CN114959479B - 一种稀土耐磨合金钢棒用钢及其生产方法 - Google Patents

一种稀土耐磨合金钢棒用钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种稀土耐磨合金钢棒用钢及其生产方法，其中稀土耐磨合金钢棒用钢的化学成分按照质量百分比计为：C 0.40‑0.44％、Si 0.20‑0.35％、Mn 0.65‑0.75％、P≤0.020％、S≤0.020％、Al≤0.015‑0.030％、Cr 1.00‑1.15％、Mo 0.18‑0.22％、RE 8‑25ppm、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。稀土耐磨合金钢棒用钢在热处理后的力学性能满足：常温冲击功为94J以上，布氏硬度为212HB以上，抗拉强度为1195MPa以上，屈服强度为935MPa以上。

Description

一种稀土耐磨合金钢棒用钢及其生产方法
技术领域
本发明属于轧钢技术领域，具体涉及一种稀土耐磨合金钢棒用钢及其生产方法。
背景技术
耐磨钢棒又称作研磨机用耐磨介质，广泛应用于冶金矿山、水泥建材、火力发电、烟气脱硫、磁性材料、化工、水煤浆、球团矿、矿渣、超细粉、粉煤灰、碳酸钙、石英砂等行业球磨机。它是一种消耗品，主要用途是研磨物料，使物料研磨得更细，以达到使用标准。
耐磨钢棒作为棒磨机中的研磨介质，在服役过程中，规则排列的磨棒以泻落的方式工作，通过磨棒自建的冲击、碾压，使位于间隙中的矿物研磨至合格粒级，同时磨棒受到矿物的磨损，不断损耗，尺寸变小，小于一定尺寸后被抽出磨机。在实际棒磨机运转过程中，磨棒不断收到冲击作用，其韧性不足时易发生断棒事故。一旦发生断棒，磨机内其他磨棒的规则排列受到破坏，引发乱棒而导致更多的断棒，因此断棒的发生不仅严重影响磨矿效率，还会造成设备的损坏，导致停车，严重影响矿山的正常生产运行。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明一个方面提供一种稀土耐磨合金钢棒用钢，其化学成分按照质量百分比计为：C 0.40-0.44％、Si 0.20-0.35％、Mn 0.65-0.75％、P≤0.020％、S≤0.020％、Al≤0.015-0.030％、Cr 1.00-1.15％、Mo 0.18-0.22％、RE 8-25ppm、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％，[H]≤2.0ppm；[O]≤20ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。
在一些实施方式中，所述稀土耐磨合金钢棒用钢在热处理后的力学性能满足：常温冲击功为94J以上，布氏硬度为212HB以上，抗拉强度为1195MPa以上，屈服强度为935MPa以上，断后伸长率为13.5％以上。
在一些实施方式中，所述热处理的条件为：880±5℃油淬加560±5℃回火水淬。
本发明另一方面提供一种稀土耐磨合金钢棒用钢的生产方法，其包括以下工序：连铸、加热和轧制；其中：
所述连铸用钢样的化学成分按照质量百分比计为：C 0.40-0.44％、Si 0.20-0.35％、Mn 0.65-0.75％、P≤0.020％、S≤0.020％、Al≤0.015-0.030％、Cr 1.00-1.15％、Mo 0.18-0.22％、RE 8-25ppm、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述加热的制度为：预热段750-860℃，预热时间≥45min；加热I段1060-1160℃，加热II段1150-1220℃，加热时间≥105min；均热段1140-1200℃，均热时间≥45min；
所述轧制的工艺为：加热后的连铸坯采用Ф850开坯机和Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制工艺，其中Ф850开坯机的开轧温度控制在1040-1110℃，Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组的开轧温度控制在1010-1050℃，终轧温度控制在870-910℃，冷床采用密排方式，并保证≥500℃以上入缓冷坑缓冷。
在一些实施方式中，所述轧制的工艺中，保证入缓冷坑缓冷的温度为520-630℃。
基于以上技术方案提供的稀土耐磨合金钢棒用钢在热处理后的力学性能满足：常温冲击功为94J以上，布氏硬度为212HB以上，抗拉强度为1195MPa以上，屈服强度为935MPa以上，断后伸长率为13.5％以上，因此具有优良的综合力学性能，且热处理后的硬度较高，因此可以降低合金钢棒的磨损，有利于延长其使用寿命。本发明提供的稀土耐磨合金钢棒用钢的生产方法中，通过控制合理的轧制工艺条件，可以获得具有优良的综合力学性能的稀土耐磨合金钢棒用钢，有利于降低该合金钢棒的磨损，从而延长其使用寿命。
具体实施方式
本发明旨在提供一种综合性能优良的稀土耐磨合金钢棒用钢及其生产方法，具体地：
所述稀土耐磨合金钢棒用钢的化学成分按照质量百分比计为：C 0.40-0.44％、Si0.20-0.35％、Mn 0.65-0.75％、P≤0.020％、S≤0.020％、Al≤0.015-0.030％、Cr 1.00-1.15％、Mo 0.18-0.22％、RE 8-25ppm、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。该稀土耐磨合金钢棒用钢在热处理后的力学性能满足：常温冲击功为94J以上，布氏硬度为212HB以上，抗拉强度为1195MPa以上，屈服强度为935MPa以上，断后伸长率为13.5％以上。
所述稀土耐磨合金钢棒用钢的生产方法包括以下工序：连铸、加热和轧制；其中：
所述连铸用钢样的化学成分按照质量百分比计为：C 0.40-0.44％、Si 0.20-0.35％、Mn 0.65-0.75％、P≤0.020％、S≤0.020％、Al≤0.015-0.030％、Cr 1.00-1.15％、Mo 0.18-0.22％、RE 8-25ppm、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述加热的制度为：预热段750-860℃，预热时间≥45min；加热I段1060-1160℃，加热II段1150-1220℃，加热时间≥105min；均热段1140-1200℃，均热时间≥45min；
所述轧制的工艺为：加热后的连铸坯采用Ф850开坯机和Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制工艺，其中Ф850开坯机的开轧温度控制在1040-1110℃，Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组的开轧温度控制在1010-1050℃，终轧温度控制在870-910℃，冷床采用密排方式，并保证≥500℃以上(例如520-630℃)入缓冷坑缓冷，保证缓冷后热轧硬度≤250HB。
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的内容有任何限制。
实施例1
该实施例生产稀土耐磨合金钢棒用钢，工艺具体包括：冶炼—连铸—加热—轧制，具体为：
(1)冶炼工序：具体包括以下工艺步骤：高炉铁水—铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—RH真空处理；其中转炉出钢过程进行合金化调整成分；LF精炼进行合金元素微调；VD真空脱气处理真空度25Pa、脱气时间13min，VD真空脱气处理后喂入纯铝丝；
(2)连铸工序：连铸用钢样的化学成分组成及其质量百分含量为：C 0.40-0.44％、Si 0.20-0.35％、Mn 0.65-0.75％、P≤0.020％、S≤0.020％、Al≤0.015-0.030％、Cr1.00-1.15％、Mo 0.18-0.22％、RE 8-25ppm、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm，其余为Fe和不可避免的杂质；连铸坯采用缓冷工艺，缓冷时间24h；
(3)加热工序：连铸坯的加热制度为：预热段750-860℃，预热时间≥45min；加热I段1060-1160℃，加热II段1150-1220℃，加热时间≥105min；均热段1140-1200℃，均热时间≥45min；加热段采用缓慢加热，禁止过烧或者过热，保证连铸坯内外温度均匀；
(4)热轧工序：加热后的连铸坯采用Ф850开坯机和Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制工艺，具体的工艺参数如下表1所示。热轧圆钢缓冷48小时以上(保证≥500℃以上(可选为520-630℃)入缓冷坑缓冷)，热轧圆钢表面未发现表面裂纹等缺陷，完全满足生产技术协议要求，热轧硬度≤250HB，以利于锯切加工。
(5)性能检验：按GB/T 2975取纵向Φ25mm试样，热处理制度880±5℃油淬和560±5℃回火水淬，检验其力学性能具体如下表2所示，检验其冲击性能如下表3所示，检验其布氏硬度结果如下表4所示。
实施例2-3
实施例2-3按照实施例1的工艺步骤生产稀土耐磨合金钢棒用钢，不同之处在于：连铸坯的轧制工艺不同，具体的轧制工艺条件如下表1所示。实施例2-3所得稀土耐磨合金钢棒用钢的力学性能、冲击性能、布氏硬度检验结果分别如下表2、3和4所示。
对比例1-4
对比例1-4按照实施例1的工艺步骤生产稀土耐磨合金钢棒用钢，不同之处在于：连铸坯的轧制工艺不同，具体的轧制工艺条件如下表1所示。对比例1-4所得稀土耐磨合金钢棒用钢的冲击性能、布氏硬度检验结果分别如下表3和4所示。
表1：实施例1-3和对比例1-4的轧制工艺
表2：实施例1-3生产获得的稀土耐磨合金钢棒用钢的力学性能
表3：实施例1-3和对比例1-4生产获得的稀土耐磨合金钢棒用钢的冲击性能
表4：实施例1-3和对比例1-4生产获得的稀土耐磨合金钢棒用钢的布氏硬度
由以上表3和表4记载的检测结果可知，生产稀土耐磨合金钢棒用钢的轧制工艺对稀土耐磨合金钢棒用钢的热处理后冲击性能和布氏硬度均有明显影响。相对于对比例1-4的轧制工艺，实施例1-3的轧制工艺获得的稀土耐磨合金钢棒用钢均具有显著更高的热处理后冲击性能(常温冲击功在94J以上，而对比例1-4最高仅为91.5J，最低只有86.4J)和更高的布氏硬度(212HB以上，而对比例1-4最高仅为208HB，最低仅有201HB)，这有利于降低合金钢棒的磨损，并同时提高其抗冲击的能力。由以上表2记载的结果也可知，本发明生产获得的稀土耐磨合金钢棒用钢具有良好的力学性能(抗拉强度为1195MPa以上，屈服强度为935MPa以上，断后延伸率为13.5％以上)，因此具有优良的综合力学性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种稀土耐磨合金钢棒用钢，其特征在于，所述稀土耐磨合金钢棒用钢的化学成分按照质量百分比计为：C 0.40-0.44%、Si 0.20-0.35%、Mn 0.65-0.75%、P≤0.020%、S≤0.020%、Al≤0.015-0.030%、Cr 1.00-1.15%、Mo 0. 18-0.22%、RE 8-25ppm、Cu≤0.30%、Ni≤0.30%，[H]≤2.0ppm；[O]≤20ppm，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述稀土耐磨合金钢棒用钢在热处理后的力学性能满足：常温冲击功为94J以上，布氏硬度为212 HB以上，抗拉强度为1195 MPa以上，屈服强度为935 MPa以上，断后伸长率为13.5%以上；
所述稀土耐磨合金钢棒用钢的生产方法包括以下工序：连铸、加热和轧制；其中：
所述连铸用钢样的化学成分按照质量百分比计为：C 0.40-0.44%、Si 0.20-0.35%、Mn0.65-0.75%、P≤0.020%、S≤0.020%、Al≤0.015-0.030%、Cr 1.00-1.15%、Mo 0.18-0.22%、RE 8-25ppm、Cu≤0.30%、Ni≤0.30%、[H]≤2.0ppm、[O]≤20ppm，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述加热的制度为：预热段750-860℃，预热时间≥45 min；加热I段1060-1160℃，加热II段1150-1220℃，加热时间≥105 min；均热段1140-1200℃，均热时间≥45min；
所述轧制的工艺为：加热后的连铸坯采用Ф850开坯机和Ф700mm×3＋Ф550mm×4连轧机组轧制工艺，其中Ф850开坯机的开轧温度控制在1040-1110℃，Ф700mm×3＋Ф550mm×4连轧机组的开轧温度控制在1010-1050℃，终轧温度控制在870-910℃，冷床采用密排方式，并保证≥500℃以上入缓冷坑缓冷。
2.根据权利要求1所述的稀土耐磨合金钢棒用钢，其特征在于，所述热处理的条件为：880±5℃油淬加560±5℃回火水淬。
3.根据权利要求1所述的稀土耐磨合金钢棒用钢，其特征在于，所述轧制的工艺中，保证入缓冷坑缓冷的温度为520-630℃。
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