專利名稱：一種礦用支座用鑄鋼材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利技術(shù)屬于礦用鑄鋼新材料，特別適用于支座(俗稱鉆座)的鑄
鋼材料。
背景技術(shù)：
能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，而中國(guó)是目前世界上第 二位能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。能源供應(yīng)持續(xù)增長(zhǎng)，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了重要的 支撐。各國(guó)都在開發(fā)、制造和銷售用于開采和施工作業(yè)的設(shè)備。這些設(shè)備應(yīng)用 范圍包括拆除作業(yè)、水井鉆進(jìn)、油田和天然氣行業(yè)、勘探鉆孔和地基工程，所 有產(chǎn)品都力求實(shí)現(xiàn)以最低的維護(hù)成本提供盡可能高的作業(yè)效率。
其中在這些作業(yè)中使用到的鉆車都需要支座(俗稱鉆座)，其對(duì)材料的強(qiáng) 度、硬度等綜合性能有著較高的要求。目前主要采用的材料，大部分的強(qiáng)度要
求均在1034Mpa以下，因?yàn)槠鋸?qiáng)度高，裂紋傾向大，焊接性能差，生產(chǎn)困難，
而且產(chǎn)品檔次不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有礦用支座用鑄鋼材料存在強(qiáng)度不高 的問題，提出一種綜合力學(xué)性能更高的礦用支座用鑄鋼材料。
所述鑄鋼的牌號(hào)ZG32CrMoNi，化學(xué)成分(重量百分比)C: 0.22%_0.32 %、 Mn: 0.66%-1.0%、 P《0.040%、 S《0. 040%、 Si《0.78%、 Ni: 0.40 %-0. 78%、 Cr: 0.40%-0.78%、 Mo: 0.15%-0.48%，其余為Fe。
材料的力學(xué)性能采用淬火和回火生產(chǎn)，保證回火后的硬度為服c34-39 或B麗321-363，并且保證Rm^l034Mpa，可使用以下工藝(注不是絕對(duì)的要 求，取決于熱處理操作者的經(jīng)驗(yàn)、熱處理爐的控制方法和能力)。
上述鑄鋼材料的熱處理中性氣氛下奧氏體化溫度為攝氏870度。油淬火(油溫為攝氏55度)，淬火溫度為攝氏845度至攝氏870度(注意只要不產(chǎn) 生裂紋，也可采用水淬火)?；鼗饻囟葹閿z氏470度-攝氏500度，時(shí)間2-3 小時(shí)，也可以水冷。
本鑄鋼材料的優(yōu)點(diǎn)是為了滿足使用要求，使材料具有較高的強(qiáng)度和硬度,
元素C的含量不能低于0. 20%，但考慮到材料要有良好的焊接性能，C的含量 也不能高于0.35%，綜合考慮，C取0.22-0.32%最優(yōu)；為了使材料適應(yīng)各種條 件下作業(yè)，保證材料在具有較高的強(qiáng)度硬度的同時(shí)具有良好的低溫沖擊韌性， 材料中加入元素Ni，并配有適量Mn;為了使材料在熱處理時(shí)具有良好的淬透 性，材料中加入元素Mo，保證材料具有良好的綜合性能；材料中加入適量Cr,
保證材料在較高溫度工作狀態(tài)也具有較高的強(qiáng)度；為了防止材料的冷脆和熱
裂，將有害元素P、 S的含量控制在0.040。/。以下；在保證使用性能的情況下， 為了降低材料成本，對(duì)材料中貴重元素Ni和Mo的含量作了適當(dāng)控制；為了使
材料中的氣體和夾雜含量更少，材料更純凈，進(jìn)一步提高材料的綜合性能，采 用在還原期用硅鈣合金和硅鈣粉等進(jìn)行沉淀脫氧和擴(kuò)散脫氧。
具體實(shí)施例方式
1、 冶煉條件
采用電弧爐冶煉，底注式鋼包澆注。
2、 配料
(1) 鋼屑或由鋼屑打成的壓塊用量《40%，澆冒口用量《40%，其余爐料 由碳素廢鋼或與本鋼種相似的廢鋼組成。
(2) 配碳應(yīng)保證氧化期脫碳量為0.30-0.60%。
3、 補(bǔ)爐及裝料
(1) 上一爐出鋼后迅速地扒凈爐內(nèi)殘鋼殘?jiān)?，并快速補(bǔ)爐。
(2) 補(bǔ)爐鎂砂燒結(jié)好(暗紅)后，在爐底上加入本爐次料重1.0-1.5%的 石灰，然后裝料。
4、 熔氧期
(1)每一次加入的爐料熔化60%以上或見爐門處廢鋼暗紅時(shí)進(jìn)行推料、吹氧助熔。加齊料后，在熔化中后期陸續(xù)向熔池中加入少量石灰和碎礦以提前 造渣去磷。熔化期總渣量控制在3%左右。
(2) 爐料全部熔化后，取樣分析C、 P、 S、 M、 Mo、 Cu。
(3) 扒渣，造新渣，并根據(jù)取樣分析的結(jié)果，分別按規(guī)格的中下限加入 鉬鐵和鎳塊，碳不夠時(shí)用生鐵、焦炭或電極塊增碳。
(4) 吹氧升溫，當(dāng)碳能保證氧化期脫碳量，溫度Tffi》156(TC時(shí)，開始加 礦、吹氧綜合氧化。氧化期做到分批加礦和石灰，均勻沸騰，自動(dòng)流渣。
(5) 通過對(duì)火花、火焰或斷面的觀察，估計(jì)溫度和化學(xué)成分C、 P合適時(shí)， 停止吹氧加礦，取樣分析C、 Mn 、 P、 Ni、 Cr、 Mo，并調(diào)整爐渣為流動(dòng)性良 好的薄渣層開始凈沸騰，此時(shí)應(yīng)加入適量錳鐵，將[Mn]調(diào)整在0.20%以上，凈 沸騰時(shí)間為5-10分鐘。
(6) 除渣條件 C=0.14-0.20%
② P《0. 020%
③ 溫度Tffi-1600-1650。C (或結(jié)膜而不粘勺時(shí)間為30-40秒) 5、還原
(1) 迅速扒出氧化渣后，按規(guī)格下限加入錳鐵(高錳或中錳)、鉻鐵(高 鉻或中鉻)和硅鐵，然后插入鋁圈0.40-0.60Kg/t鋼，并調(diào)整Ni、 Mo，加入適 量稀薄渣料(石灰、螢石及火磚塊，比例為4: 1.5: 1)。
(2) 稀薄渣形成后，取樣分析C、 Mn 、 S、 Cr、 Ni、 Mo，并根據(jù)渣子 情況加入適量渣料，使總渣量達(dá)3%左右，然后加電石0.80-1.20 Kg/t鋼、適量 的硅鈣粉(整爐用量為1.5-2.5 Kg/t鋼)和炭粉造白渣。
(3) 渣白后攪拌取樣分析C、 Si 、 Mn 、 Cr、 S。隨即加入硅鈣合金0.8-1.2 Kg/"和適量碳粉以保持爐內(nèi)還原性。還原期白渣保持時(shí)間為15 25分鐘。
(4) 根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整成分，然后測(cè)溫，看收縮。
(5) 出鋼前2分鐘向爐內(nèi)插鋁圈0.4-0.6 Kg/t ffl，同時(shí)在包內(nèi)沖鋁圈 0.40-0.60Kg/t鋼。6、 出鋼條件
(1) 化學(xué)成分合格。
(2) 鋼水溫度T偶^1600-1630。C。
(3) 鋼液收縮良好(明顯凹陷)。
(4) 爐渣為流動(dòng)性良好的白渣。
(5) 出鋼槽應(yīng)干凈、光滑、干燥(》200°C)。
(6) 爐蓋應(yīng)干凈。
(7) 鋼包內(nèi)襯烘烤至暗紅(溫度為7(XTC以上)。
7、 出鋼
(1) 出鋼時(shí)應(yīng)做到鋼流圓而不散，大口深沖，鋼渣混沖。
(2) 整爐出鋼時(shí)間不得超過4分鐘。
(3) 出完鋼后，在包內(nèi)取樣分析C、 Si、 Mn 、 P、 S、 Ni、 Cr、 Mo。
8、 澆注
(1) 出完鋼后，鎮(zhèn)靜4 6分鐘。
(2) 開始澆注溫度為1560 1580°C. 按照以上工藝制造的礦用支座用鑄鋼材料的化學(xué)成分如下
爐號(hào)化 學(xué) 成 分(％)CSiMnPsCrNiMo
82-7380. 310. 550. 970.0180. 0070. 700. 500.21
81-8850. 300. 420. 940, 0200.0130.710. 460. 23
按照以上工藝制造的礦用支座用鑄鋼材料的力學(xué)性能如下:
爐號(hào)力學(xué)性能Rm (Mpa)HRc
82-738119039
81-88510803權(quán)利要求
1、一種礦用支座用鑄鋼材料ZG32CrMoNi，其特征在于，所述鑄鋼由下述重量百分比的成分組成C0.22％-0.32％、Mn0.66％-1.0％、P≤0.040％、S≤0.040％、Si≤0.78％、Ni0.40％-0.78％、Cr0.40％-0.78％、Mo0.15％-0.48％，其余為Fe；所述鑄鋼材料采用淬火和回火生產(chǎn)，回火后的硬度為HRc34-39或BHN321-363，Rm≥1034Mpa。
2、 一種權(quán)利要求1所述的礦用支座用鑄鋼材料ZG32CrMoNi的熱處理方法， 其特征在于熱處理是在中性氣氛下奧氏體化溫度為攝氏870度，采用油淬火， 油溫為攝氏55度，淬火溫度為攝氏845度至攝氏870度，回火溫度為攝氏470 度-攝氏500度，時(shí)間2-3小時(shí)；或采用水淬火，水溫為攝氏55度，淬火溫 度為攝氏845度至攝氏870度，回火溫度為攝氏470度-攝氏500度，時(shí)間 2-3小時(shí)。
全文摘要
一種礦用支座用鑄鋼材料ZG32CrMoNi，由下述重量百分比的成分組成C0.22％-0.32％、Mn 0.66％-1.0％、P≤0.040％、S≤0.040％、Si≤0.78％、Ni 0.40％-0.78％、Cr 0.40％-0.78％、Mo 0.15％-0.48％，其余為Fe；所述鑄鋼材料采用淬火和回火生產(chǎn)，回火后的硬度為HRc34-39或BHN321-363，Rm≥1034MPa。該材料具有較高的強(qiáng)度和硬度，綜合力學(xué)性能現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)有的礦用支座用鑄鋼材料更高。
文檔編號(hào)C22C38/44GK101440459SQ20081023722
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者何志頻, 劉世全, 周德文, 王小剛, 王汝光, 王順安 申請(qǐng)人:重慶江通機(jī)械有限責(zé)任公司