CN117448685A - 一种耙齿齿冠用铸钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种耙齿齿冠用铸钢及其制备方法，所述耙齿齿冠用铸钢以重量百分比计，其组成为：碳(C)0.20％～0.34％，硅(Si)0.8％～1.6％，锰(Mn)0.3％～0.8％，铬(Cr)1.6％～2.4％，镍(Ni)1.6％～2.4％，钼(Mo)0.2％～0.6％，稀土金属(RE)0.18％～0.40％，余量为铁(Fe)和不可避免的杂质；通过对RE(稀土金属)含量的限制，使得其性能更加均衡；制备方法包括如下步骤：S1、制作白模；S2、按照权利要求1～4中所述耙齿齿冠用铸钢的配方，制备铸钢熔融液；S3、砂型铸造，浇铸熔融液，铸钢成型；S4、对步骤S3中成型的铸钢进行热处理，获得耙齿齿冠；本公开所述的制备方法，优化了制备工艺，使得按照上述组分及制备方法所制得的耙齿齿冠用铸钢性能均衡。

Description

一种耙齿齿冠用铸钢及其制备方法
技术领域
本公开涉及疏浚装备制造技术，具体涉及一种耙齿齿冠用铸钢及其制备方法。
背景技术
耙吸挖泥船是一种用于清淤、挖掘泥沙的特种船舶；通常是利用船体上的耙臂和耙头进行疏浚等工作，耙吸挖泥船的耙头通常由一组能够上下活动的耙齿，或者由多层耙齿构成；
耙齿，根据GB/T 39536～2020的定义，是指安装在耙头底部切削疏浚物的部件，通常由齿、齿座和固定销组成，而齿座通常包括齿根和齿冠，切削疏浚物的工作通常由齿冠完成；
根据GB/T 39536～2020的技术要求，齿的材料选择应选用抗拉强度不小于730MPa的低合金铸钢，应选用JB/T 5000.6要求的材料牌号ZG30NiCrMo；且齿进行热处理后，齿冠的硬度宜为48HRC～55HRC；HRC指的是洛氏硬度；
耙齿按照内部结构，可分为冲水型和普通型，冲水型是指内部设置有冲水通道的耙齿；普通型是指内部不设置冲水通道的耙齿；
在疏浚过程中，齿冠经常受高压水射流冲刷和水底泥沙冲刷因此产生损耗，同时齿冠在挖掘的过程中也会产生磨损，当齿冠材料表面的保护性膜被消耗后，会使齿冠材料中主要的铸钢材料暴露在水下，由于疏浚通常在河、近海或湖泊，上述环境下水的pH值可能是酸性，也可能是碱性，齿冠的材料长时间浸泡在酸性或碱性下，更加容易被腐蚀，腐蚀后的齿冠在疏浚过程中又更容易磨损，形成一个恶性循环；
现有技术中，符合GB/T 39536～2020技术要求且有较好性能的齿冠材料包括35CrMo、60Si2Mn和GCr15；
35CrMo是合金结构钢(合金调质钢)的规格编号，该钢材有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限；
35CrMo的化学成分中，碳含量为0.32～0.40，从理论上讲，板条马氏体的最大碳含量可达0.40，因此小于0.40的铸钢在淬火后理论上应得到全部的板条马氏体，但是由于铸造条件下的不平衡结晶，以及凝固过程的选分结晶，使钢的碳含量产生严重的枝晶偏析，使得35CrMo的硬度较低和耐磨性较差；进而导致使用该种钢材制作的齿冠环境适应性较差，在环境复杂的水域易损坏；同时由于耐磨性较差，使用寿命相对较短，需要频繁更换，因此成本相对较高。
60Si2Mn的化学成分中硅含量为1.50～2.00，硅元素的加入，提高了钢的屈服强度，但硅也强烈降低钢的导热性，促使晶粒粗化，进而影响其耐腐蚀性能和耐磨损性能。
GCr15的化学成分中铬含量为1.40～1.65，铬元素的加入，与碳和铁形成合金渗碳体和合金碳化物，能部分溶入固溶体中，强化基体，提高钢的淬透性和耐磨性，但是硬度提升所付出的代价则是韧性降低，即易折断，因此成本相对更高。
综上，现有技术的问题时：
现有的齿冠材料无法很好地平衡硬度、耐磨损能力、耐腐蚀能力和韧性等与齿冠寿命相关的参数。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的在于提供一种耙齿齿冠用铸钢及其制备方法，以解决现有齿冠材料无法平衡硬度、耐磨损能力、耐腐蚀能力和韧性等与齿冠寿命相关参数的问题。
本公开所述的一种耙齿齿冠用铸钢，以重量百分比计，其组成为：
碳(C)0.20％～0.34％，硅(Si)0.8％～1.6％，锰(Mn)0.3％～0.8％，铬(Cr)1.6％～2.4％，镍(Ni)1.6％～2.4％，钼(Mo)0.2％～0.6％，稀土金属(RE)0.18％～0.40％，余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。
优选地，所述的耙齿齿冠用铸钢以重量百分比计，其组成为：
碳(C)0.26％～0.34％，硅(Si)1.0％～1.4％，锰(Mn)0.3％～0.6％，铬(Cr)1.8％～2.2％，镍(Ni)1.8％～2.2％，钼(Mo)0.3％～0.5％，稀土金属(RE)0.20％～0.30％，余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。
优选地，所述的耙齿齿冠用铸钢，以重量百分比计，其组成为：
碳(C)0.32％，硅(Si)1.2％，锰(Mn)0.6％，铬(Cr)2.1％，镍(Ni)2.1％，钼(Mo)0.4％，稀土金属(RE)0.25％，余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。
优选地，所述的不可避免的杂志包括硫(S)和磷(P)；所述硫(S)的重量百分比含量小于等于0.03％，所述磷(P)的重量百分比含量小于等于0.03％。
本公开还提供一种如上所述耙齿齿冠用铸钢的制备方法，包括如下步骤：
S1、制作白模；
S2、按照权利要求1～4中所述耙齿齿冠用铸钢的配方，制备铸钢熔融液；
S3、砂型铸造，浇铸熔融液，铸钢成型；
S4、对步骤S3中成型的铸钢进行热处理，获得耙齿齿冠。
优选地，所述的白模包括模具主体和涂层，所述模具主体由苯乙烯和甲苯丙烯酸甲酯共聚而成，所述涂层所用的涂料包括耐火材料、粘结剂、悬浮剂、表面活性剂、触变剂和溶剂。
优选地，所述的苯乙烯和甲苯丙烯酸甲酯以质量比计，苯乙烯：甲苯丙烯酸甲酯为(20～60)：(40～80)；
所述涂料以质量百分比计，包括耐火材料40％～46％，粘接剂5.7％～6.6％，悬浮剂4.2％～4.4％，表面活性剂0.1％～0.5％，触变剂0.1％～0.5％和溶剂39％～45％；
所述耐火材料为铝土矿、锆砂和硅藻土中的一种或多种，所述粘接剂为糊精，所述悬浮剂包括累托石和钠基膨润土中的一种或多种，所述表面活性剂包括OP-21、石油磺酸盐和石油苯中的一种或多种，所述触变剂为聚乙烯醇，所述溶剂为水。
优选地，所述的步骤S2中，铸钢熔融液的制备包括：
S21、准备废钢和要添加的金属单质或合金；
S22、熔融废钢，形成钢水，熔融过程中加入铬钼合金和镍；
S23、一次脱氧，熔融至全部熔化；
S24、加入硅锰合金；
S25、二次脱氧，合金化，获得铸钢熔融液。
优选地，所述的步骤S3中，所述砂型铸造中填充材料为型砂或钢丸。
优选地，所述的步骤S4中，所述热处理包括以下步骤：
S41、将所述步骤S3中成型的耙齿齿冠用铸钢在880～900℃环境下保温油淬，时间为1小时；
S42、将完成所述步骤S41的耙齿齿冠用铸钢在550～650℃环境下回火，时间为2小时；获得耙齿齿冠；
或者，
S41、将所述步骤S3中成型的耙齿齿冠用铸钢在920～940℃环境下保温正火，时间为2～3小时；
S42、将完成所述步骤S41的耙齿齿冠用铸钢在880～900℃环境下保温油淬，时间为1小时；
S43、将完成所述步骤S421的耙齿齿冠用铸钢在550～650℃环境下回火，时间为2小时；获得耙齿齿冠。
本公开所述的一种耙齿齿冠用铸钢及其制备方法，其优点在于：
本公开所述的耙齿齿冠用铸钢，通过增加稀土金属(RE)并对铬(Cr)、硅(Si)和稀土金属(RE)的含量进行控制，使得本公开所述的耙齿齿冠用铸钢相比于现有用于耙齿齿冠的铸钢性能更优，兼顾了硬度、耐磨、耐腐蚀和韧性，更加均衡，进而使得耙齿齿冠在进行疏浚时，磨损速度较缓慢，因而延长了使用寿命，并保证耙齿齿冠在疏浚过程中更加高效。
具体实施方式
本公开所述的一种耙齿齿冠用铸钢，以重量百分比计，组成为：
碳(C)0.20％～0.34％，硅(Si)0.8％～1.6％，锰(Mn)0.3％～0.8％，铬(Cr)1.6％～2.4％，镍(Ni)1.6％～2.4％，钼(Mo)0.2％～0.6％，稀土金属(RE)0.18％～0.40％，余量为铁(Fe)和不可避免的杂质；其中，不可避免的杂志包括硫(S)和磷(P)；硫(S)的重量百分比含量小于等于0.03％，磷(P)的重量百分比含量小于等于0.03％。
进一步的，为了更好地说明本发明，下面通过实施例作进一步的举例说明。
实施例1
本公开实施例提供一种耙齿齿冠用铸钢，其组成为：
碳(C)0.32％，硅(Si)1.2％，锰(Mn)0.6％，铬(Cr)2.1％，镍(Ni)2.1％，钼(Mo)0.4％，稀土金属(RE)0.25％，余量为铁和不可避免的杂质。
上述耙齿齿冠用铸钢的制备方法如下：
S1、制作白模：
将苯乙烯和甲苯丙烯酸甲酯按照质量比40：60容器中，加入水溶解、添加相应引发剂，可以是甲基丙烯酸等，搅拌并加热使得苯乙烯和甲苯丙烯酸甲酯共聚，获得模具主体；再根据涂料配比制备涂料，将模具主体浸入涂料，取出后干燥处理，获得白模。
S2、制作铸钢熔融液：
S21、对准备称取的废钢和合金进行光谱分析，确定称取量，并按照确定的量称取废钢加入感应电炉中；
S22、加热至熔融，熔融过程中加入铬钼合金和镍铁合金；
S23、加入适量铝丝进行一次脱氧，继续加热至完全熔融；
S24、往钢水中加入硅锰合金，加热至1650℃，出；
S25、在浇包中加入适量铝丝和按照上述组分称取对应量稀土金属，将铸钢熔融液倒入浇包中，进行二次脱氧和RE(稀土金属)合金化，获得铸钢熔融液。
S3、砂型铸造：
将步骤S1中制作好的白模接至浇包的浇冒口处，填充型砂或者钢丸进行砂型铸造，优选使用港湾进行填充，浇铸铸钢熔融液，浇铸温度为1550℃，白模气化消失，铸钢成型。
S4、耙齿齿冠的制作：
S41、将所述步骤S3中成型的耙齿齿冠用铸钢在920～940℃环境下保温正火，时间为2～3小时；
S42、将完成所述步骤S41的耙齿齿冠用铸钢在880～900℃环境下保温油淬，时间为1小时；
S43、将完成所述步骤S42的耙齿齿冠用铸钢在550～650℃环境下回火，时间为2小时；获得耙齿齿冠。
实施例2
本公开实施例提供一种耙齿齿冠用铸钢，其组成为：
碳(C)0.32％，硅(Si)1.2％，锰(Mn)0.6％，铬(Cr)2.1％，镍(Ni)2.1％，钼(Mo)0.4％，稀土金属(RE)0.18％，余量为铁和不可避免的杂质。
上述耙齿齿冠用铸钢的制备方法与实施例1相同，在此不过多赘述。
实施例3
本公开实施例提供一种耙齿齿冠用铸钢，其组成为：
碳(C)0.32％，硅(Si)1.2％，锰(Mn)0.6％，铬(Cr)2.1％，镍(Ni)2.1％，钼(Mo)0.4％，稀土金属(RE)0.25％，余量为铁和不可避免的杂质。
上述耙齿齿冠用铸钢的制备方法与实施例1相似，不同之处在于步骤S4包括以下步骤：
S41、将步骤S3中成型的耙齿齿冠用铸钢在880～900℃环境下保温油淬，时间为1小时；
S42将完成所述步骤S41的耙齿齿冠用铸钢在550～650℃环境下回火，时间为2小时；获得耙齿齿冠。
对比例1
现有的35CrMo中碳低合金铸钢。
对比例2
现有的60Si2Mn铸钢。
对比例3
现有的GCr15高碳钢。
性能测试
对上述实施例1～3和对比例1～3按照GB/T 39536～2020相应规定采用洛氏硬度计对硬度进行测试，并且为了测试上述实施例以及对比例的耐磨性能和耐腐蚀性能，采用磨石机，测试耐磨损性能；采用电化学工作站，模拟海水环境进行电解加速测试耐腐蚀性能；
硬度测试
采用洛氏硬度计在每个实施例和对比例上各取五个点，测量计算平均值。
耐磨损性能测试
耐磨损性能采用磨石机进行测试，由于现有技术中耙齿大多采用冲水型耙齿，为模拟疏浚情况，在上述实施例和对比例进行耐磨损性能测试过程中，增加高压水枪在磨石机和铸钢接触面处进行冲击，实验时间为2小时。
耐腐蚀性能测试
耐腐蚀性能采用电化学工作站，并将实施例或对比例作为电解池的阳极，进行电化学测试，测试时间为2小时，测试结束分离铁锈，称重记录。
根据上述三种测试，硬度以洛氏硬度计测试结果所计算的平均值做对比，耐磨损性能和耐腐蚀性能以对比例1作为基准材料，其相对磨损量和相对腐蚀量为1，测试结果如表1所示：
表1各实施例和对比例的材料性能测试结果
根据表1可知,实施例1和实施例2在制备方法相同，稀土金属(RE)含量不同导致在硬度、相对磨损量、相对腐蚀量上存在一定差距，实施例1在相对磨损量和相对腐蚀量上的表现较为均衡，而实施例2硬度相比实施例1较高；
实施例1～3的硬度均与对比例2相近，也均符合GB/T 39536～2020对于齿冠的硬度要求，且相比于对比例3硬度较低，一定程度上可以反映实施例1～3相对于对比例3不易折断；
实施例1～3的相对磨损量均与对比例3相近且均优于对比例2，代表实施例1～3的耐磨程度与对比例3相近，且实施例2和实施例3的相对磨损量相比于对比例3较好，可以证明实施例1～3在耐磨损性能上与对比例3相近。
实施例1～3的相对腐蚀量均优于对比例2和对比例3，且实施例1的相对腐蚀量最低，代表耐腐蚀性能最佳，实施例3次之，实施例2较弱。
实施例1与实施例2相比，在于RE(稀土金属)的含量存在区别，实施例1中RE(稀土金属)含量较高，而实施例2中RE(稀土金属)含量较低，实施例2的硬度和耐磨损性能优于实施例1；
实施例1与实施例3相比，在于制备方法上，实施例3减少了正火步骤，但实施例3的各项性能与实施例1相近；
根据上述结论，在实际应用中，制备本公开所述的耙齿齿冠用铸钢时，可以选择减少正火步骤以降低工艺复杂程度以及加快制备速度且按照本公开所述的耙齿齿冠用铸钢的组分以及制备方法所制备的耙齿齿冠用铸钢，在疏浚工程中作为耙齿齿冠性能均衡，硬度也符合GB/T 39536～2020对于齿冠的硬度要求，在耐磨损性能和耐腐蚀性能上也优于现有材料
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耙齿齿冠用铸钢，其特征在于，以重量百分比计，其组成为：
碳(C)0.20％～0.34％，硅(Si)0.8％～1.6％，锰(Mn)0.3％～0.8％，铬(Cr)1.6％～2.4％，镍(Ni)1.6％～2.4％，钼(Mo)0.2％～0.6％，稀土金属(RE)0.18％～0.40％，余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述耙齿齿冠用铸钢，其特征在于，以重量百分比计，其组成为：
碳(C)0.26％～0.34％，硅(Si)1.0％～1.4％，锰(Mn)0.3％～0.6％，铬(Cr)1.8％～2.2％，镍(Ni)1.8％～2.2％，钼(Mo)0.3％～0.5％，稀土金属(RE)0.20％～0.30％，余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述耙齿齿冠用铸钢，其特征在于，以重量百分比计，其组成为：
碳(C)0.32％，硅(Si)1.2％，锰(Mn)0.6％，铬(Cr)2.1％，镍(Ni)2.1％，钼(Mo)0.4％，稀土金属(RE)0.25％，余量为铁(Fe)和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1～3任一所述耙齿齿冠用铸钢，其特征在于，所述不可避免的杂志包括硫(S)和磷(P)；所述硫(S)的重量百分比含量小于等于0.03％，所述磷(P)的重量百分比含量小于等于0.03％。
5.一种如权利要求1～4所述耙齿齿冠用铸钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制作白模；
S2、按照权利要求1～4中所述耙齿齿冠用铸钢的配方，制备铸钢熔融液；
S3、砂型铸造，浇铸熔融液，铸钢成型；
S4、对步骤S3中成型的铸钢进行热处理，获得耙齿齿冠。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述白模包括模具主体和涂层，所述模具主体由苯乙烯和甲苯丙烯酸甲酯共聚而成，所述涂层所用的涂料包括耐火材料、粘结剂、悬浮剂、表面活性剂、触变剂和溶剂。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述苯乙烯和甲苯丙烯酸甲酯以质量比计，苯乙烯：甲苯丙烯酸甲酯为(20～60)：(40～80)；
所述涂料以质量百分比计，包括耐火材料40％～46％，粘接剂5.7％～6.6％，悬浮剂4.2％～4.4％，表面活性剂0.1％～0.5％，触变剂0.1％～0.5％和溶剂39％～45％；
所述耐火材料为铝土矿、锆砂和硅藻土中的一种或多种，所述粘接剂为糊精，所述悬浮剂包括累托石和钠基膨润土中的一种或多种，所述表面活性剂包括OP-21、石油磺酸盐和石油苯中的一种或多种，所述触变剂为聚乙烯醇，所述溶剂为水。
8.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，铸钢熔融液的制备包括：
S21、准备废钢和要添加的金属单质或合金；
S22、熔融废钢，形成钢水，熔融过程中加入铬钼合金和镍；
S23、一次脱氧，熔融至全部熔化；
S24、加入硅锰合金；
S25、二次脱氧，合金化，获得铸钢熔融液。
9.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述砂型铸造中填充材料为型砂或钢丸。
10.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述热处理包括以下步骤：
S41、将所述步骤S3中成型的耙齿齿冠用铸钢在880～900℃环境下保温油淬，时间为1小时；
S42、将完成所述步骤S41的耙齿齿冠用铸钢在550～650℃环境下回火，时间为2小时；获得耙齿齿冠；
或者，
S41、将所述步骤S3中成型的耙齿齿冠用铸钢在920～940℃环境下保温正火，时间为2～3小时；
S42、将完成所述步骤S41的耙齿齿冠用铸钢在880～900℃环境下保温油淬，时间为1小时；
S43、将完成所述步骤S421的耙齿齿冠用铸钢在550～650℃环境下回火，时间为2小时；获得耙齿齿冠。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4710244A (en) * 1984-04-03 1987-12-01 Hoesch Aktiengesellschaft Dredger teeth
CN101876030A (zh) * 2009-12-07 2010-11-03 三一重工股份有限公司 一种用于制造履带式起重机履带板的低合金钢及制备方法
CN101978088A (zh) * 2008-03-18 2011-02-16 尤迪霍尔姆斯有限责任公司 钢、制造钢坯件的方法和制造钢组件的方法
CN102140612A (zh) * 2011-02-23 2011-08-03 上海三一重机有限公司 多元合金铸钢斗齿及其生产工艺
CN102877008A (zh) * 2012-10-09 2013-01-16 西安交通大学 一种贝氏体耐磨铸钢的制备方法
US20150252457A1 (en) * 2012-08-09 2015-09-10 Compañía Electro Metalúrgica S.A. Method for producing molten steel having high wear resistance and steel having said characteristics
CN116287967A (zh) * 2022-09-07 2023-06-23 宁国东方碾磨材料股份有限公司 一种大型挖掘机铲齿用铸钢件及其制备工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4710244A (en) * 1984-04-03 1987-12-01 Hoesch Aktiengesellschaft Dredger teeth
CN101978088A (zh) * 2008-03-18 2011-02-16 尤迪霍尔姆斯有限责任公司 钢、制造钢坯件的方法和制造钢组件的方法
CN101876030A (zh) * 2009-12-07 2010-11-03 三一重工股份有限公司 一种用于制造履带式起重机履带板的低合金钢及制备方法
CN102140612A (zh) * 2011-02-23 2011-08-03 上海三一重机有限公司 多元合金铸钢斗齿及其生产工艺
US20150252457A1 (en) * 2012-08-09 2015-09-10 Compañía Electro Metalúrgica S.A. Method for producing molten steel having high wear resistance and steel having said characteristics
CN102877008A (zh) * 2012-10-09 2013-01-16 西安交通大学 一种贝氏体耐磨铸钢的制备方法
CN116287967A (zh) * 2022-09-07 2023-06-23 宁国东方碾磨材料股份有限公司 一种大型挖掘机铲齿用铸钢件及其制备工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国机械工程学会铸造分会 组编: "铸造手册 第5卷 铸造工艺 第4版", 31 May 2021, 机械工业出版社, pages: 89 - 93 *

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