一種耐磨高錳合金鋼的熔煉工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐磨高錳合金鋼的熔煉工藝，涉及高錳合金鋼的熔煉技術領域，本發明將熔煉爐抽真空后通入惰性氣體保護氣對合金進行熔煉，然后通過多步升溫保溫對合金進行純化、細化，這樣使得熔煉時無需使用損耗性試劑覆蓋劑，節約了能源，因此錳鐵燒損少，形成的氧化錳渣少；且高錳合金化學成分均勻，合金成型后的晶粒尺寸小，使得合金鋼兼具高硬度、高韌性和高強度，延長了耐磨合金鋼的使用壽命。
【專利說明】
一種耐磨高錳合金鋼的熔煉工藝
技術領域
[0001]本發明涉及高錳合金鋼的熔煉技術領域，具體涉及一種耐磨高錳合金鋼的熔煉工
-H-
O
【背景技術】
[0002]磨損是材料失效的三大形式之一，所造成的經濟損失十分顯著。根據工業的發展現狀，鑄造耐磨材料常用于沖擊磨料磨損、高應力碾壓磨料磨損、低應力沖刷磨料磨損、粘著磨損、高溫磨料磨損和腐蝕磨料磨損等工況，對耐磨材料的性能要求也表現為硬度高、強度高和韌性高，其中良好的硬韌性匹配結合最為行業青睞。
[0003]尚猛鋼系奧氏體耐磨鋼，其基體具有一般材料很難達到的尚塑尚初性，尚猛鋼鑄件經常被用作一些耐磨耐損耐沖擊的機械零部件。傳統的工藝對普通民用高錳鋼的熔煉和鑄造基本能滿足要求，民用高錳鋼鑄件都是在粗糙的環境中工作，如破碎機、履帶等，因而對鑄件的表面及內在缺陷要求不高。但在航空零件的制造中，使用上述工藝就難以鑄造出能滿足我國航空工業有關結構鋼熔模鑄件技術標準的要求，目測和熒光檢查時大多存在表面凹下缺陷、夾渣及裂紋現象，不能滿足高質量要求的航空零件使用要求。
[0004]分析出現上述現象的原因，在高錳鋼的熔煉中，鋼液中的自由氧與錳、鐵和碳元素結合生成氧化錳、氧化鐵和一氧化碳、二氧化碳氣體，氣體逸出鋼液，氧化鐵在1420 0C時即可溶解，Fe元素被鋼液中的C和Mn所取代還原，因而鋼液中的氧化物大都是氧化錳，氧化錳是一種密度大，分解溫度高(約1650°C)，不易清除的氧化渣，傳統工藝要求對鋼液要充分攪拌，必然會增加鋼液中的自由氧，而導致更多地氧化錳渣形成。眾所周知的是鋼液中的含渣量是影響鑄件質量的重要原因，因此盡可能的減少鋼液中氧化錳渣的含量是提高高錳鋼鑄件質量的有效途徑。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足，本發明提供了一種耐磨高錳合金鋼的熔煉工藝，降低了錳渣的含量，使得錳合金鋼兼具高硬度、高韌性和高強度，延長了耐磨合金鋼的使用壽命。
[0006]為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現:
[0007]—種高錳合金鋼的熔煉工藝，包括以下步驟:
[0008](I)將生鐵、廢鋼、鉬鐵、鎳鐵、釩鐵、錳鐵酸洗I?3min，然后用流水沖凈，晾干后置于坩禍中，然后將坩禍置于熔煉爐的感應圈中；
[0009](2)將熔煉爐抽真空，使得熔煉爐內的壓力為0.89?I.89Pa，然后通入惰性氣體；
[0010](3)將真空熔煉爐升溫至260?280°C預熱40?60min，調節熔煉爐的功率為65?75kW，將熔煉爐的溫度升至760?810°C，并保溫10?12min，再將熔煉爐的功率調節為95?100kW，將熔煉爐的溫度升至1020?1070°C，至爐料完全融化，加入鉻鐵靜置；
[0011](4)再將熔煉爐升溫至1580?1620°C，利用電磁攪拌使返回料合金中低熔點的雜質元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮，將部分夾雜物粘附到坩禍壁上，使鋼水得到凈化，再加入脫氧劑進行脫氧，然后扒渣、調整碳、鐵、錳、硅、鉬、鎳、釩、鉻、磷、硫的含量，然后加入孕育劑，靜置2?6min;
[0012](5)將熔液從熔煉爐中倒出，保留爐底20?25cm的熔液，繼續下一爐的熔煉生產。
[0013]優選的，所述高錳合金鋼的成分如下:碳1.05?1.23%、錳15.6?18.3%、硅2.5?3.4%、鉬0.2?0.5 %、鎳0.02?0.1 %、釩0.12?0.18 %、鉻 1.5?1.8%、磷〈0.03%、硫〈
0.03%，余量為鐵。
[0014]優選的，所述高錳合金鋼的成分如下:碳1.18?1.21%、錳16.5?17.2%、硅2.5?2.8%、鉬0.2?0.3%、鎳 0.05?0.08%、釩 0.14?0.16 %、鉻 1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈
0.03%，余量為鐵。
[0015]優選的，所述脫氧劑為硅鍶鋇合金，其按質量百分比計含S1: 55 %?65 %、Ca: 15 %?28%、Ba:12% ?25%。
[0016]優選的，所述坩禍為剛玉坩禍。
[0017]優選的，所述孕育劑為稀土元素RE中的一種或多種。
[0018]本發明的有益效果:本發明的高錳鋼熔煉方法，雖然錳鐵在爐內熔煉的時間較長，在惰性氣體的保護下，無需損耗性試劑覆蓋劑的使用，節約了能源，使錳鐵處在嚴格的與氧隔離狀態下，因此錳鐵反而比現有工藝燒損少，形成的氧化錳渣也少；同時，電磁攪拌實現了各合金元素之間的均勻融合，使高錳合金趨于均勻狀態，避免出現合金化學成分不均勻的現象，極大的降低了錳燒損現象，本發明的熔煉方法還降低了合金成型后的晶粒尺寸，使得合金鋼兼具高硬度、高韌性和高強度，延長了耐磨合金鋼的使用壽命。
【具體實施方式】
[0019]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0020]實施例1:
[0021]—種高錳合金鋼的熔煉工藝，包括以下步驟:
[0022](I)將生鐵、廢鋼、鉬鐵、鎳鐵、釩鐵、錳鐵酸洗I?3min，然后用流水沖凈，晾干后置于剛玉坩禍中，然后將剛玉坩禍置于熔煉爐的感應圈中；
[0023](2)將熔煉爐抽真空，使得熔煉爐內的壓力為1.89Pa，然后通入惰性氣體；
[0024](3)將真空熔煉爐升溫至270°C預熱60min，調節熔煉爐的功率為65kW，將熔煉爐的溫度升至7800C，并保溫10?12min，再將熔煉爐的功率調節為95?100kW，將熔煉爐的溫度升至1040 V，至爐料完全融化，加入鉻鐵靜置；
[0025](4)再將熔煉爐升溫至1620°C，利用電磁攪拌使返回料合金中低熔點的雜質元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮，將部分夾雜物粘附到坩禍壁上，使鋼水得到凈化，再加入硅鍶鋇合金(Si: 55%、Ca: 20%、Ba: 25% )進行脫氧，然后扒渣、調整成分至碳1.18?1.21%、錳16.5?17.2%、硅2.5?2.8%、鉬0.2?0.3%、鎳 0.05?0.08%、釩 0.14?
0.16%、鉻1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量為鐵，然后加入稀土金屬鈮，靜置2?6min；
[0026](5)將熔液從熔煉爐中倒出，保留爐底20?25cm的熔液，繼續下一爐的熔煉生產。
[0027]實施例2:
[0028]—種高錳合金鋼的熔煉工藝，包括以下步驟:
[0029](I)將生鐵、廢鋼、鉬鐵、鎳鐵、釩鐵、錳鐵酸洗I?3min，然后用流水沖凈，晾干后置于剛玉坩禍中，然后將剛玉坩禍置于熔煉爐的感應圈中；
[0030](2)將熔煉爐抽真空，使得熔煉爐內的壓力為1.2Pa，然后通入惰性氣體；
[0031](3)將真空熔煉爐升溫至2600°C預熱60min，調節熔煉爐的功率為75kW，將熔煉爐的溫度升至810°C，并保溫10?12min，再將熔煉爐的功率調節為95?100kW，將熔煉爐的溫度升至1020 V，至爐料完全融化，加入鉻鐵靜置；
[0032](4)再將熔煉爐升溫至1620°C，利用電磁攪拌使返回料合金中低熔點的雜質元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮，將部分夾雜物粘附到坩禍壁上，使鋼水得到凈化，再加入硅鍶鋇合金(S1: 65%、Ca: 23%、Ba: 12%)進行脫氧，然后扒渣、調整成分至碳1.05?I.18%、錳17.5?18.3%、硅2.5?2.8%、鉬0.32?0.5%、鎳0.02?0.05%、釩0.12?
0.16%、鉻1.5?1.7%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量為鐵，然后加入孕育劑，靜置2?6min;
[0033](5)將熔液從熔煉爐中倒出，保留爐底20?25cm的熔液，繼續下一爐的熔煉生產。
[0034]實施例3:
[0035]—種高錳合金鋼的熔煉工藝，包括以下步驟:
[0036](I)將生鐵、廢鋼、鉬鐵、鎳鐵、釩鐵、錳鐵酸洗I?3min，然后用流水沖凈，晾干后置于剛玉坩禍中，然后將剛玉坩禍置于熔煉爐的感應圈中；
[0037](2)將熔煉爐抽真空，使得熔煉爐內的壓力為0.89Pa，然后通入惰性氣體；
[0038](3)將真空熔煉爐升溫至280°C預熱40min，調節熔煉爐的功率為70kW，將熔煉爐的溫度升至7600C，并保溫10?12min，再將熔煉爐的功率調節為95?100kW，將熔煉爐的溫度升至1070 V，至爐料完全融化，加入鉻鐵靜置；
[0039](4)再將熔煉爐升溫至1580°C，利用電磁攪拌使返回料合金中低熔點的雜質元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮，將部分夾雜物粘附到坩禍壁上，使鋼水得到凈化，再加入硅鍶鋇合金(S1: 65%、Ca: 15%、Ba: 20% )進行脫氧，然后扒渣、調整成分至碳1.15?1.23%、錳 15.6?17.2%、硅2.8?3.4%、鉬0.2?0.4%、鎳 0.08 ?0.1 %、釩 0.14?0.18%、鉻1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量為鐵，然后加入孕育劑，靜置2?6min;
[0040](5)將熔液從熔煉爐中倒出，保留爐底20?25cm的熔液，繼續下一爐的熔煉生產。
[0041]綜上，本發明實施例具有如下有益效果:本發明的高錳鋼熔煉方法，無需損耗性試劑覆蓋劑的使用，節約了能源，因此錳鐵燒損少，形成的氧化錳渣少;且高錳合金化學成分均勻，合金成型后的晶粒尺寸小，使得合金鋼兼具高硬度、高韌性和高強度，延長了耐磨合金鋼的使用壽命。
[0042]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0043]以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種高錳合金鋼的熔煉工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)將生鐵、廢鋼、鉬鐵、鎳鐵、釩鐵、錳鐵酸洗I?3min，然后用流水沖凈，晾干后置于坩禍中，然后將坩禍置于熔煉爐的感應圈中； (2)將熔煉爐抽真空，使得熔煉爐內的壓力為0.89?I.89Pa，然后通入惰性氣體； (3)將真空熔煉爐升溫至260?280°C預熱40?60min，調節熔煉爐的功率為65?75kW，將熔煉爐的溫度升至760?810°C，并保溫10?12min，再將熔煉爐的功率調節為95?100kW，將熔煉爐的溫度升至1020?1070 0C，至爐料完全融化，加入鉻鐵靜置； (4)再將熔煉爐升溫至1580?1620°C，利用電磁攪拌使返回料合金中低熔點的雜質元素及低密度的夾雜物能夠充分上浮，將部分夾雜物粘附到坩禍壁上，使鋼水得到凈化，再加入脫氧劑進行脫氧，然后扒渣、調整碳、鐵、錳、硅、鉬、鎳、釩、鉻、磷、硫的含量，然后加入孕育劑，靜置2?6min; (5)將熔液從熔煉爐中倒出，保留爐底20?25cm的熔液，繼續下一爐的熔煉生產。2.如權利要求1所述的高錳合金鋼的熔煉工藝，其特征在于，所述高錳合金鋼的成分如下:碳1.05?1.23%、錳15.6?18.3%、硅2.5?3.4%、鉬0.2?0.5%、鎳0.02?0.1%、釩0.12?0.18%、鉻1.5?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量為鐵。3.如權利要求2所述的高錳合金鋼的熔煉工藝，其特征在于，所述高錳合金鋼的成分如下:碳1.18?1.21 %、錳 16.5?17.2%、硅2.5?2.8%、鉬0.2?0.3%、鎳0.05?0.08%、釩0.14?0.16%、鉻1.6?1.8%、磷〈0.03%、硫〈0.03%，余量為鐵。4.如權利要求3所述的高錳合金鋼的熔煉工藝，其特征在于，所述脫氧劑為硅鍶鋇合金，其按質量百分比計含S1:55%?65%、Ca: 15%?28%、Ba: 12%?25%。5.如權利要求4所述的高錳合金鋼的熔煉工藝，其特征在于，所述坩禍為剛玉坩禍。6.如權利要求5所述的高錳合金鋼的熔煉工藝，其特征在于，所述孕育劑為稀土元素RE中的一種或多種。
【文檔編號】C22C38/12GK106048387SQ201610517608
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月1日
【發明人】汪德發, 張聯合, 徐超, 湯新明, 翟建, 姚慶海
【申請人】寧國市開源電力耐磨材料有限公司