一種高錳鋼及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高錳鋼及其制備方法。該高錳鋼，按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述高錳鋼包括以下成分：1.55-1.85％的C、17.0-21.0％的Mn、0.1-1.0％的Si、0.01-0.05％的P、0.01-0.05％的S、0.01-1.0％的Cr、0.01-1.0％的Mo、0.1-3.0％的Al、微量元素0.26～0.4％、余量為Fe。本發(fā)明提供的高錳鋼同時(shí)具有更高的強(qiáng)度、更好的韌性以及更強(qiáng)硬度；本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化高錳鋼的制備方法，提高了高錳鋼的理化性能；易于操作，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種高錳鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高錳鋼及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超高強(qiáng)韌錳鋼工藝的特征是:提高磨面的加工快速硬化能力并提高硬度，增強(qiáng)磨面抵抗磨料切削和鑿抗變形磨損的能力，超高強(qiáng)韌硬錳鋼水韌處理以后的基本組織為奧氏體，碳化均為粒狀，彌散分布均勻，所以基體只有較高的韌性，磨面硬化的同時(shí)也保持了一定的韌度，超高強(qiáng)韌錳鋼加工硬化速度快，所以在使用過(guò)程磨損少能提高使用壽命。現(xiàn)有技術(shù)中的高錳鋼其硬度、強(qiáng)度和韌性扔不能同時(shí)滿足人們更高的需要。
[0003]有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的 目的在于提供一種高錳鋼，所述高錳鋼同時(shí)具有更好的韌性，更高的強(qiáng)度和更高的硬度。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，特采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種高錳鋼，按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述高錳鋼包括以下成分:1.55-1.85%的C、17.0-21.0%的 Μη、0.1-1.0%的 Si,0.01-0.05%的 Ρ、0.01-0.05%的 S、0.01-1.0%的 Cr、0.01-1.0%的 Mo,0.1-3.0%的 Al、微量元素 0.26 ~0.4%、余量為 Fe。
[0007]本發(fā)明通過(guò)調(diào)整高錳鋼中C、Mn、Fe的含量，通過(guò)改善高錳鋼中的化學(xué)組分，最終得到了一種與現(xiàn)有技術(shù)相比強(qiáng)度更高、韌性更好、硬度更高的高錳鋼。
[0008]本發(fā)明提供的高錳鋼的抗拉強(qiáng)度高于850Mpa、屈服強(qiáng)度高于550Ppa、沖擊韌性高于120J、延伸率大于45%、初始硬度大于230HB、沖擊后硬度大于580HB、耐磨性小于0.0055J,具有極其優(yōu)良的機(jī)械性能、硬度和耐磨性。
[0009]優(yōu)選的，所述的微量元素包括:Re、Ti和V。不同的化學(xué)微量元素對(duì)高錳鋼的性能有著或積極或消極的影響，例如，增加高錳鋼中某些金屬元素的含量能提高其的硬度和強(qiáng)度，但其韌性會(huì)急劇下降，但發(fā)明人通過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)高錳鋼的化學(xué)組分中含有微量的Re、Ti和V時(shí)，得到的高錳鋼的硬度、耐磨性和韌性都能同時(shí)得到提升，具有非常優(yōu)異的綜合性能。
[0010]優(yōu)選的，所述高錳鋼包括以下成分:1.60-1.80 %的C、18.0-20.0 %的Mn、
0.5-1.0 % 的 Si,0.03-0.05 % 的 Ρ、0.03-0.05 % 的 S、0.5-1.0 % 的 Cr,0.5-1.0 % 的 Mo、
1.0-3.0% 的 A1、0.03-0.05% 的 Re，0.08-0.15% 的 T1、0.15-0.2% 的 V、余量為 Fe。發(fā)明人
通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化高錳鋼中的化學(xué)組分和含量，特別是經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)，確定在高錳鋼中同時(shí)含有上述比例的Re、V以及Ti時(shí)，可以使制備的高錳鋼在硬度、強(qiáng)度以及韌性方面同時(shí)得到提升。得到的高錳鋼的抗拉強(qiáng)度高于860Mpa、屈服強(qiáng)度高于562Ppa、沖擊韌性高于131J、延伸率大于48%、初始硬度大于237HB、沖擊后硬度大于590HB、耐磨性小于0.0050J。
[0011]由于本發(fā)明提供的高錳鋼具有非常優(yōu)異的硬度、耐磨性和韌性，該高錳鋼可用于礦山破碎設(shè)備，大型錐體產(chǎn)品，齒板產(chǎn)品；可使用于水泥行業(yè)，球磨機(jī)設(shè)備襯板，鋼球產(chǎn)品，破碎設(shè)備錘頭產(chǎn)品；可使用于金屬破碎設(shè)備，錘頭產(chǎn)品，襯板產(chǎn)品；可使用于大型礦山履帶板廣品、斗齒廣品等。
[0012]本發(fā)明還提供了一種所述的高錳鋼的制備方法，包括以下步驟:
[0013](I)使用中頻感應(yīng)電爐熔煉高錳鋼合金原料，在爐底裝一層石灰，所述石灰的厚度為30-50mm，所述鋼液表面覆蓋造渣劑，所述造渣劑的厚度為30_50mm ；
[0014](2)添加瑩石調(diào)節(jié)爐渣粘度；
[0015](3)待爐內(nèi)合金原料全部化清后，將金屬液面的造渣劑全部扒掉，快速加入為合金原料重量的2.0-3.0%的純鋁，同時(shí)迅速加入造渣劑，造渣劑的厚度為30-50mm ； [0016](4)將爐溫升到1500°C -1520°C，停電靜置3_6分鐘后，出鋼，澆注，保溫。
[0017]本發(fā)明的制備方法中，通過(guò)在爐底和鋼液表面鋪裝造渣劑，隨著熔化的進(jìn)行，爐渣自始至終覆蓋著鋼液表面，防止鋼液吸氣、過(guò)分氧化，并能收集夾雜物，保溫節(jié)能，提高高錳鋼的理化性能，。
[0018]優(yōu)選的，所述造渣劑為Al2O315本發(fā)明采用Al2O3為造渣劑覆蓋在鋼液的表面，Al2O3具有熔點(diǎn)低、堿度高、成分均勻、粒度小，并且在高溫下易碎裂，成渣速度快等特點(diǎn)，因而減輕了轉(zhuǎn)爐造渣的負(fù)擔(dān)。
[0019]所述螢石的用量為合金原料質(zhì)量的0.2-0.3%。本發(fā)明中，由于在鋼液的表面以及爐底鋪裝氧化鋁，通過(guò)添加螢石，既可以保證爐渣的堿性的同時(shí)還能調(diào)節(jié)爐渣的流動(dòng)性，并且減少了螢石的用量。
[0020]所述步驟⑷中，出鋼時(shí)，在澆包內(nèi)預(yù)先放入為合金原料重量的0.1-0.3%的稀土硅，出鋼完成以后迅速蓋好造渣劑，鋼液鎮(zhèn)靜4-6分鐘以后進(jìn)行澆注。
[0021]按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述合金原料包括70-75 %的碳素鋼、23-28 %的錳鐵和
1.0-2.0 %的鉻鐵。
[0022]所述碳素鋼的型號(hào)為GB699，所述錳鐵的型號(hào)選自GB3795、FeMn75C6.8和FeMn80C0.4，所述鉻鐵的型號(hào)選自GB5683和FeCr69Cl.0。
[0023]所述步驟(3)中，所述純鋁的型號(hào)為GB1196。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0025](I)本發(fā)明提供的高錳鋼同時(shí)具有更高的強(qiáng)度、更好的韌性以及更強(qiáng)硬度；
[0026](2)本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化高錳鋼的制備方法，提高了高錳鋼的理化性能；
[0027](3)本發(fā)明提供的高錳鋼的制備方法易于操作，易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不因此而限定本發(fā)明的內(nèi)容。
[0029]實(shí)施例一
[0030]在中頻感應(yīng)電爐的爐底裝一層石灰，所述石灰層的厚度為30_，爐內(nèi)裝入高錳鋼合金原料，進(jìn)行熔煉。按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述的高錳鋼合金原料為:70%的碳素鋼GB699、28 % 的錳鐵 GB3795 和 2.0 % 鉻鐵 GB5683。
[0031]在所述鋼液表面覆蓋Al2O3粉末造渣劑，所述Al2O3的厚度為50mm ;在熔煉的過(guò)程中，視爐渣粘度，適時(shí)添加一些瑩石，調(diào)節(jié)爐渣流動(dòng)性。螢石的添加量為合金質(zhì)量的0.2%。待爐內(nèi)合金全部化清后，將金屬液面的造渣劑全部扒掉，快速加入為合金原料重量的2.0%的純鋁GBl 196，同時(shí)迅速加入Al2O3粉末，Al2O3的厚度為30mm。
[0032]將爐溫升到1500°C，停電靜置3分鐘后，出鋼，出鋼時(shí)，在澆包內(nèi)預(yù)先放入為合金重量的0.3%的稀土硅，出鋼時(shí)做到深口大流，出鋼完成以后迅速蓋好覆蓋劑，鋼液鎮(zhèn)靜4分鐘以后進(jìn)行澆注，保溫。
[0033]按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述高錳鋼包括以下成分:1.55的(:、21.0%的胞、1.0%的
51.0.01%的 P、0.01%的 S、1.0%的 Cr、1.0%的 Mo、0.1%的 A1、0.26%的微量元素 Re、Ti和V、余量為Fe。
[0034]實(shí)施例二
[0035]在中頻感應(yīng)電爐的爐底裝一層石灰，所述石灰層的厚度為50_，爐內(nèi)裝入高錳鋼合金原料，進(jìn)行熔煉。按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述的高錳鋼合金原料為:75%的碳素鋼GB699、23% 的錳鐵 FeMn75C6.8 和 2.0%鉻鐵 FeCr69Cl.0。
[0036]在所述鋼液表面覆蓋Al2O3粉末造渣劑，所述造渣劑的厚度為30_ ;在熔煉的過(guò)程中，視爐渣粘度，適時(shí)添加一些瑩石，調(diào)節(jié)爐渣流動(dòng)性。螢石的添加量為合金質(zhì)量的0.3%。待爐內(nèi)合金全部化清后，將金屬液面的造渣劑全部扒掉，快速加入為合金原料重量的3.0%的純鋁GBl 196，同時(shí)迅速加入Al2O3粉末，Al2O3的厚度為50mm.[0037]將爐溫升到1520°C，停電靜置6分鐘后，出鋼，出鋼時(shí)，在澆包內(nèi)預(yù)先放入為合金重量的0.1%的稀土硅，出鋼時(shí)做到深口大流，出鋼完成以后迅速蓋好覆蓋劑，鋼液鎮(zhèn)靜6分鐘以后進(jìn)行澆注，保溫。
[0038]按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述高錳鋼包括以下成分:1.85%的(:、17.0%的胞、0.1%的
51.0.05% 的 Ρ、0.05% 的 S、0.01% 的 Cr、0.01% 的 Mo、3.0% 的 Al、微量元素 0.4%、余量為Fe。
[0039]實(shí)施例三
[0040]在中頻感應(yīng)電爐的爐底裝一層石灰，所述石灰層的厚度為40mm，爐內(nèi)裝入高錳鋼合金原料，進(jìn)行熔煉。按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述的高錳鋼合金原料為:72.6%的碳素鋼GB699、26% 的錳鐵 FeMn80C0.4 和 1.4%鉻鐵 GB5683。
[0041]在所述鋼液表面覆蓋Al2O3粉末造渣劑，所述Al2O3粉末的厚度為40mm;在熔煉的過(guò)程中，視爐渣粘度，適時(shí)添加一些瑩石，調(diào)節(jié)爐渣流動(dòng)性。螢石的添加量為合金質(zhì)量的
0.25%。待爐內(nèi)合金全部化清后，將金屬液面的造渣劑全部扒掉，快速加入為合金原料重量的2.5%的純鋁GBl 196，同時(shí)迅速加入Al2O3粉末，Al2O3的厚度為40mm.[0042]將爐溫升到1510°C，停電靜置5分鐘后，出鋼，出鋼時(shí)，在澆包內(nèi)預(yù)先放入為合金重量的0.2%的稀土硅，出鋼時(shí)做到深口大流，出鋼完成以后迅速蓋好覆蓋劑，鋼液鎮(zhèn)靜5分鐘以后進(jìn)行澆注，保溫。
[0043]按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述高錳鋼包括以下成分:1.60%的C、20.0%的Μη、0.5%的
51.0.03% 的 P、0.05% 的 S、0.5% 的 Cr、0.5% 的 Mo、1.0% 的 A1、0.05% 的 Re，0.15% 的 T1、
0.15%的V、余量為Fe。
[0044]實(shí)施例四
[0045]在中頻感應(yīng)電爐的爐底裝一層石灰，所述石灰層的厚度為40mm，爐內(nèi)裝入高錳鋼合金原料，進(jìn)行熔煉。按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述的高錳鋼合金原料為:73%的碳素鋼GB699、26% 的錳鐵 FeMn75C6.8 和 1.0%鉻鐵 GB5683。
[0046]在所述鋼液表面覆蓋Al2O3粉末造渣劑，所述Al2O3粉末的厚度為40mm ;在熔煉的過(guò)程中，視爐渣粘度，適時(shí)添加一些瑩石，調(diào)節(jié)爐渣流動(dòng)性。螢石的添加量為合金質(zhì)量的
0.24%。待爐內(nèi)合金全部化清后，將金屬液面的造渣劑全部扒掉，快速加入為合金原料重量的2.0%的純鋁GBl 196，同時(shí)迅速加入Al2O3粉末，Al2O3的厚度為40mm.[0047]將爐溫升到1510°C，停電靜置5分鐘后，出鋼，出鋼時(shí)，在澆包內(nèi)預(yù)先放入為合金重量的0.15%的稀土硅，出鋼時(shí)做到深口大流，出鋼完成以后迅速蓋好覆蓋劑，鋼液鎮(zhèn)靜5分鐘以后進(jìn)行澆注，保溫。
[0048]按質(zhì)量百分含量計(jì),所述高猛鋼包括以下成分:1.80%的C、18.0%的Mn、1.0%的
Si,0.05% 的 P、0.03% 的 S、l.0% 的 Cr、l.0% 的Mo、3.0% 的 A1、0.03% 的 Re，0.08% 的 T1、0.2%的V、余量為Fe。
[0049]比較例I
[0050]本比較例對(duì)比了本發(fā)明制備的高錳鋼與現(xiàn)有技術(shù)中的高錳鋼的理化性能。對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。
[0051]對(duì)比樣品為Mnl3Cr2高錳鋼板，廠商為上海利佳特殊鋼有限公司。
[0052]表1
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種高錳鋼，其特征在于，按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述高錳鋼包括以下成分:1.55-1.85%的 C、17.0-21.0%的 Μη、0.1-1.0%的 Si,0.01-0.05%的 Ρ、0.01-0.05%的 S、0.01-1.0%的 Cr,0.01-1.0%的 Μο、0.1-3.0%的 Al、微量元素 0.26 ~0.4%、余量為 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高錳鋼，其特征在于，所述的微量元素包括:Re、Ti和V。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的高錳鋼，其特征在于，所述高錳鋼包括以下成分:1.60-1.80%的 C、18.0-20.0%的 Μη、0.5-1.0%的 Si,0.03-0.05%的 Ρ、0.03-0.05%的 S、0.5-1.0 % 的 Cr,0.5-1.0 % 的 Mo、1.0-3.0 % 的 Α1、0.03-0.05 % 的 Re, 0.08-0.15 % 的 T1、0.15-0.2%的 V、余量為 Fe。
4.一種權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的高錳鋼的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)使用中頻感應(yīng)電爐熔煉高錳鋼合金原料，在爐底裝一層石灰，所述石灰的厚度為30-50mm，所述鋼液表面覆蓋造渣劑，所述造渣劑的厚度為30_50mm ； (2)添加瑩石調(diào)節(jié)爐渣粘度； (3)待爐內(nèi)合金原料全部化清后，將金屬液面的造渣劑全部扒掉，快速加入為合金原料重量的2.0-3.0%的純鋁，同時(shí)迅速加入造渣劑，造渣劑的厚度為30-50mm ； (4)將爐溫升到1500°C-1520°C，停電靜置3_6分鐘后，出鋼，澆注，保溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述造渣劑為A1A。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述螢石的用量為合金原料質(zhì)量的0.2-0.3%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，出鋼時(shí)，在澆包內(nèi)預(yù)先放入為合金原料重量的0.1-0.3%的稀土硅，出鋼完成以后迅速蓋好造渣劑，鋼液鎮(zhèn)靜4-6分鐘以后進(jìn)行澆注。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，按質(zhì)量百分含量計(jì)，所述合金原料包括70-75%的碳素鋼、23-28%的錳鐵和1.0-2.0 %的鉻鐵。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述碳素鋼的型號(hào)為GB699，所述錳鐵的型號(hào)選自GB3795、FeMn75C6.8和FeMn80C0.4，所述鉻鐵的型號(hào)選自GB5683和FeCr69Cl.0。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述純鋁的型號(hào)為GB1196。
【文檔編號(hào)】C22C38/38GK103924166SQ201410173932
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】李來(lái)龍 申請(qǐng)人:李來(lái)龍