專利名稱：一種高碳低合金耐磨球用鋼及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高碳低合金鋼，具體地說是ー種低成本、高耐磨性的高碳低合金耐磨球用鋼及其生產(chǎn)エ藝。
背景技術(shù)：
耐磨用鋼主要用于制造各種耐 磨鋼球。傳統(tǒng)的球磨用鋼大多采用碳素鋼或高合金鋼。近年來，隨著國內(nèi)外礦山、建筑、冶金、化工、陶瓷、能源、電廠和水泥等行業(yè)的迅速發(fā)展，耐磨鋼球的市場需求量越來越大，鋼球的工作環(huán)境也越來越惡劣，碳素鋼球的耐磨性已經(jīng)不能滿足以上諸行業(yè)的研磨要求。另ー方面，高合金鋼球雖然耐磨性很好，但是由于高合金球磨用鋼大多采用模鋳，生產(chǎn)效率低、成本高，根本不能滿足市場需求，因此迫切需要研制出耐磨性優(yōu)于碳素鋼球且合金含量低、適于エ業(yè)大生產(chǎn)的新型高耐磨鋼球。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種高碳低合金耐磨球用鋼及其生產(chǎn)エ藝，該金耐磨球用鋼成本低，鋼質(zhì)均勻、潔凈度高、耐磨和耐沖擊性能好；而且生產(chǎn)エ藝簡單,能保證成材質(zhì)量,提高成材率和生產(chǎn)效率,生產(chǎn)成本低。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種高碳低合金耐磨球用鋼，其特征在于它的化學(xué)成分重量百分比(wt%)為C
0.95-1. 05%, Si O. 15-0. 35%, Mn I. 00-1. 20%, Cr O. 45-0. 65%, AL O. 020-0. 045%，Niく O. 25%, Mo く O. 25%, S 彡 O. 025%, P 彡 O. 025%, Cu く O. 25%,余為 Fe。所述化學(xué)成分進(jìn)ー步優(yōu)選為(wt%)C O. 98-1. 03%, Si O. 20 -O. 30 %，Mn
1.05-1. 15%, Cr O. 50-0. 60%, AL O. 022-0. 042%, Ni く O. 20%, Mo く O. 20%, S 彡 O. 010%,P 彡 O. 020%, Cu く O. 15%,余為 Fe。下面具體說明本發(fā)明鋼化學(xué)成分的限定理由。C :能顯著提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)又可以提高鋼的淬透性和淬硬性，提高鋼球的耐磨性，所以C范圍確定為O. 98%-1. 03%。Si :在鋼中能溶入鐵素體，能提高合金鋼的強(qiáng)度和硬度，提高鋼球的耐磨性，降低鋼的塑性和韌性，提高鋼的回火穩(wěn)定性。其最低含量為O. 15%才能達(dá)到效果，但過高的Si含量，特別是與Mn、Cr元素共存時(shí)，容易引起鋼的晶粒粗化，綜合材料的總體要求，本鋼種將Si含量確定為O. 20-0. 30%。Mn :在鋼中能溶入鐵素體，強(qiáng)化基體，在軋后冷卻時(shí)能細(xì)化珠光體且能相對提高珠光體含量，因此，能提高強(qiáng)度、硬度及耐磨性能，改善熱處理性能。當(dāng)Mn含量低于I. 00%時(shí)，材料的性能很難達(dá)到要求，Mn含量太高又會(huì)增加鋼的成本，所以Mn含量確定為I. 05-1. 15%。Cr :能顯著提高材料的淬透性，能夠使耐磨鋼球表面和心部的得到理想的硬度，Cr含量太高又會(huì)增加鋼的成本，所以Cr含量確定為O. 50-0. 60%。
Al :主要是脫氧和細(xì)化晶粒，保證一定的殘余Al含量，主要是考慮一方面保證鋼水純凈度，降低鋼中氧含量；另一方面Al與N形成AlN細(xì)化晶粒，改善鋼的塑性，提高鋼的耐沖擊性，但含量太高易生成Al2O3夾雜。實(shí)際生產(chǎn)中，如果鋼中Al含量> O. 050%，夾雜物變性處理不到位，易造成連鑄結(jié)瘤，迫使生產(chǎn)線中斷，且鋼中Al含量> O. 050%易造成鋼材組織異常。所以確定Al含量為O. 020%-0. 045%。殘余元素P、S等，實(shí)踐證明，P、S在晶間偏聚造成晶界脆化，會(huì)造成材料高溫回火脆性，同時(shí)P、S超過一定含量吋，對鋼材的脆性轉(zhuǎn)變溫度提高很多，造成材料沖擊韌性低，惡化鋼材的綜合力學(xué)性能。所以本發(fā)明對上述殘余元素作了相關(guān)的規(guī)定。按照本發(fā)明生產(chǎn)的高碳低合金耐磨球用鋼，成本低，鋼質(zhì)均勻、潔凈度高、耐磨和耐沖擊性能好。一種高碳低合金耐磨球用鋼的生產(chǎn)エ藝，其特征在于該エ藝包括下列步驟
(I)電爐冶煉，加入鐵水及廢鋼，進(jìn)行預(yù)脫P(yáng)及成分初調(diào)；
(2)LF精煉在LF爐中脫S、脫O及成分微調(diào)；
(3)VD精煉在VD爐中真空脫氣及成分微調(diào)；
(4)連鑄，在連鑄機(jī)上澆成220*260mm的矩形坯；
(5)連軋，采用熱裝、熱送エ藝，經(jīng)過13架連軋機(jī)組，軋制成圓鋼；圓鋼經(jīng)鍛造或軋制成高碳低合金耐磨球用鋼。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
I、采用電爐熱裝90%鐵水冶煉，鋼水經(jīng)LF精煉、VD真空脫氣，使耐磨球用鋼的鋼質(zhì)均勻、潔凈度高。2、采用高碳的成分設(shè)計(jì)，高碳能夠提高鋼的表面硬度和淬透性，在鋼中加入適量的Cr、Mn元素進(jìn)ー步提高鋼的淬透性，使得耐磨球用鋼的鋼質(zhì)均勻、潔凈度高、耐磨和耐沖擊性能好材料獲得的性能穩(wěn)定。3、采用低合金的成分設(shè)計(jì)，比高合金模鑄耐磨球用鋼的生產(chǎn)成本有大幅的下降，采用熱裝、熱送的加熱エ藝大大降低了燃料的使用量，從而大大降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明的耐磨球用鋼成本低，鋼質(zhì)均勻、潔凈度高、耐磨和耐沖擊性能好；而且生產(chǎn)エ藝簡單,能保證成材質(zhì)量,提高成材率和生產(chǎn)效率,生產(chǎn)成本低。
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例I
一種高碳低合金耐磨球用鋼，它的化學(xué)成分重量百分比(Wt%)為C O. 99%, Si O. 24%,Mn 1.04%, Cr O. 54%, Ni 0.02%, Mo 0.02%, Al O. 032%, S O. 002%, P O. 013%, CuO. 04%,余為 Fe。上述高碳低合金耐磨球用鋼的生產(chǎn)エ藝如下
(O電爐冶煉，在90噸電爐中冶煉，加入鐵水及廢鋼，并將鉻鐵和錳鐵在出鋼時(shí)加入鋼包，實(shí)現(xiàn)預(yù)脫P(yáng)及成分初調(diào)；
(2)LF精煉，在100噸LF爐中脫S及成分微調(diào)；
(3)VD真空爐，在100噸VD爐中真空脫氣及成分微調(diào)；
(3)連鑄，采用意大利達(dá)涅利公司生產(chǎn)的RlOm的5機(jī)5流連鑄機(jī)，澆成220*260mm的矩形坯；(4)連軋，采用13架連軋機(jī)軋制成相應(yīng)規(guī)格的耐磨球用鋼。耐磨球用鋼材為β 65mm，鋼的性能如下
A、B、C類非金屬夾雜物均為O級(jí)，D類粗為O級(jí)，D類細(xì)為O. 5級(jí)；氧含量為8. 6ppm。實(shí)施例2
又一種高碳低合金耐磨球用鋼，它的化學(xué)成分重量百分比(wt%)為C O. 99%, SiO. 29%, Mn I. 04%, Cr O. 55%, Ni O. 02%, Mo O. 02%, Al O. 043%, S O. 003%, P O. 007%,Cu O. 04%,余為 Fe。生產(chǎn)エ藝與實(shí)施例I相同。耐磨球用鋼材為# 75mm，鋼的性能如下
A、B、C類非金屬夾雜物均為O級(jí)，D類粗為O級(jí)，D類細(xì)為O. 5級(jí)；氧含量為8. 4ppm。實(shí)施例3
又一種高碳低合金耐磨球用鋼，它的化學(xué)成分重量百分比(wt%)為C O. 99%, SiO. 27%, Mn I. 07%, Cr O. 55%, Ni O. 02%, Mo O. 02%, Al O. 041%, S O. 004%, P O. 011%,Cu O. 04%,余為 Fe。生產(chǎn)エ藝與實(shí)施例I相同。耐磨球用鋼材為β 80mm，鋼的性能如下
A、B、C類非金屬夾雜物均為O級(jí)，D類粗為O級(jí)，D類細(xì)為O. 5級(jí)；氧含量為7. 7ppm。研究表明本發(fā)明耐磨球用鋼，鍛造或軋制鋼球性能良好，采用從8米高度連續(xù)使 鋼球做自由落體運(yùn)動(dòng)48小時(shí)的方法來檢驗(yàn)鋼球的耐磨和耐沖擊性能，鋼球全部通過試驗(yàn)，鋼球具體較高的耐磨和耐沖擊性能。
權(quán)利要求
1.一種高碳低合金耐磨球用鋼，其特征在于該鋼的化學(xué)成分重量百分比為CO.95-1. 05%, Si O. 15-0. 35%, Mn I. 00-1. 20%, Cr O. 45 -O. 65%, AL O. 020-0. 045%, Ni(O. 25%, Mo ≤O. 25%, S ≤O. 025%, P ≤O. 025%, Cu ≤O. 25%,余為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高碳低合金耐磨球用鋼，其特征在于該鋼的化學(xué)成分重量百分比為C O. 98-1. 03%, Si O. 20 -O. 30 %，Mn I. 05-1. 15%, Cr O. 50-0. 60%, ALO.022-0. 042%, Ni ≤O. 25%, Mo ≤O. 20%, S ≤O. 010%, P ≤O. 020%, Cu ( O. 15%，余為Fe。
3.—種權(quán)利要求I所述的高碳低合金耐磨球用鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于該工藝包括下列步驟 (O電爐冶煉，加入鐵水及廢鋼，進(jìn)行預(yù)脫P(yáng)及成分初調(diào)； (2)LF精煉，在LF爐中脫S、脫O及成分微調(diào)； (3)VD精煉，在VD爐中真空脫氣及成分微調(diào)； (4)連鑄，在連鑄機(jī)上澆成矩形坯； (5)連軋，采用熱裝、熱送工藝，經(jīng)過連軋機(jī)組，軋制成圓鋼；圓鋼經(jīng)鍛造或軋制成高碳低合金耐磨球用鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高碳低合金耐磨球用鋼的生產(chǎn)工藝，其特征在于在連鑄機(jī)上澆成220*260mm的矩形坯；經(jīng)過13架連軋機(jī)組，軋制成圓鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高碳低合金耐磨球用鋼，它的化學(xué)成分重量百分比(wt%)為C0.95-1.05%,Si0.15-0.35%,Mn1.00-1.20%,Cr0.45-0.65%，AL0.020-0.045%，Ni≤0.25%,Mo≤0.25%,S≤0.025%,P≤0.025%,Cu≤0.25%，余為Fe。生產(chǎn)工藝為電爐冶煉，LF精煉，VD精煉，連鑄，連軋，采用熱裝、熱送工藝，經(jīng)過連軋機(jī)組，軋制成圓鋼；圓鋼經(jīng)鍛造或軋制成鋼球。該金耐磨球用鋼成本低，鋼質(zhì)均勻、潔凈度高、耐磨和耐沖擊性能好；而且生產(chǎn)工藝簡單，能保證成材質(zhì)量，提高成材率和生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)C22C38/22GK102703816SQ20121021959
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者周浩, 許加陸, 黃國俊 申請人:中天鋼鐵集團(tuán)有限公司