專利名稱：耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防磁材料的制備方法，具體為一種耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料的制備方法。
背景技術(shù)：
防磁材料在國內(nèi)被稱為高氮鉻錳不銹鋼，這種無磁不銹鋼最初是在七八十年代由國家鋼鐵研究總院與撫順特鋼聯(lián)合研制的。最初研制應(yīng)用于我們國家的鉆井技術(shù)。開發(fā)出的W1813N和N1310兩種無磁不銹鋼廣泛應(yīng)用于國內(nèi)無磁鉆鋌市場。由于在研制這種無磁鋼時(shí)，我們國家的鉆井技術(shù)非常落后，并沒有碰到比較復(fù)雜的井下環(huán)境(高溫、腐蝕環(huán)境)， 因此W1813N和W310的耐腐蝕性能極差，所以國產(chǎn)無磁不銹鋼鉆鋌在國際上由于耐蝕性差的原因，導(dǎo)致名聲不好。我國1975年將lCrl7Mn6Ni5N和lCrl8Mn8Ni5N納入國標(biāo)(GB)。研究發(fā)現(xiàn)CrMn系不銹鋼有很多不可多得的特性，如1、固溶處理后高的強(qiáng)度，2、冷加工高的硬化率、高的強(qiáng)化系數(shù)，3、無磁性(冷加工狀態(tài)下極低的導(dǎo)磁率)，4優(yōu)良的耐磨性，5較小的晶間腐蝕傾向。所以CrMn系不斷得到改良和創(chuàng)新，不斷開發(fā)出一系列新鋼種，這就形成CrMnN 不銹鋼與AISI300 (CrNi系)并列的AISI200 (CrMn系)不銹鋼。由于這些鋼種Mn含量都很高，大大增加鋼中N的溶解度，因此N含量都在0. 3-0. 4%，固溶處理后可得到完全奧氏體組織，而且十分穩(wěn)定，冷作后可得到無磁及較高的強(qiáng)度。目前國內(nèi)防磁材料在電磁攪拌過程應(yīng)用中，基本采用高的Ti、Ni、Cr、Mo合金， 昂貴的Ti、Ni、Cr、Mo合金造成應(yīng)用領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高漲。并且，材料應(yīng)用中分項(xiàng)性能指標(biāo)也有不能滿足現(xiàn)場需求的狀況，停機(jī)檢修更換組件影響產(chǎn)量，壽命有待進(jìn)一步提高。在生產(chǎn)現(xiàn)場連鑄無磁夾送輥的材料具體選取上，一般通用歐洲的材料標(biāo)準(zhǔn)。原設(shè)計(jì)材質(zhì)是 X5NiCrTi26-15 (西馬克)，屬于德國牌號。國內(nèi)對應(yīng)成份為0Crl5Ni25Ti2MoAlVB。該成分的主要特點(diǎn)是依靠添加大量的穩(wěn)定奧氏體化的元素Ni，來獲得單相的奧氏體鋼，使其具有較低的磁導(dǎo)率，形成的產(chǎn)品在變頻高磁場強(qiáng)度環(huán)境下，減少對穿越鑄坯的磁力線的屏蔽，以改善鑄坯等軸晶率。此材料總體上能完成設(shè)計(jì)意圖，但相對工況使用要求合金元素過量浪費(fèi)，價(jià)格昂貴。并且此材料相對強(qiáng)度設(shè)計(jì)較低，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品后，表現(xiàn)為屈服強(qiáng)度較低，使用過程極易發(fā)生撓曲變形；在硬度方面表現(xiàn)不理想，耐磨能力極差，使用中在磨粒磨損和粘著磨損狀態(tài)下，過早啃噬不能完成工藝要求。在焊接性能方面也不太好，熔敷過程中層間熔池反應(yīng)區(qū)氣體不宜上升，存留量較多，給后期修復(fù)帶來不便；另外，我們發(fā)現(xiàn)，材料在使用中受到冷卻水的侵蝕絕不容忽視，工廠所送噴淋冷卻水，通過前期的凈化水處理，大量藥品留存在冷卻水當(dāng)中，造成電導(dǎo)率極高，對材料的電化學(xué)腐蝕非常明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有防磁材料使用時(shí)存在強(qiáng)度和硬度較差、易腐蝕且成本較高的問題，提供了一種耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料的制備方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料的制備方法，是由以下重量百分比含量的原料組成7-10%Mn、ll-14%Cr、7-10%Ni、l-2%V、l-2%Si、 1-2%Μο、0. 5-l%Nb、0. l-l%Ti、0. 3-0. 4%C、余量為鋼料，制備方法采用如下步驟1)、電爐預(yù)熱后加入鋼料冶煉；2)、電爐中加入重量百分比含量原料7-10%Mn、ll-14%Cr、7-10%Ni、 1-2%V冶煉25-30分鐘；3)、接著在電爐中加入重量百分比含量原料H%Si、1_2%Μο、 0. 5-l%Nb、0. l-l%Ti、0. 3-0. 4%C冶煉；4)、取樣分析電爐中化學(xué)成分后進(jìn)行脫硫、磷、定碳， 控制碳的重量百分比含量為0. 3-0. 4% ；5)、電爐升溫冶煉后冷卻，接著重熔精煉去除雜質(zhì)后冷卻，控制硫、磷重量百分比含量小于等于3%。本發(fā)明中所取各種原料的組分和含量以及溫度和時(shí)間的控制都是經(jīng)過反復(fù)多次試驗(yàn)得出的，冶煉時(shí)間過長，會(huì)造成原料組分的散失， 冶煉時(shí)間過短，會(huì)造成原料各組成元素發(fā)生偏析現(xiàn)象。一種根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法制得的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料。耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料制備夾送輥的制備方法，1)、將耐高溫、耐磨損、 耐腐蝕防磁材料送入鍛造煤氣爐加熱至1150-1200°C，保溫30-40分鐘；2)、取出用鍛錘開鍛至溫度降至900°C，入爐加熱至1150-1200°C取出開鍛，反復(fù)操作至鍛造毛坯符合鍛造要求；3)、鍛造毛坯加入臺(tái)車爐加熱至1050-1100°C保溫40-45分鐘，隨爐空冷至常溫后進(jìn)行粗加工；4)、接著加熱至1120-1160°C保溫90-95分鐘后，在620_680°C的溫度下水冷10-16 小時(shí)，然后升溫至750-810°C保溫14-20小時(shí)后，空冷至常溫；5)、按設(shè)計(jì)要求精加工成品夾送輥。制備過程中，鍛造和熱處理溫度和時(shí)間的控制也是通過多次試驗(yàn)測得的，熱處理溫度和時(shí)間控制的過長、過短會(huì)導(dǎo)致晶粒疏散、不均勻，力學(xué)性能指標(biāo)下降。本發(fā)明克服了現(xiàn)有防磁材料使用時(shí)存在強(qiáng)度和硬度較差、易腐蝕且成本較高的問題，通過該制備方法制得的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料通過檢測得出磁導(dǎo)率達(dá)到1005 以內(nèi)，且力學(xué)性能中抗拉強(qiáng)度達(dá)到SOOMPa以上，屈服強(qiáng)度達(dá)到620MPa以上，布氏硬度大于等于^OHB,良好的性能可以使連鑄生產(chǎn)現(xiàn)場澆注不銹鋼及特殊鋼時(shí)減少中心偏析，減少粗大的柱狀晶，獲得等軸晶比大于等于65%的無心部裂紋的穩(wěn)定鑄坯，同時(shí)使用壽命的有效提高減少了停機(jī)下線的更換次數(shù)，單位時(shí)間內(nèi)固定能源消耗少，增加鑄坯產(chǎn)能，有效地提高了連鑄效率。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料的制備方法，是由以下重量百分比含量的原料組成 7%Mn、1 l%Cr、7%Ni、1%V、l%Si、1%Μο、0. 5%Nb、0. l%Ti、0. 3%C、余量為鋼料，制備方法采用如下步驟1)、電爐預(yù)熱后加入鋼料冶煉；2)、電爐中加入重量百分比含量原料7Mn、ll%Cr、 7%Ni、l%V冶煉25分鐘；3)、接著在電爐中加入重量百分比含量原料l%Si、l%Mo、0. 5%Nb、 0. l%Ti、0. 3%C冶煉；4)、取樣分析電爐中化學(xué)成分后進(jìn)行脫硫、磷、定碳，控制碳的重量百分比含量為0. 3% ；5)、電爐升溫冶煉后冷卻，接著重熔精煉去除雜質(zhì)后冷卻，控制硫、磷重量百分比含量為1%。一種根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法制得的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料；一種根據(jù)權(quán)利要求2所述耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料制備夾送輥的制備方法， 1)、將耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料送入鍛造煤氣爐加熱至1150°C，保溫30分鐘；2)、取出用鍛錘開鍛至溫度降至900°C，入爐加熱至1150°C取出開鍛，反復(fù)操作至鍛造毛坯符合鍛造要求；3)、鍛造毛坯加入臺(tái)車爐加熱至1050°C保溫40分鐘，隨爐空冷至常溫后進(jìn)行粗加工；4)、接著加熱至1120°C保溫90分鐘后，在620°C的溫度下水冷10小時(shí)，然后升溫至 750°C保溫14小時(shí)后，空冷至常溫；5)、按設(shè)計(jì)要求精加工成品夾送輥。具體實(shí)施過程中，采用3噸電爐預(yù)熱后加入鋼料在1400-1450°C冶煉45分鐘，取樣分析采用光譜分析儀分析，電爐升溫至1450-1500°C冶煉15-20分鐘后，天車提升鋼包將鋼水注入Φ300砂型模中冷卻， 調(diào)入電渣重熔結(jié)晶器中，在溫度1450-1510°C時(shí)保溫3小時(shí)，重熔精煉去除雜質(zhì)后冷卻8小時(shí)，從結(jié)晶器中取出Φ300錠芯；反復(fù)操作3次使鍛造毛坯尺寸達(dá)到0^60，鍛造比為4. 0， 粗加工是將鍛造毛坯兩端切頭，包總長度^OOmm,第二次樣品切片長度200mm，毛坯長度最終MOOmm，檢測合格后外徑尺寸控制在ΦΜ0-ΦΜ2πιπι之內(nèi)。實(shí)施例2
耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料的制備方法，是由以下重量百分比含量的原料組成 10%Mn、14%Cr、10%Ni、2%V、2%S i、2%Mo、1 %Nb、1 %T i、0. 4%C、余量為鋼料，制備方法采用如下步驟1)、電爐預(yù)熱后加入鋼料冶煉；2)、電爐中加入重量百分比含量原料10Mn、14%Cr、 10%Ni、2%V冶煉30分鐘；3 )、接著在電爐中加入重量百分比含量原料^Si、2%Mo、l%Nb、 lTi%、0. 4%C冶煉；4)、取樣分析電爐中化學(xué)成分后進(jìn)行脫硫、磷、定碳，控制碳的重量百分比含量為0. 4% ；5)、電爐升溫冶煉后冷卻，接著重熔精煉去除雜質(zhì)后冷卻，控制硫、磷重量百分比含量為3%。一種根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法制得的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料；一種根據(jù)權(quán)利要求2所述耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料制備夾送輥的制備方法， 1)、將耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料送入鍛造煤氣爐加熱至1200°C，保溫40分鐘；2)、取出用鍛錘開鍛至溫度降至900°C，入爐加熱至1200°C取出開鍛，反復(fù)操作至鍛造毛坯符合鍛造要求；3)、鍛造毛坯加入臺(tái)車爐加熱至1100°C保溫45分鐘，隨爐空冷至常溫后進(jìn)行粗加工；4)、接著加熱至1160°C保溫95分鐘后，在680°C的溫度下水冷16小時(shí)，然后升溫至 810°C保溫20小時(shí)后，空冷至常溫；5)、按設(shè)計(jì)要求精加工成品夾送輥。具體實(shí)施過程中，采用3噸電爐預(yù)熱后加入鋼料在1400-1450°C冶煉45分鐘，取樣分析采用光譜分析儀分析，電爐升溫至1450-1500°C冶煉15-20分鐘后，天車提升鋼包將鋼水注入Φ300砂型模中冷卻， 調(diào)入電渣重熔結(jié)晶器中，在溫度1450-1510°C時(shí)保溫3小時(shí)，重熔精煉去除雜質(zhì)后冷卻8小時(shí)，從結(jié)晶器中取出Φ300錠芯；反復(fù)操作3次使鍛造毛坯尺寸達(dá)到0^60，鍛造比為4.0， 粗加工是將鍛造毛坯兩端切頭，包總長度^OOmm,第二次樣品切片長度200mm，毛坯長度最終MOOmm，檢測合格后外徑尺寸控制在Φ 240-Φ 242mm之內(nèi)。實(shí)施例3
耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料的制備方法，是由以下重量百分比含量的原料組成 9%Mn、12%Cr、8%Ni、l. 8%V、1. l%Si、l. 6%Mo、0. 7%Nb、0. 3%Ti、0. 4%C、余量為鋼料，制備方法采用如下步驟1)、電爐預(yù)熱后加入鋼料冶煉；2)、電爐中加入重量百分比含量原料9Mn、 12%Cr、8%Ni、1. 8%V冶煉觀分鐘；3 )、接著在電爐中加入重量百分比含量原料1. 1%Si、 1. 6%Mo、0. 7%Nb、0. 3Ti%、0. 4%C冶煉；4)、取樣分析電爐中化學(xué)成分后進(jìn)行脫硫、磷、定碳， 控制碳的重量百分比含量為0. 4% ；5)、電爐升溫冶煉后冷卻，接著重熔精煉去除雜質(zhì)后冷卻，控制硫、磷重量百分比含量為2. 6%。一種根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法制得的耐高溫、 耐磨損、耐腐蝕防磁材料；一種根據(jù)權(quán)利要求2所述耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料制備夾送輥的制備方法，1)、將耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料送入鍛造煤氣爐加熱至1180°C， 保溫37分鐘；2)、取出用鍛錘開鍛至溫度降至900°C，入爐加熱至1180°C取出開鍛，反復(fù)操
5作至鍛造毛坯符合鍛造要求；3)、鍛造毛坯加入臺(tái)車爐加熱至1090°C保溫42分鐘，隨爐空冷至常溫后進(jìn)行粗加工；4)、接著加熱至1140°C保溫91分鐘后，在665°C的溫度下水冷13 小時(shí)，然后升溫至785°C保溫17小時(shí)后，空冷至常溫；5)、按設(shè)計(jì)要求精加工成品夾送輥。 具體實(shí)施過程中，采用3噸電爐預(yù)熱后加入鋼料在1400-1450°C冶煉45分鐘，取樣分析采用光譜分析儀分析，電爐升溫至1450-150(TC冶煉15-20分鐘后，天車提升鋼包將鋼水注入 Φ 300砂型模中冷卻，調(diào)入電渣重熔結(jié)晶器中，在溫度1450-1510°C時(shí)保溫3小時(shí)，重熔精煉去除雜質(zhì)后冷卻8小時(shí)，從結(jié)晶器中取出Φ300錠芯；反復(fù)操作3次使鍛造毛坯尺寸達(dá)到 Φ260，鍛造比為4.0，粗加工是將鍛造毛坯兩端切頭，包總長度沈00讓，第二次樣品切片長度200mm，毛坯長度最終MOOmm，檢測合格后外徑尺寸控制在ΦΜ0-ΦΜ2πιπι之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料的制備方法，其特征在于是由以下重量百分比含量的原料組成7-10%Mn、ll-14%Cr、7-10%Ni、l-2%V、l-2%Si、l-2%Mo、0. 5_l%Nb、 0. l-l%Ti、0. 3-0. 4%C、余量為鋼料，制備方法采用如下步驟1)、電爐預(yù)熱后加入鋼料冶煉；2)、電爐中加入重量百分比含量原料7-10%Mn、ll-14%Cr、7-10%Ni、l-2%V冶煉25-30 分鐘；3)、接著在電爐中加入重量百分比含量原料l-2%SiU-2%Mo,0. 5-l%Nb、0. l_l%Ti、 0. 3-0. 4%C冶煉；4)、取樣分析電爐中化學(xué)成分后進(jìn)行脫硫、磷、定碳，控制碳的重量百分比含量為0. 3-0. 4% ；5)、電爐升溫冶煉后冷卻，接著重熔精煉去除雜質(zhì)后冷卻，控制硫、磷重量百分比含量小于等于3%。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法制得的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求2所述耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料制備夾送輥的制備方法， 其特征在于1)、將耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料送入鍛造煤氣爐加熱至1150-120(TC， 保溫30-40分鐘；2)、取出用鍛錘開鍛至溫度降至900°C，入爐加熱至1150-1200°C取出開鍛，反復(fù)操作至鍛造毛坯符合鍛造要求；3)、鍛造毛坯加入臺(tái)車爐加熱至1050-110(TC保溫 40-45分鐘，隨爐空冷至常溫后進(jìn)行粗加工；4)、接著加熱至1120-1160°C保溫90-95分鐘后，在620-680°C的溫度下水冷10-16小時(shí)，然后升溫至750-810°C保溫14-20小時(shí)后，空冷至常溫；5)、按設(shè)計(jì)要求精加工成品夾送輥。
全文摘要
本發(fā)明具體為一種耐高溫、耐磨損、耐腐蝕防磁材料的制備方法，解決了現(xiàn)有防磁材料使用時(shí)存在強(qiáng)度和硬度較差、易腐蝕且成本較高的問題。是由以下重量百分比含量的原料組成7-10%Mn、11-14%Cr、7-10%Ni、1-2%V、1-2%Si、1-2%Mo、0.5-1%Nb、0.1-1%Ti、0.3-0.4%C、余量為鋼料，制備方法采用如下步驟1)電爐預(yù)熱后加入鋼料冶煉；2)電爐中加入重量百分比含量原料7-10%Mn、11-14%Cr、7-10%Ni、1-2%V冶煉25-30分鐘；3)接著在電爐中加入重量百分比含量原料1-2%Si、1-2%Mo、0.5-1%Nb、0.1-1%Ti、0.3-0.4%C冶煉；4)取樣分析電爐中化學(xué)成分后進(jìn)行脫硫、磷、定碳，控制碳的重量百分比含量為0.3-0.4%；5)電爐升溫冶煉后冷卻，接著重熔精煉去除雜質(zhì)后冷卻，控制硫、磷重量百分比含量小于等于3%。本發(fā)明減少中心偏析，減少粗大的柱狀晶，獲得穩(wěn)定鑄坯，同時(shí)增加鑄坯產(chǎn)能，有效地提高了連鑄效率。
文檔編號B23P15/00GK102174666SQ20111002181
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者景群社, 李仲平, 楊旭東, 毛雙亮, 王貴清, 王鈺, 趙愛民 申請人:山西百一機(jī)械設(shè)備制造有限公司