熔鑄高錳合金鋼專(zhuān)用精煉劑的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熔鑄高錳合金鋼專(zhuān)用精煉劑，它是由原料CaO，SiO2，Na2O，Al2O3，La2O3，B2O3 按照一定配比和方法制備而成：按照各物料配比準(zhǔn)確稱(chēng)量，混合均勻后研磨成細(xì)粉；用常溫造球機(jī)將其制成粒徑10~15mm的圓球顆粒（造球全程采用無(wú)水化操作）后，烘干至水分含量低于1%，在干燥狀態(tài)下快速防水封裝保存即可。通過(guò)該精煉劑的添加使用，在ZGMn13鋼鑄件鑄造過(guò)程中，能提高ZGMn13鋼液的潔凈度和鑄件的致密度，鑄件中砂眼、砂孔的缺陷可基本消除，將其作為重型車(chē)輛履帶板使用時(shí)，壽命可提高30~50%。
【專(zhuān)利說(shuō)明】熔鑄高錳合金鋼專(zhuān)用精煉劑

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄造用添加劑，尤其是涉及一種熔鑄高錳合金鋼專(zhuān)用精煉劑。

【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)標(biāo)ZGMnl3 (德標(biāo)X120Mnl2)鋼，是一種鑄造高錳合金鋼，該類(lèi)鋼經(jīng)水韌化處理(即加熱至1050°C左右并保溫后以水為介質(zhì)進(jìn)行淬火)后為均勻的奧氏體組織，具備高的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度以及較好的韌性，同時(shí)在承受強(qiáng)沖擊及大壓力的條件下，表面可產(chǎn)生形變強(qiáng)化，硬度大幅提高，因此，此種鋼成為重型車(chē)輛履帶、球磨機(jī)襯板、挖掘機(jī)斗齒、破碎機(jī)牙板、挖掘機(jī)的鏟齒、圓錐式破碎機(jī)的軋面壁和破碎壁、顎式破碎機(jī)岔板、球磨機(jī)襯板、鐵路轍岔、板錘、錘頭等多種耐磨設(shè)備或耐磨部件制造的首選材料。
[0003]近些年有軋制態(tài)的Mnl3鋼板出現(xiàn)，且軋制態(tài)鋼板的致密度更高、晶粒更為細(xì)化、綜合機(jī)械性能更佳。但由于鋼板再加工時(shí)存在較多困難，質(zhì)量也無(wú)法保證，因此，短期內(nèi)多數(shù)非標(biāo)、異形部件仍首選鑄造工藝成型，中國(guó)ZGMnl3鋼產(chǎn)量近些年一直保持穩(wěn)定也說(shuō)明該類(lèi)鑄鋼需求量的客觀(guān)存在。ZGMnl3鋼鑄造過(guò)程與其他鋼材的鑄造過(guò)程類(lèi)似，在無(wú)外力輔助的條件下，鑄件本身無(wú)法避免地帶有鑄造工藝引起的缺陷，如結(jié)構(gòu)疏松、晶粒粗大、砂孔氣孔較多等，這些缺陷還會(huì)引起成品機(jī)械性能惡化，特別是沖擊韌性嚴(yán)重下降，造成使用過(guò)程中脆裂或斷裂。所以，鑄造過(guò)程的缺陷一方面嚴(yán)重影響鑄件的成品率，造成資源、能源的極大浪費(fèi)；另一方面又影響鑄件的使用壽命，特別是用于重型車(chē)輛、裝甲車(chē)輛的履帶板時(shí)，其使用質(zhì)量與使用壽命甚至決定了車(chē)輛系統(tǒng)的使用效率和戰(zhàn)斗力。
[0004]為提高ZGMnl3鋼鑄件的質(zhì)量和成品機(jī)械性能，如何在鑄造工藝優(yōu)化空間不大的條件下，提高熔融鋼液潔凈度，減輕結(jié)構(gòu)疏松，提高鑄件致密度，減少各類(lèi)缺陷發(fā)生，細(xì)化晶粒、優(yōu)化成品機(jī)械性能，是高水平鑄造企業(yè)一直在研究和試驗(yàn)的方向之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能提高ZGMnl3鋼鑄件的質(zhì)量和成品機(jī)械性能的專(zhuān)用精煉劑。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的熔鑄高錳合金鋼專(zhuān)用精煉劑，它是由原料CaO、S12, Na2O, A1203、La203、B2O3按照下述重量百分配比和方法配制而成:
配比:
CaO 25-30%, S12 12-15%, Na2O 10-15%, Al2O3 5-10%, La2O3 20-30%, B2O3 8-15% ；
制備方法:
按上述配比準(zhǔn)確稱(chēng)量各原料，混合均勻后研磨成200~400目的細(xì)粉；用常溫造球機(jī)將其制成粒徑10~15_的圓球顆粒(造球全程采用無(wú)水化操作)后，烘干至水分含量低于1%，在干燥狀態(tài)下快速防水封裝保存即可。
[0007]所述原料的重量百分配比可以為:CaO25%，S12 15%，Na2O 15%，Al2O3 7%，La2O330%，B2O3 8%ο
[0008]所述原料的重量百分配比可以為:CaO30%，S12 12%，Na2O 10%，Al2O3 10%，La2O323%，B2O3 15%。
[0009]所述原料的重量百分配比還可以為:CaO 30%，S12 15%，Na2O 15%，Al2O3 5%，La2O320%，B2O3 15%。
[0010]本發(fā)明精煉劑以傳統(tǒng)的堿性爐渣(CaO、S12, A1203、B2O3)為骨料，添加一定量的Na2O和La系稀土氧化物配制而成，成品精煉劑的總體呈堿性，稀土氧化物作為夾雜物去除的附著質(zhì)點(diǎn)而起作用，其熔點(diǎn)一般在2000°C以上，在鋼液中呈低密度固態(tài)存在，可以作為其他類(lèi)型夾雜物的附著質(zhì)點(diǎn)，A1203、MnS等夾雜物可以附于其表面，形成大粒徑復(fù)合夾雜物并持續(xù)上??；Na20等堿金屬氧化物的存在，一方面能增加精煉劑的堿度，提高其吸附硅酸鹽、鋁酸鹽類(lèi)夾雜物的能力，另一方面可有效地與鋼液中的[S]相結(jié)合上浮去除，同時(shí)此類(lèi)堿金屬氧化物上浮進(jìn)入爐渣以后，可顯著降低爐渣的粘度和熔點(diǎn)，優(yōu)化爐渣吸收夾雜物的動(dòng)力學(xué)條件，提高爐渣鋪展性能，減少二次氧化的幾率與程度出203則是強(qiáng)力的氧化物吸附齊[J，在鋼液中可與包括FeO在內(nèi)的各類(lèi)氧化物結(jié)合，粒徑增大后上浮進(jìn)入爐渣中，起到去除氧化物夾雜的作用，且部分B2O3在鋼液脫氧處理過(guò)程中被還原為[B]進(jìn)入鋼中，在后續(xù)的水韌化處理過(guò)程中提高鑄件的淬透性，有利于成品性能的持續(xù)提升。
[0011]本發(fā)明精煉劑的有益效果體現(xiàn)在:通過(guò)該精煉劑的添加使用，在ZGMnl3鋼鑄件鑄造過(guò)程中，能提高ZGMnl3鋼液的潔凈度和鑄件的致密度，鑄件中砂眼、砂孔的缺陷可基本消除，成品鑄件的密度可由7.75t/m3提高至7.85t/m 3以上；水韌化處理后，晶粒度平均達(dá)到4~5級(jí)，室溫(20°C)沖擊吸收能量由目前50~80J的范圍提升至120~150J的范圍，將其作為重型車(chē)輛履帶板使用時(shí)，壽命可提高30~50%。

【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明所述的熔鑄高錳合金鋼專(zhuān)用精煉劑，是由原料CaO 25-30%, S12 12-15%,Na2O 10-15%, Al2O3 5-10%, La2O3 20-30%, B2O3 8-15% 按照下述方法制備而成:
首先按上述配比準(zhǔn)確稱(chēng)量各原料，混合均勻后研磨成200~400目的細(xì)粉；用常溫造球機(jī)將其制成粒徑10~15_的圓球顆粒，造球全程采用無(wú)水化操作，造球完成后烘干，水分含量控制在1%以下，在干燥狀態(tài)下快速防水封裝保存，避免添加劑吸水受潮。
[0013]實(shí)際配制時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，所用原料可以按照CaO 25%, S12 15%, Na2O 15%，Al2O3 7%, La2O3 30%, B2O3 8% 的比例配制；也可以按照 CaO 30%, S12 12%, Na2O 10%, Al2O310%, La2O3 23%, B2O3 15% 的比例配制；還可以按照 CaO 30%, S12 15%, Na2O 15%, Al2O3 5%,La2O3 20%, B2O3 15%的比例配制。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需要，各原料的配制比例可在本申請(qǐng)所要求保護(hù)的重量百分比范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
[0014]本發(fā)明制得的精煉劑成品的使用方法分兩種情況:
1、在中頻率爐、電弧爐等冶金容器熔煉鋼液前，隨鋼鐵料一起加入:如果采用一次性裝料方式，則將精煉劑直接放入爐底，以保證在整個(gè)熔煉過(guò)程中精煉劑不斷上浮參與熔融過(guò)程，發(fā)揮作用；如果采用多批次裝料，則精煉劑可分2~3批加入，首批投入爐底，然后隨裝料過(guò)程再加入1~2批，以提高精煉劑與熔融鋼液的接觸效率，充分發(fā)揮作用。
[0015]2、在出鋼過(guò)程中加入:在熔煉爐爐況不佳，特別是爐役后期、爐襯質(zhì)量不佳的情況下，應(yīng)隨出鋼過(guò)程加入，在出鋼過(guò)程開(kāi)始1s以后，一次性投入全部精煉劑，以充分利用出鋼過(guò)程中爐內(nèi)鋼液不斷攪拌的極佳動(dòng)力學(xué)條件，由于精煉劑成品顆粒微細(xì)，在鋼液中分散發(fā)揮作用，仍具備很好的精煉效果。
[0016]上述兩種無(wú)論以何種方式加入，精煉劑的加入量應(yīng)控制在0.5~lkg/t范圍內(nèi)。
[0017]通過(guò)在ZGMnl3鋼熔煉和澆鑄過(guò)程中加入本發(fā)明的精煉劑，可解決以下問(wèn)題:
1)在鋼液出爐過(guò)程中，隨鋼液向盛鋼容器中加入精煉劑，精煉劑中稀土單質(zhì)與鋼液中的[O]、[S]和[H]反應(yīng)，生成低密度化合物上浮去除，強(qiáng)化了脫硫脫氧效果，總體上可凈化鋼液，提高成品鑄件的純凈度與致密度，減少鑄件內(nèi)部偏析缺陷的發(fā)生率；
2)微米級(jí)的稀土氧化物一方面可以作為夾雜物的吸附核心，在不斷碰撞過(guò)程中長(zhǎng)大，形成低密度大顆粒夾雜進(jìn)而上浮，被精煉劑中其他氧化物快速熔化形成堿性爐渣吸收，在澆鑄過(guò)程中存留于冒口部位而去除，另一方面，存留于鋼液中的稀土氧化物作為結(jié)晶過(guò)程中的形核質(zhì)點(diǎn)，可有效細(xì)化晶粒，減少結(jié)構(gòu)疏松，基本避免了砂孔等缺陷的發(fā)生；
3)在進(jìn)行水韌化處理過(guò)程中，稀土氧化物在晶界的釘扎作用可明顯減輕晶粒長(zhǎng)大趨勢(shì)，進(jìn)一步細(xì)化晶粒，最終將成品晶粒度由傳統(tǒng)鑄態(tài)的1~2級(jí)穩(wěn)定提聞至4~5級(jí),加上對(duì)鋼液的潔凈化作用，在強(qiáng)度和硬度基本不變的前提下，20°C沖擊功由目前的50~80J提升至120~150J，極大的提高了鑄件的使用壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種熔鑄高錳合金鋼專(zhuān)用精煉劑，其特征在于:它是由原料CaO、S12, Na2O, A1203、La203、B2O3按照下述重量百分配比和方法配制而成: 配比:
CaO 25-30%, S12 12-15%, Na2O 10-15%, Al2O3 5-10%, La2O3 20-30%, B2O3 8-15% ； 制備方法: 按上述配比準(zhǔn)確稱(chēng)量各原料，混合均勻后研磨成200~400目的細(xì)粉；用造球機(jī)將其制成粒徑10~15mm的圓球顆粒后，烘干至水分含量低于1%，快速防水封裝保存即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鑄高錳合金鋼專(zhuān)用精煉劑，其特征在于:所述原料的重量百分配比為:CaO 25%, S12 15%, Na2O 15%, Al2O3 7%, La2O3 30%, B2O3 8%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鑄高錳合金鋼專(zhuān)用精煉劑，其特征在于:所述原料的重量百分配比為:CaO 30%, S12 12%, Na2O 10%, Al2O3 10%, La2O3 23%, B2O3 15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔鑄高錳合金鋼專(zhuān)用精煉劑，其特征在于:所述原料的重量百分配比為:CaO 30%, S12 15%, Na2O 15%, Al2O3 5%, La2O3 20%, B2O3 15%。
【文檔編號(hào)】C22C33/04GK104451036SQ201410837791
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】張英杰 申請(qǐng)人:鄭州維達(dá)鑄造材料有限公司