專(zhuān)利名稱：一種鑄鋼材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄鋼材料，特別是涉及一種正火鋼材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，煤礦行業(yè)用液壓支架上柱窩類(lèi)、連接頭類(lèi)、導(dǎo)軌等一些零部件都采用鑄鋼 件。由于支架在工作時(shí)要承受來(lái)自頂板的垂直壓力以及大量煤、石下落引起的交變沖擊載 荷，因此要求柱窩類(lèi)鑄鋼件要具有較好的綜合機(jī)械性能和很好的焊接性能。一般地，柱窩類(lèi)、連接頭類(lèi)零部件常選用ZG270-500材料，其綜合機(jī)械性能基本上 能滿足要求，但由于鑄后要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理，裂紋傾向很大，不易生產(chǎn)出性能穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)鑄 鋼件，而且調(diào)質(zhì)鋼在生產(chǎn)過(guò)程中需要占用較長(zhǎng)的生產(chǎn)周期，綜合成本高，這與煤機(jī)企業(yè)生產(chǎn) 任務(wù)緊、降低成本的要求產(chǎn)生矛盾。所以，考慮用正火鋼來(lái)代替調(diào)質(zhì)鋼，縮短生產(chǎn)周期，降低 綜合成本，具有重要的研究意義。所謂正火鋼是指在固溶強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化來(lái)進(jìn)一步提高強(qiáng) 度和保證韌性的一類(lèi)低合金高強(qiáng)鋼。ZG25Mn2是我國(guó)一種典型的正火鑄鋼，由于其有較好的 焊接性和良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于壓力容器制造方面。但用于液壓支架的鑄鋼件， 其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度有點(diǎn)偏低，延伸率和斷面收縮率也有一定的差距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本、良好綜合機(jī)械性能和焊接性能的 ZG25Mn2TiRE鑄鋼材料及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的采用下述技術(shù)方案一種鑄鋼材料，其具體的化學(xué)成分(重量％ ) 為=C 0. 2-0. 23，Mn 1. 3-1. 5，Si 0. 6-0. 7，Ti 0. 18，RE≤0. 2，S ≤0. 035，P≤0. 035，其 余為鐵元素，該鑄鋼材料的性能為拉伸強(qiáng)度達(dá)500 735MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)310 460MPa，延 伸率達(dá)20 33%，斷面收縮率達(dá)45 56%，硬度達(dá)170 207HB。所述鑄鋼材料的制備方法，包括以下冶煉、澆注和正火處理工藝過(guò)程，其具體步驟 是(1)冶煉工藝鋼水冶煉過(guò)程中，在鋼包鋼液熔化1/3 2/3時(shí)，放入硅合金、錳合金、鈦合金，調(diào) 整化學(xué)成分，在鋼水出爐前3 10分鐘加入稀土硅鐵合金，混合均勻，充分熔化，然后投入 脫氧劑凈化鋼水；(2)澆注工藝鋼水的出爐溫度為1680 1700°C，待鋼液在澆包中鎮(zhèn)靜1-3分鐘后開(kāi)始澆注，澆 注溫度控制在1580 1620°C ；(3)正火工藝澆注成型后，鑄件要進(jìn)行正火處理，正火溫度為840°C 880°C，保溫適當(dāng)時(shí)間后 散開(kāi)空冷。
所述脫氧劑為工業(yè)純鋁。所述最佳正火溫度為860°C。所述正火的保溫時(shí)間t根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式算出t= αikD，其中，α-加熱系數(shù)， k-裝填系數(shù)，D-工件有效厚度。所述α-加熱系數(shù)為0. 7 0. 8min/mm;k-裝填系數(shù)為:1·0－1·5。本發(fā)明添加了元素Ti和RE，并用正火處理代替調(diào)質(zhì)處理。其中強(qiáng)碳化物形成元素 鈦可細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化，顯著提高鑄鋼強(qiáng)度；稀土元素RE則可細(xì)化晶粒并改善非金屬夾 雜物的形態(tài)和分布，顯著提高鋼的韌性和改善鋼的焊接性能。而正火的目的是為了使這些 合金元素能以細(xì)小的化合物質(zhì)點(diǎn)從固溶體中沉淀析出，并同時(shí)起到細(xì)化晶粒的作用，在提 高強(qiáng)度的同時(shí)，適當(dāng)?shù)馗纳屏虽摬牡乃苄院晚g性，以達(dá)到最佳的綜合性能。采用發(fā)明生產(chǎn)的ZG25Mn2TiRE鑄鋼材料經(jīng)過(guò)正火后所得的金相組織為珠光體層 片團(tuán)+鐵素體。珠光體層片團(tuán)呈等軸狀，尺寸細(xì)小且分布均勻，如

圖1所示；而鐵素體則以 等軸狀和條狀形態(tài)存在，如圖2所示；兩者的晶粒度都達(dá)9級(jí)以上(約15 μ m)。通過(guò)試驗(yàn)，按照本發(fā)明生產(chǎn)的正火鋼ZG25Mn2TiRE與現(xiàn)有的ZG270-500和ZG25Mn2 的機(jī)械性能對(duì)比如表1所示，另外，還對(duì)本發(fā)明生產(chǎn)的正火鋼ZG25Mn2TiRE進(jìn)行了焊接性能 測(cè)試，見(jiàn)表2。表權(quán)利要求
一種鑄鋼材料，其特征在于具體的化學(xué)成分(重量％)為C 0.2 0.23，Mn 1.3 1.5，Si 0.6 0.7，Ti 0.18，RE≤0.2，S≤0.035，P≤0.035，其余為鐵元素，該鑄鋼材料的性能為拉伸強(qiáng)度達(dá)500～735MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)310～460MPa，延伸率達(dá)20～33％，斷面收縮率達(dá)45～56％，硬度達(dá)170～207HB。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鑄鋼材料的制備方法，包括以下冶煉、澆注和正火處理工藝過(guò) 程，其特征是(1)冶煉工藝鋼水冶煉過(guò)程中，在鋼包鋼液熔化1/3 2/3時(shí)，放入硅合金、錳合金、鈦合金，調(diào)整化 學(xué)成分，在鋼水出爐前3 10分鐘加入稀土硅鐵合金，混合均勻，充分熔化，然后投入脫氧 劑凈化鋼水；(2)澆注工藝鋼水的出爐溫度為1680 1700°C，待鋼液在澆包中鎮(zhèn)靜1-3分鐘后開(kāi)始澆注，澆注溫 度控制在1580 1620°C ；(3)正火工藝澆注成型后，鑄件要進(jìn)行正火處理，正火溫度為840°C 880°C，保溫適當(dāng)時(shí)間后散開(kāi) 空冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鑄鋼材料的制備方法，其特征是脫氧劑為工業(yè)純鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述鑄鋼材料的制備方法，其特征是正火溫度為860°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述鑄鋼材料的制備方法，其特征是正火的保溫時(shí)間t根據(jù)以下經(jīng) 驗(yàn)公式算出t= akD，其中，α-加熱系數(shù)，k-裝填系數(shù)，D-工件有效厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述鑄鋼材料的制備方法，其特征是所述α-加熱系數(shù)為0. 7 0. 8min/mm ；k_ 裝填系數(shù)為1. 0-1. 5。
全文摘要
一種鑄鋼材料，具體的化學(xué)成分(重量％)為C 0.2-0.23，Mn 1.3-1.5，Si 0.6-0.7，Ti 0.18，RE≤0.2，S≤0.035，P≤0.035，其余為鐵元素，ZG25Mn2TiRE鑄鋼材料性能為拉伸強(qiáng)度達(dá)500～735MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)310～460MPa，延伸率達(dá)20～33％，斷面收縮率達(dá)45～56％，硬度達(dá)170～207HB。本發(fā)明中元素鈦細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化，提高鑄鋼強(qiáng)度；稀土元素RE細(xì)化晶粒并改善非金屬夾雜物的形態(tài)和分布，提高鋼的韌性和改善鋼的焊接性能。正火處理在提高強(qiáng)度的同時(shí)，適當(dāng)?shù)馗纳屏虽摬牡乃苄院晚g性，以達(dá)到最佳的綜合性能。
文檔編號(hào)C21C7/06GK101988173SQ20091006560
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者丁付強(qiáng), 劉齊, 盧云杰, 衛(wèi)金川, 張俊峰, 楊玉明, 趙志剛, 郭海周, 閻建國(guó) 申請(qǐng)人:鄭州四維機(jī)電設(shè)備制造有限公司