專利名稱：工程用低溫合金鋼的熔煉設(shè)備系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工程用低溫合金鋼的熔煉設(shè)備系統(tǒng)，特別是可用于野外多工
礦開采設(shè)備上、能夠適于高強(qiáng)度、以及低溫等惡劣環(huán)境要求，具有超高硬韌性的工程用低溫 合金鋼的熔煉設(shè)備系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
磨損是許多工業(yè)部門普遍存在并成為引起設(shè)備失效或材料破壞的一個(gè)重要原因， 同時(shí)其也消耗了大量的能源和材料。由合金鑄鋼制造的各種工程挖掘機(jī)和裝載機(jī)斗齒、各 種耐磨輸送管道、各種破碎機(jī)錘頭和顎板、各種履帶板，由于處于高強(qiáng)度、惡劣氣候等工作 條件，其磨損情況更加嚴(yán)重。 目前的技術(shù)現(xiàn)狀是一般材料的硬度和韌性是互相矛盾的性能指標(biāo)，通常是硬度 高則韌性差，韌性高則硬度低。 一類是強(qiáng)調(diào)材料的高韌性，一類是強(qiáng)調(diào)材料的抗磨性。而無 法達(dá)到一個(gè)有效的統(tǒng)一，尤其是在用于室外礦山開采、挖掘等工程機(jī)械上的應(yīng)用。高錳鋼 的耐磨性是有條件的，而且其屈服強(qiáng)度低、易于變形；低、中合金耐磨鋼具有較好的強(qiáng)韌性， 低、中沖擊載荷下的耐磨性優(yōu)于高錳鋼，但存在淬透性和淬硬性低的問題，耐磨性較差；高 鉻鑄鐵組織中含有超過20%的高硬度共晶碳化物，具有優(yōu)異的耐磨性，可是存在合金元素 含量高、生產(chǎn)成本高以及高溫熔煉易變形開裂的不足；普通白口鑄鐵和低合金白口鑄鐵碳 化物硬度低，碳化物呈連續(xù)狀分布，脆性大，使用中易剝落甚至開裂。 針對(duì)現(xiàn)狀，得到一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、強(qiáng)韌性高、淬透性與淬硬性好且無污 染，同時(shí)保證在低溫環(huán)境中的良好工作，并在多工礦條件下中也能良好使用的耐磨合金鑄 鋼已成為一項(xiàng)技術(shù)問題。同時(shí)人們也認(rèn)識(shí)到爐前孕育變質(zhì)處理技術(shù)是提高鋼鐵液質(zhì)量的有 力措施之一，它在一定程度上能夠彌補(bǔ)熔煉過程中的不足；熔煉、精煉和過濾技術(shù)是耐磨金 屬材料的生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，上述兩項(xiàng)技術(shù)對(duì)于能否實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目匹配合理化方案至關(guān)重要。因 此提供一種新的與耐磨合金鑄鋼的合金成分相適應(yīng)的熔煉工藝將是保證耐磨合金鑄鋼的 合金成分進(jìn)而保證其機(jī)械性能的重要的制造技術(shù)環(huán)節(jié)。而作為現(xiàn)代化企業(yè)的自動(dòng)化要求， 也應(yīng)配以相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)上述熔煉工藝。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種與新型耐磨合金鑄鋼相適用的熔 煉設(shè)備系統(tǒng)其中所述新型耐磨合金鑄鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為C :0. 27_0. 32 ;
Mn :0. 70-0. 90 ;Si :0. 90-1. 30 ;Cr :1. 40-1. 80 ;Mo :0. 10-0. 20 ;Ni :0. 10-0. 20 ;Ti : 0. 02-0. 03 ;所述熔煉設(shè)備系統(tǒng)包括 熔煉爐，置于爐內(nèi)以監(jiān)測(cè)所述熔煉爐內(nèi)溫度的溫度監(jiān)控裝置；可向所述熔煉爐中 投放材料的下料裝置；與上述裝置無線或有線相連的上位控制單元，所述上位控制單元可
以根據(jù)所獲得的溫度監(jiān)控裝置傳送的溫度信號(hào)，對(duì)熔煉爐的溫度和下料裝置的工作作出控
制；與上位控制單元無線或有線相連的并設(shè)有熔劑的造渣裝置，以控制其向所述熔煉爐中
3投入所述熔劑進(jìn)行造渣，所述造渣裝置中設(shè)有熔劑并可在所述下料裝置分別加入元素碳、 鉬鐵、鉻鐵、鎳、鈦鐵后，或在斷電出鋼液澆注前向所述熔煉爐中投入所述熔劑造渣；與上位 控制單元無線或有線相連的取樣分析裝置，以控制其對(duì)爐中的合金元素進(jìn)行取樣分析并向 上位控制單元輸出結(jié)果，所述控制單元根據(jù)所述分析結(jié)果控制所述下料裝置裝入相應(yīng)元素 直至達(dá)到相應(yīng)元素的所述成分范圍；與上位控制單元無線或有線相連的脫氧裝置，以受控 向熔煉爐中加入脫氧劑以盡量減小鋼液中的含氣量，所述脫氧劑為0. 03-0. 06%的鋁，所述 脫氧裝置在所述下料裝置投入錳鐵之后投入所述脫氧劑。 經(jīng)過本實(shí)用新型所提供的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、污染小的熔煉設(shè)備系統(tǒng)可以有 效、優(yōu)質(zhì)得到所述耐磨合金鑄鋼，其抗拉強(qiáng)度1500-1800MPa，屈服強(qiáng)度1200-1400MPa，延 伸率S S7-15%， V型缺口沖擊韌性Akv25-40J，硬度48-55HRC。并適合用于在低溫環(huán)境
中，如-201: 01:，與凍巖、凍土層接觸的耐磨工程機(jī)械設(shè)備，適應(yīng)在寒帶環(huán)境中長(zhǎng)期工作
的要求。
圖1是本熔煉設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖l來具體說明本實(shí)用新型，本實(shí)用新型提供一種與新型耐磨合金 鑄鋼相適用的熔煉設(shè)備系統(tǒng)，其所述鑄鋼的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為C:O. 27-0. 32;
Mn :0. 70-0. 90 ;Si :0. 90-1. 30 ;Cr :1. 40-1. 80 ;Mo :0. 10-0. 20 ;Ni :0. 10-0. 20 ;Ti : 0.02-0.03。其中各合金所具有的主要功能為 碳(C):碳含量越高，鋼的強(qiáng)度和硬度值增加，塑性和韌性值降低； 硅(Si):強(qiáng)化鐵素體，提高抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，提高耐熱性和耐蝕性，降低韌性
和塑性； 錳(Mn):提高強(qiáng)度，硬度和耐磨性； 鉻(Cr):降低鋼的導(dǎo)熱性，能提高耐磨性； 鉬(Mo):強(qiáng)化鐵素體，提高高溫性能，改善脆性； 鎳(Ni):擴(kuò)大奧氏體區(qū)，是奧氏體化的有效元素，提高強(qiáng)度而不顯著降低塑性，有 良好的耐腐蝕能力； 鈦鐵(Ti):能強(qiáng)化鐵素體，脫氧和細(xì)化晶粒。 為得到上述耐磨合金鑄鋼，本實(shí)用新型提供了一與其相應(yīng)的，并具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn) 單、成本低、污染小特點(diǎn)的熔煉設(shè)備系統(tǒng)，其具體包括熔煉爐l，置于爐內(nèi)以監(jiān)測(cè)所述熔煉 爐內(nèi)溫度的溫度監(jiān)控裝置2，可向所述熔煉爐中投放材料的下料裝置3，以及與上述裝置相 連的上位控制單元8。 同時(shí)優(yōu)選的，還可以具有與上位控制單元相連的并設(shè)有熔劑的造渣裝置4，以受控 向所述熔煉爐1中加入熔劑以形成熔渣；與上位控制單元相連的取樣分析裝置5，以受控對(duì) 熔煉爐1中的鋼液進(jìn)行分析的取樣分析并向控制單元傳送數(shù)據(jù)結(jié)果；還有與上位控制單元 相連的脫氧裝置6，以受控向熔煉爐1中加入脫氧劑以盡量減小鋼液中的含氣量。 熔煉爐1優(yōu)選的實(shí)施例是采用酸性的高頻或中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，并根據(jù)爐子1的容量大小來確定預(yù)裝量。在熔煉時(shí)首先在爐1中底部上由上位控制單元8控制造渣裝 置4撒上一層熔劑(厚度約10mm左右)，同時(shí)根據(jù)爐子的容量大小再裝料，應(yīng)先裝入部分小 料后即可送電熔化，隨著爐料的熔化，應(yīng)陸續(xù)裝入未裝完的爐料，為防止"架橋"(即阻塞) 現(xiàn)象，應(yīng)做到"下緊上松"，并且在熔煉過程中應(yīng)及時(shí)捅料，以便爐料的熔化，并及時(shí)由上位 控制單元8控制造渣裝置4撒上熔劑進(jìn)行造渣，熔劑用量以覆蓋住整個(gè)熔池液面為準(zhǔn)。 在本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施例中，所述上位控制單元8可以根據(jù)所獲得的溫度監(jiān)控 裝置2傳送的溫度信號(hào)，對(duì)熔煉爐1的溫度和下料裝置3的工作作出如下的控制 當(dāng)所述溫度監(jiān)控裝置2監(jiān)測(cè)到所述熔煉爐1內(nèi)熔煉鋼液升溫至1550-156(TC時(shí)，所 述下料裝置3分別加入元素碳、鉬鐵、鉻鐵、鎳、鈦鐵，對(duì)其攪拌后通過下料裝置3覆蓋上熔 劑造渣，然后繼續(xù)升溫； 當(dāng)所述溫度監(jiān)控裝置2監(jiān)測(cè)到所述熔煉爐1內(nèi)熔煉鋼液升溫至1570-1580°C時(shí)，所 述下料裝置3加入硅鐵； 然后控制取樣分析裝置5進(jìn)行爐前取樣分析，分析儀器可優(yōu)選的采用光譜儀，根 據(jù)取樣分析裝置5向上位控制單元所傳送的爐前化學(xué)成份，所述控制單元控制所述下料裝 置3再添補(bǔ)相應(yīng)元素； 當(dāng)所述溫度監(jiān)控裝置2監(jiān)測(cè)到所述熔煉爐1內(nèi)熔煉鋼液升溫至1590-1600°C時(shí)，所 述下料裝置3加入錳鐵； 然后上位控制單元控制脫氧裝置6脫氧以盡量減小鋼液的含氣量，脫氧優(yōu)選的為 鋁，其比例為0. 03-0. 06% ，并及時(shí)控制造渣裝置4撒上熔劑造渣；然后控制取樣分析裝置5 進(jìn)行爐后取樣分析，并結(jié)合控制下料裝置3直至達(dá)到成份要求范圍為止； 當(dāng)所述溫度監(jiān)控裝置2監(jiān)測(cè)到所述熔煉爐1內(nèi)熔煉鋼液升溫至1610-1630°C時(shí)，所 述熔煉爐1斷電扒渣并出鋼液澆注。 根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例中介紹，由于采用酸性爐進(jìn)行熔煉，同時(shí)通過控制單元根據(jù)溫度 監(jiān)控裝置與一定鋼液的溫度相對(duì)應(yīng)加入不同合金元素，因此使得貴重的重要合金元素的燒 損降到最低，例如最后加入的錳鐵的有效成分便得到最大的保護(hù)。這不僅使得整個(gè)熔煉過 程生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、污染小，同時(shí)生產(chǎn)成本也得到了有效的控制。另外，作為技術(shù)的進(jìn)一步改 進(jìn)，通過在適當(dāng)步驟間進(jìn)行熔劑造渣，排出了熔液中的雜質(zhì)，熔煉產(chǎn)品的精度和合格品率更 加可靠和得以提高；又添加了爐前取樣分析(還可以進(jìn)行爐中取樣分析)，使得工藝過程更 加緊湊，生產(chǎn)效率和過程更加可靠，設(shè)備利用率高。 經(jīng)本熔煉設(shè)備系統(tǒng)所得到的所述耐磨合金鑄鋼，其抗拉強(qiáng)度1500-1800MPa，屈服
強(qiáng)度1200-1400MPa，延伸率S s7-15X，V型缺口沖擊韌性Akv25-40J，硬度48-55HRC。本
實(shí)用新型中的合金鑄鋼及其熔煉設(shè)備系統(tǒng)具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、強(qiáng)韌性高、淬透性
與淬硬性好且無污染的特點(diǎn)。所得到的合金鑄鋼適合用于在低溫環(huán)境中，如_20°C 0°C，
與凍巖、凍土層接觸的耐磨工程機(jī)械設(shè)備，適應(yīng)在寒帶環(huán)境中長(zhǎng)期工作的要求。 本實(shí)用新型中所揭示的實(shí)施例，將通過權(quán)利要求得到體現(xiàn)和保護(hù)，任何根據(jù)本實(shí)
用新型中所得到的啟示，均落入本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍之中。
權(quán)利要求一種工程用低溫合金鋼的熔煉設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，包括熔煉爐，置于爐內(nèi)以監(jiān)測(cè)所述熔煉爐內(nèi)溫度的溫度監(jiān)控裝置；可向所述熔煉爐中投放材料的下料裝置；與上述裝置無線或有線相連的上位控制單元，所述上位控制單元可以根據(jù)所獲得的溫度監(jiān)控裝置傳送的溫度信號(hào)，對(duì)熔煉爐的溫度和下料裝置的工作作出控制；與上位控制單元無線或有線相連的并設(shè)有熔劑的造渣裝置，以控制其向所述熔煉爐中投入所述熔劑進(jìn)行造渣，所述造渣裝置中設(shè)有熔劑并可在所述下料裝置分別加入元素碳、鉬鐵、鉻鐵、鎳、鈦鐵后，或在斷電出鋼液澆注前向所述熔煉爐中投入所述熔劑造渣；與上位控制單元無線或有線相連的取樣分析裝置，以控制其對(duì)爐中的合金元素進(jìn)行取樣分析并向上位控制單元輸出結(jié)果，所述控制單元根據(jù)所述分析結(jié)果控制所述下料裝置裝入相應(yīng)元素直至達(dá)到相應(yīng)元素的所述成分范圍；與上位控制單元無線或有線相連的脫氧裝置，以受控向熔煉爐中加入脫氧劑以盡量減小鋼液中的含氣量，所述脫氧劑為0.03-0.06％的鋁，所述脫氧裝置在所述下料裝置投入錳鐵之后投入所述脫氧劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工程用低溫合金鋼的熔煉設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于所述熔煉 爐是酸性的高頻或中頻感應(yīng)電爐。
專利摘要工程用低溫合金鋼的熔煉設(shè)備系統(tǒng)，包括熔煉爐，溫度監(jiān)控裝置，下料裝置，以及與上述裝置相連的上位控制單元；所述上位控制單元可以根據(jù)所獲得的溫度監(jiān)控裝置傳送的溫度信號(hào)，對(duì)熔煉爐的溫度和下料裝置進(jìn)行控制以達(dá)到上述成分和百分比，該系統(tǒng)還可具有造渣裝置、取樣分析裝置和脫氧裝置，以配合控制單元的工作。該系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，控制可靠，生產(chǎn)成本低，污染小。
文檔編號(hào)C21C5/54GK201520798SQ20092026640
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者王程懿 申請(qǐng)人:寧波市鄞州商業(yè)精密鑄造有限公司