢冶炼方法，其特征在于，所述稀土合金为La-Ce合金。
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