CN115522123A - 一种整体铸造重型链条用高强韧耐磨低合金铸钢及其制备方法 - Google Patents

一种整体铸造重型链条用高强韧耐磨低合金铸钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种整体铸造重型链条用高强韧耐磨低合金铸钢及其制备方法。低合金铸钢元素组成为C 0.18～0.24％、Si 0.40～0.70％、Mn 0.40～1.20％、Ni 0.90～2.20％、Cr 0.90～1.20％、Mo 0.30～0.70％、P≤0.03％、S≤0.03％、碳当量CET<0.50％，余量为Fe及不可避免的杂质。将配料熔炼、精炼，所得精炼钢液首先进行浇注，得到单链节；单链节组合成整体，形成串铸链节铸型，精炼钢液串铸浇注成型，得到链条；链条进行淬火和回火处理，得到整体铸造重型链条。本发明采用整体铸造的方法制造重型链条，其工序简单、成本低，整体成型，每个链节无接口，安全性好，可焊性好，耐磨使用寿命长。

Description

一种整体铸造重型链条用高强韧耐磨低合金铸钢及其制备 方法
一、技术领域：
本发明属于金属材料成型技术领域，具体涉及一种整体铸造重型链条用高强韧耐磨低合金铸钢及其制备方法。
二、背景技术：
重型链条主要用作牵引、起重、输送等，在大型船舶锚链、在矿山、海运、煤炭等工业领域应用广泛。重型链条对材质的要求较高，需要同时具备高强、高韧及良好的耐磨性能，性能要求如下：抗拉强度≥1140Mpa，屈服强度≥1000Mpa，HBN≥350，延伸率≥10％，断面收缩率≥25％，-40℃V型缺口低温冲击≥27J，同时要求每个链节完整无焊接接头，内部外部缺陷，射线和磁粉探伤满足美国标准2级以上验收标准。
传统的链条制备方法是把单独的开口链环互相连接，以增加链条长度，然后进行焊接成为整体。这种方法对每节链环的焊接性能要求高、切割的焊口要一致性，焊后还需打磨焊接坡口等，制造工序极其繁琐、成本高昂。因此，寻找链条简单的制造方法，对降低链条成本、促进制造行业的可持续发展具有重要的意义。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题是：针对目前链条传统制备方法中存在的制备工序繁琐、生产成本高的问题，本发明提供一种整体铸造重型链条用高强韧耐磨低合金铸钢及其制备方法。本发明制备方法工序简单、成本低，整体成型，链节无接口，安全性好，耐磨使用寿命长。链条长度和链节数不受限制，可以制造超长链。
为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种整体铸造重型链条用高强韧耐磨低合金铸钢，以质量百分含量表示，所述低合金铸钢的元素组成为：C 0.18～0.24％、Si 0.40～0.70％、Mn 0.40～1.20％、Ni 0.90～2.20％、Cr 0.90～1.20％、Mo 0.30～0.70％、P≤0.03％、S≤0.03％、碳当量CET<0.50％，余量为Fe及不可避免的杂质。
另外，提供一种整体铸造重型链条的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
a、按照上述低合金铸钢的元素组成进行配料，将配料采用中频感应炉进行熔炼，熔炼温度为1620～1700℃、熔炼时间为40～70分钟，熔炼后进行扒渣、并加入占熔炼钢液质量0.1～0.4％的复合脱氧剂进行脱氧预处理，处理后得到熔炼钢液；
b、将步骤a所得熔炼钢液转入装有精炼渣的LF精炼包中，所述精炼渣的加入量占熔炼钢液质量的4～8％；然后在氩气搅拌、保护下进行精炼，精炼温度为1570～1630℃、精炼时间为40～70分钟，精炼后得到精炼钢液；
c、单链节采用酚醛树脂砂造型，一模多件，水平放置顶冒口、侧浇道，将步骤b所得精炼钢液进行浇注，钢液浇注温度控制为1550～1600℃，得到单链节；
d、采用组合芯将步骤c得到的单链条组合成整体，形成串铸链节铸型，水平放置顶冒口、侧浇道，将步骤b所得精炼钢液进行串铸浇注成型，得到整体链条；
e、将步骤d得到的链条进行淬火和回火处理，处理后得到整体铸造重型链条。
根据上述的整体铸造重型链条的制备方法，步骤b中所述精炼渣中成分及其重量百分含量分别为：CaO 40～50％、Al2O3 30～40％、MgO 3～5％、H2O≤0.5％；精炼渣的粒度为2～40mm。
根据上述的整体铸造重型链条的制备方法，步骤b中所述氩气的压力为0.15～0.3MPa。
根据上述的整体铸造重型链条的制备方法，步骤b所述精炼过程中，另外加入占熔炼钢液质量2～3％的石灰和0.5～2％的扩散脱氧剂造白渣，并添加占熔炼钢液质量2～3％的萤石(添加萤石使渣层有良好的流动性)；白渣保持时间为10～30min，精炼炉出站后进行喂直径Φ8mm、长50～70m铝丝和直径Φ8mm、长80～100m硅钙合金包芯线，取样分析合格，完成精炼。
根据上述的整体铸造重型链条的制备方法，步骤e中所述淬火温度为900～950℃，回火温度为450～500℃、保温时间为6～8小时。
本发明的积极有益效果：
1、本发明技术方案采用的高强韧耐磨低合金钢，其强韧性能和硬度高，低温性能好，铸造性能好，易于获得整体铸造高性能重型链条。
2、本发明技术方案采用整体铸造的方法制造重型链条，其操作工序简单、成本低，整体成型，链节无接口，安全性好，耐磨使用寿命长。
3、链条长度和链节数不受限制，可以制造超长链。
四、附图说明：
图1本发明制备所得重型链条的结构示意图。
五、具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明技术方案保护的范围。
实施例1：
本发明整体铸造重型链条用高强韧耐磨低合金铸钢，以质量百分含量表示，低合金铸钢的元素组成为：C 0.18～0.24％、Si 0.40～0.70％、Mn 0.40～1.20％、Ni 0.90～2.20％、Cr 0.90～1.20％、Mo 0.30～0.70％、P≤0.03％、S≤0.03％、碳当量CET<0.50％，余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例2：
利用本发明实施例1所述高强韧耐磨低合金铸钢整体铸造重型链条的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、按照实施例1所述高强韧耐磨低合金铸钢的元素组成进行配料，将配料采用中频感应炉进行熔炼，熔炼温度为1630℃、熔炼时间为50分钟，熔炼后进行扒渣、并加入占熔炼钢液质量0.2％的复合脱氧剂进行脱氧预处理；处理后得到熔炼钢液；
b、将步骤a所得熔炼钢液转入装有精炼渣的LF精炼包中，精炼渣的加入量占熔炼钢液质量的5％，所述精炼渣中的成分及其重量百分含量分别为：CaO 40～50％、Al2O3 30～40％、MgO 3～5％、H2O≤0.5％，精炼渣的粒度为2～40mm；然后在氩气搅拌、保护下进行精炼，氩气的压力为0.15～0.2MPa、精炼温度为1600℃、精炼时间为50分钟；精炼过程中另外加入占熔炼钢液质量3％的石灰和1.5％的扩散脱氧剂造白渣，并添加3％的萤石使渣层具有良好的流动性；白渣保持20min，精炼炉出站、然后进行喂直径Φ8mm、长50～70m铝丝和直径Φ8mm、长80～100m硅钙合金包芯线，取样分析，检测合格完成精炼，得到精炼钢液；
c、单链节采用酚醛树脂砂造型，一模多件，水平放置顶冒口、侧浇道，将步骤b所得精炼钢液进行浇注，钢液浇注温度控制在1580℃，得到单链节；
d、采用组合芯将步骤c得到的单链条组合成整体，形成串铸链节铸型，水平放置顶冒口、侧浇道，将步骤b所得精炼钢液进行串铸浇注成型，得到整体链条；
e、将步骤d得到的链条在930℃下进行淬火和在480℃下保温7小时进行回火处理，处理后得到整体铸造重型链条(所得重型链条的结构示意图详见附图1)。
该实施例制备所得重型链条经相关检测实验，得到如下相关性能数据：
1)将本实施例所得重型链条样品采用ASTM A370-19方法、在23℃下进行拉伸实验，其产品抗拉强度为1540MPa、屈服强度为1220MPa，伸长率为11％。
2)采用ASTM E10-18方法进行硬度实验，其产品平均布氏硬度为474HBW。
3)将本实施例所得重型链条样品采用ASTM A370-19方法、在-40℃下进行冲击实验，其样品的冲击吸收能量为36J。
实施例3：
利用本发明实施例1所述高强韧耐磨低合金铸钢整体铸造重型链条的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、按照实施例1所述高强韧耐磨低合金铸钢的元素组成进行配料，将配料采用中频感应炉进行熔炼，熔炼温度为1680℃、熔炼时间为45分钟，熔炼后进行扒渣、并加入占熔炼钢液质量0.3％的复合脱氧剂进行脱氧预处理；处理后得到熔炼钢液；
b、将步骤a所得熔炼钢液转入装有精炼渣的LF精炼包中，精炼渣的加入量占熔炼钢液质量的6％，所述精炼渣中的成分及其重量百分含量分别为：CaO 40～50％、Al2O3 30～40％、MgO 3～5％、H2O≤0.5％，精炼渣的粒度为2～40mm；然后在氩气搅拌、保护下进行精炼，氩气的压力为0.2～0.3MPa、精炼温度为1570℃、精炼时间为60分钟；精炼过程中另外加入占熔炼钢液质量2.5％的石灰和1.0％的扩散脱氧剂造白渣，并添加2.5％的萤石使渣层具有良好的流动性；白渣保持25min，精炼炉出站、然后进行喂直径Φ8mm、长50～70m铝丝和直径Φ8mm、长80～100m硅钙合金包芯线，取样分析，检测合格完成精炼，得到精炼钢液；
c、单链节采用酚醛树脂砂造型，一模多件，水平放置顶冒口、侧浇道，将步骤b所得精炼钢液进行浇注，钢液浇注温度控制在1550℃，得到单链节；
d、采用组合芯将步骤c得到的单链条组合成整体，形成串铸链节铸型，水平放置顶冒口、侧浇道，将步骤b所得精炼钢液进行串铸浇注成型，得到整体链条；
e、将步骤d得到的链条在950℃下进行淬火和在500℃下保温时间6小时进行回火处理，处理后得到整体铸造重型链条。
实施例4：
利用本发明实施例1所述高强韧耐磨低合金铸钢整体铸造重型链条的制备方法，该制备方法的详细步骤如下：
a、按照实施例1所述高强韧耐磨低合金铸钢的元素组成进行配料，将配料采用中频感应炉进行熔炼，熔炼温度为1620℃、熔炼时间为55分钟，熔炼后进行扒渣、并加入占熔炼钢液质量0.3％的复合脱氧剂进行脱氧预处理；处理后得到熔炼钢液；
b、将步骤a所得熔炼钢液转入装有精炼渣的LF精炼包中，精炼渣的加入量占熔炼钢液质量的5％，所述精炼渣中的成分及其重量百分含量分别为：CaO 40～50％、Al2O3 30～40％、MgO 3～5％、H2O≤0.5％，精炼渣的粒度为2～40mm；然后在氩气搅拌、保护下进行精炼，氩气的压力为0.15～0.2MPa、精炼温度为1630℃、精炼时间为40分钟；精炼过程中另外加入占熔炼钢液质量2％的石灰和2％的扩散脱氧剂造白渣，并添加2％的萤石使渣层具有良好的流动性；白渣保持20min，精炼炉出站、然后进行喂直径Φ8mm、长50～70m铝丝和直径Φ8mm、长80～100m硅钙合金包芯线，取样分析，检测合格完成精炼，得到精炼钢液；
c、单链节采用酚醛树脂砂造型，一模多件，水平放置顶冒口、侧浇道，将步骤b所得精炼钢液进行浇注，钢液浇注温度控制在1600℃，得到单链节；
d、采用组合芯将步骤c得到的单链条组合成整体，形成串铸链节铸型，水平放置顶冒口、侧浇道，将步骤b所得精炼钢液进行串铸浇注成型，得到整体链条；
e、将步骤d得到的链条在900℃下进行淬火和在450℃下保温时间为8小时进行回火处理，处理后得到整体铸造重型链条。

Claims (6)

1.一种整体铸造重型链条用高强韧耐磨低合金铸钢，其特征在于，以质量百分含量表示，所述低合金铸钢的元素组成为：C 0.18～0.24％、Si 0.40～0.70％、Mn 0.40～1.20％、Ni 0.90～2.20％、Cr 0.90～1.20％、Mo 0.30～0.70％、P≤0.03％、S≤0.03％、碳当量CET<0.50％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.一种整体铸造重型链条的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
a、按照权利要求1所述低合金铸钢的元素组成进行配料，将配料采用中频感应炉进行熔炼，熔炼温度为1620～1700℃、熔炼时间为40～70分钟，熔炼后进行扒渣、并加入占熔炼钢液质量0.1～0.4％的复合脱氧剂进行脱氧预处理，处理后得到熔炼钢液；
b、将步骤a所得熔炼钢液转入装有精炼渣的LF精炼包中，所述精炼渣的加入量占熔炼钢液质量的4～8％；然后在氩气搅拌、保护下进行精炼，精炼温度为1570～1630℃、精炼时间为40～70分钟，精炼后得到精炼钢液；
c、单链节采用酚醛树脂砂造型，一模多件，水平放置顶冒口、侧浇道，将步骤b所得精炼钢液进行浇注，钢液浇注温度控制为1550～1600℃，得到单链节；
d、采用组合芯将步骤c得到的单链条组合成整体，形成串铸链节铸型，水平放置顶冒口、侧浇道，将步骤b所得精炼钢液进行串铸浇注成型，得到整体链条；
e、将步骤d得到的链条进行淬火和回火处理，处理后得到整体铸造重型链条。
3.根据权利要求2所述的整体铸造重型链条的制备方法，其特征在于，步骤b中所述精炼渣中成分及其重量百分含量分别为：CaO 40～50％、Al2O3 30～40％、MgO 3～5％、H2O≤0.5％；精炼渣的粒度为2～40mm。
4.根据权利要求2所述的整体铸造重型链条的制备方法，其特征在于：步骤b中所述氩气的压力为0.15～0.3MPa。
5.根据权利要求2所述的整体铸造重型链条的制备方法，其特征在于：步骤b所述精炼过程中，另外加入占熔炼钢液质量2～3％的石灰和0.5～2％的扩散脱氧剂造白渣，并添加占熔炼钢液质量2～3％的萤石；白渣保持时间为10～30min，精炼炉出站后进行喂直径Φ8mm、长50～70m铝丝和直径Φ8mm、长80～100m硅钙合金包芯线，取样分析合格，完成精炼。
6.根据权利要求2所述的整体铸造重型链条的制备方法，其特征在于：步骤e中所述淬火温度为900～950℃，回火温度为450～500℃、保温时间为6～8小时。
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