CN114318160A

CN114318160A - 一种稀土强化型索氏体矿用槽帮耐磨铸钢及其制造方法

Info

Publication number: CN114318160A
Application number: CN202111519204.2A
Authority: CN
Inventors: 穆润青; 胡登高; 李海; 付胜敏; 朱秀光; 李凤敏; 张彦斌; 明科宇; 宋晓涛; 李�诚; 苏振宁
Original assignee: China Coal Zhangjiakou Coal Mining Machinery Co Ltd
Current assignee: China Coal Zhangjiakou Coal Mining Machinery Co Ltd
Priority date: 2021-12-14
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2022-04-12

Abstract

一种稀土强化型索氏体矿用槽帮耐磨铸钢及其制造方法，属于铸造低合金钢技术领域。该耐磨槽帮铸钢化学组成按重量百分含量(wt.％)为C：0.25‑0.45；Mn：0.90‑1.80；Si：0.45‑1.35；Re：0.01‑0.03；S≤0.030；P≤0.030；余量为Fe和不可避免的杂质元素。该槽帮铸钢的制造工艺依次包括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、槽帮模铸、开箱、热处理。根据上述成分及工艺，矿用槽帮耐磨铸钢强度达1000MPa以上，耐磨性可达ZG30MnSiMo的1.5倍以上，且机加工性能和焊接性能优良，能够满足矿用刮板输送机中部槽的使用要求。

Description

一种稀土强化型索氏体矿用槽帮耐磨铸钢及其制造方法

技术领域

本发明属于铸造低合金钢技术领域，特别是提供了一种稀土强化型索氏体矿用槽帮耐磨铸钢及其制造方法，是一种具有优异耐磨性和加工性能的稀土强化型索氏体矿用槽帮耐磨铸钢。

背景技术

目前，煤矿用刮板输送机铸造槽帮使用的材料为ZG30MnSiMo，该材料铸造的槽帮在优越工况下或中、重型刮板输送机设备上能够满足使用要求，但随着近年来煤矿综采技术的高速发展，ZG30MnSiMo材料铸造的槽帮在使用时不断显露出它的不足，如：槽帮铲板不耐磨、槽帮上表面不耐磨等。ZG30MnSiMo铸造材料提高其耐磨性的主要方法是提高淬火硬度，然而，随着硬度的提高，该铸钢的加工性和韧性严重恶化，难以满足刮板输送机中部槽制造要求。如何在保证良好加工性和韧性的前提下大幅改善铸造槽帮的耐磨性，成为煤机制造行业亟待解决的关键技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土强化型索氏体矿用槽帮铸钢及其制造方法，解决了现有矿用槽帮铸钢ZG30MnSiMo不耐磨，难以满足刮板输送机中部槽制造要求的难题，本发明提供一种耐磨性可达ZG30MnSiMo的1.5倍的一种超硬粒子增强型索氏体矿用槽帮钢。加入的稀土对钢液起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能。钢液纯净度的提高不仅能提高钢的疲劳寿命，同时经细化组织提高材料性能和耐磨性能。

本发明的耐磨槽帮铸钢化学组成按重量百分含量(wt.％)为C：0.25-0.45；Mn：0.90-1.80；Si：0.45-1.35；Re：0.01-0.03； S≤0.030；P≤0.030；余量为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明各元素的作用及配比依据如下：

碳：提高钢的淬透性，具有强烈的固溶强化作用，显著提高马氏体钢的强度和硬度。为兼顾材料的强度和焊接性能，本发明钢控制碳含量为0.25-0.45％。

硅：钢中脱氧元素之一，同时具有一定的固溶强化作用，但过量的硅对钢的韧性及焊接性能不利。综合考虑，本发明钢硅含量范围为0.45-1.35wt.％。

锰：明显提高钢的淬透性，同时具有一定的固溶强化作用。但锰含量较高时，其在铸坯中的偏析倾向增加，钢的回火脆性敏感性增大，另外对焊接性能不利。本发明钢锰含量范围为0.90-1.80wt.％。

磷、硫作为杂质元素严重损害钢的韧塑性，含量分别控制在S≤0.030wt.％，P≤0.030wt.％。

稀土：加入钢中，能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能。本发明钢稀土含量范围为0.01-0.03wt.％。

本发明矿用槽帮铸钢的制造方法，工艺依次包括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、槽帮模铸、开箱、热处理。

矿用槽帮铸钢的热处理，包括淬火和回火，在工艺中控制的技术参数如下。

淬火加热温度为860～920℃，加热时间为60-120分钟，矿用槽帮铸钢加热后水淬至室温。过高的加热温度使奥氏体晶粒粗化，降低矿用槽帮铸钢的韧塑性；过低的加热温度则明显降低矿用槽帮铸钢的淬透性和矿用槽帮的心部硬度，影响耐磨性。

回火温度为380-450℃，保温时间30-180分钟，保温后水冷至室温。

通过上述工艺，该矿用槽帮铸钢的基体组织为索氏体，材料的屈服强度大于,900MPa，抗拉强度大于1000MPa，延伸率大于10％，室温冲击功大于30J，硬度HB310-350，机加工性能和焊接性能优良，能够满足矿用刮板输送机中部槽的使用要求。材料的耐磨粒磨损性能可达ZG30MnSiMo的1.5倍以上。

本发明突破了ZG30MnSiMo矿用槽帮铸钢通过提高硬度来改善耐磨性的技术思路，在硬度基本不变条件下，通过引入稀土进行提高金属纯净度、微合金化、细化组织等手段，有效解决了ZG30MnSiMo矿用槽帮铸钢耐磨性与加工性和焊接性的突出矛盾，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明稀土强化型索氏体矿用槽帮耐磨铸钢的光学微观组织。

具体实施方式：

实施例1：本发明的化学组成按重量百分含量为C：0.31；Si：0.74；Mn：1.19；Ti：0.022； S：0.030；P：0.020；Re:0.015；余量为Fe及不可避免的杂质。制造工艺：电弧炉冶炼，LF精炼，槽帮模铸，开箱，热处理。热处理工艺：奥氏体化温度880℃，保温时间1.5小时，水淬至室温，然后460℃回火2小时水冷至室温。材料力学性能：Rm：1163 MPa；Rel：1103 MPa；A：13.5%；Z：54%；KV2：42J。

实施例2：本发明的化学组成按重量百分含量为C：0.30；Si：0.53；Mn：0.98；Ti：0.049， S：0.02；P：0.015；Re：0.013余量为Fe及不可避免的杂质。制造工艺：电弧炉冶炼，LF精炼，槽帮模铸，开箱，热处理。热处理工艺：奥氏体化温度900℃，保温时间1.5小时，水淬至室温，然后380℃回火2小时水冷至室温。材料力学性能：Rm：1237 MPa；Rel：1159 MPa；A：10.5%；Z：31%；KV2：30J。

实施例3：本发明的化学组成按重量百分含量为C：0.32；Si：1.02；Mn：1.33； Ti：0.025； S：0.02；P：0.02；Re:0.028；余量为Fe及不可避免的杂质。制造工艺：电弧炉冶炼，LF精炼，槽帮模铸，开箱，热处理。热处理工艺：奥氏体化温度920℃，保温时间1.5小时，水淬至室温，然后430℃回火2小时水冷至室温。材料力学性能：Rm：1154 MPa；Rel：1101 MPa；A：14.0%；Z：53%；KV2：54J。

本发明实施例与ZG30MnSiMo矿用槽帮铸钢力学性能和耐磨性检测结果如表1所示。

表1 本发明实施例与ZG30MnSiMo矿用槽帮铸钢力学性能和耐磨性检测结果

Claims

1.一种稀土强化型索氏体矿用槽帮耐磨铸钢，其特征在于：采用转炉或电炉冶炼，化学组成按重量百分含量(wt.％)为C：0.25-0.45；Mn：0.90-1.80；Si：0.45-1.35；Re：0.01-0.03； S≤0.030；P≤0.030；余量为Fe和不可避免的杂质元素。

2.一种权利要求1所述的超硬粒子增强型索氏体矿用槽帮耐磨铸钢的制造方法，工艺依次包括：转炉或电炉冶炼、炉外精炼、槽帮模铸、开箱、热处理；其特征在于：

热处理工艺为：淬火加热温度为860～920℃，加热时间为60-120分钟，矿用槽帮铸钢加热后水淬至室温；回火温度为380-450℃，保温时间30-180分钟，保温后水冷至室温。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该矿用槽帮铸钢的基体组织为索氏体，强度达1000MPa以上，机加工性能和焊接性能优良，能够满足矿用刮板输送机中部槽的使用要求;材料的耐磨粒磨损性能可达ZG30MnSiMo的1.5倍以上。