本發(fā)明涉及奧氏體不銹鋼材料制備技術(shù)，特別涉及一種高韌超耐磨無(wú)磁不銹煤篩鋼絲，其適用于在動(dòng)態(tài)應(yīng)力環(huán)境下，作為較高的介質(zhì)水和介質(zhì)粉塵作業(yè)的礦山用礦石采選設(shè)備磨損配件易耗鋼材料，也適用于礦機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)件材料。
背景技術(shù)：
：隨著社會(huì)發(fā)展，生活水平的提高，對(duì)改善生活環(huán)境提出更高要求，將污染源控制在初期階段，比如礦山的開(kāi)采作業(yè)，就必須對(duì)礦資源進(jìn)行環(huán)境保護(hù)處理，如煤礦的洗煤，鐵礦粉磁選，礦渣的分選以及有色金屬懸浮等，這些作業(yè)領(lǐng)域涉及到礦石的破碎精選均離不開(kāi)篩網(wǎng)設(shè)備。篩網(wǎng)設(shè)備在作業(yè)時(shí)需要與礦石碰撞摩擦，一方面使設(shè)備產(chǎn)生磨擦損失；另一方面設(shè)備與礦石粉吸附沉積，會(huì)影響礦石粉的純凈度等。對(duì)于此類的篩網(wǎng)設(shè)備，其材料需符合無(wú)磁性要求；礦石粉塵和粉塵進(jìn)入水中，其形成的介質(zhì)環(huán)境有硫化物、氟化物、磷化物等化合物以及硫化氫、氮、一氮化碳和二氧化碳等有害氧體，因此設(shè)備還需具有一定的耐腐蝕性能。另外，礦石的選礦設(shè)備屬于生產(chǎn)消耗材料，應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)性，在現(xiàn)有的不銹鋼牌號(hào)中，304是普遍應(yīng)用鋼種，具有無(wú)磁和耐銹蝕的特性，但耐磨性差，不經(jīng)濟(jì)；201不銹鋼牌號(hào)，無(wú)磁，但耐磨不是很好，也不經(jīng)濟(jì)。1Cr13不銹鋼耐磨性好，但有磁性不能應(yīng)用；選取無(wú)磁鋼產(chǎn)品，如常用型號(hào)45Mn17Al3，滿足無(wú)磁、耐磨，但耐腐蝕差而且加工困難也不易焊接。因此，需要綜合考慮，發(fā)明一種無(wú)磁，不銹，還具有耐磨性和焊接的經(jīng)濟(jì)型的新材料，使其適應(yīng)礦石采選設(shè)備高磨損消耗的實(shí)際需求，并且能滿足廣泛推廣應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提出一種高韌超耐磨無(wú)磁不銹煤篩鋼絲及其制備方法，所述鋼絲是一種可焊接耐磨經(jīng)濟(jì)型煤礦篩網(wǎng)用新材料，用其所制成煤選設(shè)備能很好地延遲使用壽命，代替以前所用201和202不銹鋼，降低礦選設(shè)備的消耗量，提高生產(chǎn)率。為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提出一種高韌超耐磨無(wú)磁不銹煤篩鋼絲量百分比的含量范圍0-16％；鉻元素重量百分比的含量范圍1-20％；釩元素重量百分比含量范圍0-1.0％；氮元素重量百分比含量范圍≤0.55％；其余為鐵和其它元素。優(yōu)選的，其中，碳的重量百分比含量為0.11-0.2％。再優(yōu)選的，其中，硅的重量百分比含量為≤1.0％。再優(yōu)選的，其中，磷元素的重量百分比不大于0.04％，硫元素重量百分比不大于0.03％。再優(yōu)選的，其中，微量元素釩(V)和/或鎢(W)的重量百分比含量不大于1.0％。本發(fā)明還提出一種高韌超耐磨無(wú)磁不銹煤篩鋼絲的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：(S1)金屬冶煉：廢鋼選取1Cr17鐵素體料,控制硅、磷、硫含量在指定的范圍；加入氮化錳和鎳板，再加入電解錳在中頻爐中冶煉；檢驗(yàn)成分后模鑄成錠；(S2)熱軋盤(pán)條：鋼錠預(yù)熱溫度≤800℃，預(yù)熱時(shí)間180min；加熱溫度1220℃，加熱時(shí)間50min；均熱溫度1200℃，均熱時(shí)間20min；出爐溫度1180℃，開(kāi)軋溫度1160℃；(S3)鋼絲制備：將盤(pán)元表面處理并烘烤后進(jìn)行鋼絲拉拔，采用的熱處理工藝為：預(yù)熱爐溫度≤500℃，加熱溫度為1080℃±10℃，冷卻方式采用氣冷+水冷。本發(fā)明的高韌超耐磨無(wú)磁不銹煤篩鋼絲，產(chǎn)品加工性能較好，易于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)；產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度和耐磨性能得到顯著提高，進(jìn)而提高材料的使用壽命，并且不增加成本，具有經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，具有更廣泛的用途。附圖說(shuō)明無(wú)具體實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的一種高韌超耐磨無(wú)磁不銹煤篩鋼絲，所述鋼基體元素由錳(Mn)-鉻(Cr)-鐵(Fe)-釩(V)-氮(N)組合而成，其中錳(Mn)元素重量百分比的含量范圍0-15％；鉻(Cr)元素重量百分比的含量范圍1-20％；釩(V)元素重量百分比含量范圍0-1.0％；氮(N)元素重量百分比含量范圍≤0.55％；其余為鐵和其它元素，其中碳(C)的重量百分比含量在0.11-0.2％之間；硅(Si)重量百分比含量≤1.0％；磷(P)的重量百分比在不大于0.04％，硫(S)元素重量百分比不大于0.03％；其它不可避免的微量元素如釩(V)和鎢(W)其中之一或者兩者的重量百分比含量之和不大于1.0％。本發(fā)明的上述煤篩選用無(wú)磁耐磨不銹鋼絲，由鐵(Fe)-鉻(Cr)-錳(Mn)-氮(N)元素組成新型奧氏體類不銹鋼，保持弱磁和好的加工性能；利用元素釩(V)或鎢(W)作調(diào)節(jié)劑，碳化釩(VC)和碳化鎢(WC)具有高的耐磨性，其中：鉻(Cr)元素使鋼獲得最基本的不銹性，隨鉻含量增加，耐不銹性能就越好，強(qiáng)度越高，塑性卻下降，因此，鋼中鉻含量不大于20％；錳(Mn)元素用來(lái)替代鎳，節(jié)約貴金屬，降低使用成本，且可以提高鋼材的強(qiáng)度和韌性；錳元素還是固定氮含量的穩(wěn)定劑，試驗(yàn)證明，當(dāng)錳含量超過(guò)15％時(shí)其塑性明顯下降，因此，錳(Mn)元素含量一般不超過(guò)15％；氮(N)元素可以使鋼基奧氏體化，奧氏體穩(wěn)定效果是鎳的30倍，在鉻錳元素存在的情況下，其含量達(dá)到0.55％時(shí)可以將組織完全奧氏體化；氮和碳相同，以間隙元素溶解于奧氏體中，使組織的基礎(chǔ)強(qiáng)度提高，并具有很好的耐蝕性能；如果氮的含量提高，錳的含量也要增加，不然氮將溢出形成汽泡，而錳增加會(huì)造成加工性能變壞；微量元素釩(V)或(W)，是利用釩或鎢的彌散性特點(diǎn)，形成碳化釩(VC)和/或碳化鎢(WC)，阻止晶粒長(zhǎng)大，從而獲得細(xì)晶組織，改善了篩網(wǎng)的焊接性能，還提高了強(qiáng)度和韌性；而且，釩元素還具有耐鹽酸和硫酸良好的抗蝕性能，適用于弱酸環(huán)境；其含量隨碳含量決定，碳含量一定時(shí)，增加釩的含量，硬度會(huì)降低；碳含量不大于0.2％時(shí)，釩含量不大于1.0％。碳(C)元素是影響鋼基強(qiáng)度值的主要元素，其含量大小直接影響強(qiáng)度值，碳含量增加，塑性會(huì)降低，耐蝕性變差；保證無(wú)淬火硬化現(xiàn)象出現(xiàn)的臨界碳含量值應(yīng)控制在0.2％以下，以保證足夠的強(qiáng)度和塑性。其它有害元素的含量應(yīng)進(jìn)行控制，比如硅(Si)含量≤1.0％；磷(P)含量≤0.03％；硫(S)含量≤0.03％。制備上述的高韌超耐磨無(wú)磁不銹煤篩鋼絲的方法包括如下步驟：(S1)金屬冶煉：廢鋼選取1Cr17鐵素體料,控制硅、磷、硫含量在指定的范圍；加入氮化錳和鎳板，再加入電解錳在中頻爐中冶煉；檢驗(yàn)成分后模鑄成錠；(S2)熱軋盤(pán)條：鋼錠預(yù)熱溫度≤800℃，預(yù)熱時(shí)間180min；加熱溫度1220℃，加熱時(shí)間50min；均熱溫度1200℃，均熱時(shí)間20min；出爐溫度1180℃，開(kāi)軋溫度1160℃；(S3)鋼絲制備：將盤(pán)元表面處理并烘烤后進(jìn)行鋼絲拉拔，拉拔的熱處理工藝為：預(yù)熱爐溫度≤500℃，加熱溫度為1080℃±10℃，冷卻方式采用氣冷+水冷。在上述的制備方法中，鋼中的釩(V)和鎢(W)或其中之一，作為調(diào)劑元素引入，其獨(dú)特的彌散性，可以阻止組織晶粒長(zhǎng)大從而獲得原始組織為細(xì)晶；經(jīng)過(guò)多次疊加加工變形技術(shù)，晶粒破碎重組，采用快速加熱冷卻的連續(xù)在線熱處理技術(shù)，制備出超細(xì)晶基礎(chǔ)強(qiáng)度鋼；超細(xì)晶基礎(chǔ)強(qiáng)度鋼經(jīng)過(guò)再加工變形，在變形過(guò)程中，晶粒發(fā)生畸變，破裂，變形量控制不大于30％，在變形應(yīng)力作用下，更小的晶粒將析出碳，碳與釩形成化合物(VC)；氮化鉻、氮化錳、氮化鐵等氮化物和碳化物，彌散在晶界上，獲得高強(qiáng)耐磨特有的效果。盤(pán)條從8.5mm拉拔至直徑5.0mm，采用快速加熱冷卻的連續(xù)在線熱處理技術(shù)，制備出超細(xì)晶基礎(chǔ)強(qiáng)度鋼，再經(jīng)冷軋(或冷拔)成形鋼絲。具體實(shí)施方案：實(shí)施例一：1、冶煉1)廢鋼選取1Cr17鐵素體料,控制硅、磷、硫的含量分別在0.6％、0.04％、0.02％；2)加入氮化錳和鎳板，再加入電解錳；在2噸中頻爐中冶煉；3)冶煉后熔煉檢驗(yàn)成分見(jiàn)下表1；4)模鑄500公斤錠；表1新鋼種冶煉成分wt％材料CSiMnPSCrNiVN新鋼種0.1130.6813.250.03260.010217.36/0.30.3232、熱軋盤(pán)條1)鋼錠加熱，工藝見(jiàn)下表2表2鋼錠加熱工藝預(yù)熱溫度/時(shí)間加熱溫度/時(shí)間均熱溫度/時(shí)間出爐溫度開(kāi)軋溫度≤800℃/180min1220℃/50min1200℃/20min1180℃1160℃2)盤(pán)條取樣檢驗(yàn)，性能見(jiàn)下表3表3機(jī)械性能(與201鋼對(duì)比)鋼種抗拉強(qiáng)度MPa屈服強(qiáng)度MPa延伸率％面縮率％HB新鋼種1923635436828020186053660702283、鋼絲制備1)盤(pán)元表面處理、烘烤；2)鋼絲拉拔；盤(pán)元熱處理工藝參數(shù)見(jiàn)下表4：表4預(yù)熱爐溫度加熱溫度冷卻方式在線時(shí)間輥筒直徑≤500℃1080℃±10氣冷+水冷3分鐘500mm3)鋼絲機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表5表5鋼種抗拉強(qiáng)度MPa屈服強(qiáng)度MPa延伸率％面縮率％HB新鋼種19836554565290實(shí)施例二：1、金屬冶煉1)廢鋼選用1Cr13馬氏體料，控制硅、磷、硫含量在0.6％、0.04％、0.02％；2)加硅鐵、氮化錳、鎳板和電解錳，在6噸中頻爐中冶煉；3)冶煉后熔化成分檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表6；4)模鑄鋼錠500kg；表6新鋼種冶煉成分材料CSiMnPSCrNiVN新鋼種20.1530.73013.100.03490.015017.03/0.60.4042、熱軋盤(pán)條工藝與實(shí)施例一相同。盤(pán)條取樣，檢驗(yàn)機(jī)械性能見(jiàn)下表7：表7機(jī)械性能鋼種抗拉強(qiáng)度MPa屈服強(qiáng)度MPa延伸率％面縮率％HB新鋼種299568544662953、鋼絲制備工藝與實(shí)施例一相同。鋼絲機(jī)械性能檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表8：表8鋼種抗拉強(qiáng)度MPa屈服強(qiáng)度MPa延伸率％面縮率％HB新鋼種210307254368310實(shí)施例三：1、金屬冶煉冶煉過(guò)程與實(shí)施例一相同，不同是熔化后的化學(xué)成分見(jiàn)下表9：表9新鋼種化學(xué)成分材料CSiMnPSCrNiVN新鋼種30.1860.74613.300.03390.011317.20/0.960.5072、熱軋盤(pán)條熱軋盤(pán)條過(guò)程與實(shí)施例一相同。盤(pán)條取樣檢驗(yàn)機(jī)械性能見(jiàn)下表10：表10新鋼種機(jī)械性能鋼種抗拉強(qiáng)度MPa屈服強(qiáng)度MPa延伸率％面縮率％HB新鋼種3113676841653253、鋼絲制備工藝過(guò)程與實(shí)施例一相同。鋼絲機(jī)械性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)下表11：表11鋼種抗拉強(qiáng)度MPa屈服強(qiáng)度MPa延伸率％面縮率％HB新鋼種313208963858335本發(fā)明的高韌彌散型無(wú)磁耐磨不銹煤篩鋼絲與目前使用的201、202鋼的比較結(jié)果如下。1、化學(xué)成分經(jīng)濟(jì)性比較本發(fā)明的鋼絲新鋼種是由鐵，鉻，錳和氮組成，以釩或鎢作為調(diào)節(jié)元素，代替304基礎(chǔ)鋼，而比304有較高的應(yīng)力強(qiáng)度和韌性，具有更廣泛應(yīng)用價(jià)值。而經(jīng)濟(jì)成本只有304鋼種的1/2，較高的氮含量使奧氏體更穩(wěn)定更耐腐，與201(或202)比較表1，鎳含量減少2％，其它相對(duì)不變，原料成本降低3000元/噸左右，具體見(jiàn)下表12：表12化學(xué)成分比較材料CSiMnPSCrNiVN2010.1260.687.350.0420.01917.43.68/0.195新鋼種0.180.8314.820.0380.02317.68/0.63≤0.42與202鋼的性能比較見(jiàn)下表13：表13性能比較與202鋼的機(jī)械性能比較見(jiàn)下表14：表14盤(pán)元機(jī)械性能比較制備的鋼絲與202鋼制備的剛絲機(jī)械性能比較見(jiàn)下表15：表15鋼絲機(jī)械性能比較通過(guò)實(shí)際的檢測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的高韌彌散型無(wú)磁耐磨不銹煤篩鋼絲，產(chǎn)品加工性能較好，易于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)；強(qiáng)度相對(duì)于201高，其耐磨性能也提高；熱軋盤(pán)條生產(chǎn)與201相同，具有經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。通過(guò)具體實(shí)施方式中不同的化學(xué)成分實(shí)驗(yàn)，制成的鋼絲具有基本相同的性能，新鋼種增加了抗拉強(qiáng)度，也相應(yīng)提高了耐磨性能，提高材料的使用壽命，并且不增加成本；比304奧氏體不銹鋼有更高的應(yīng)力強(qiáng)度，好的耐蝕性和高的耐疲勞性能，可代替304鋼種用鋼而比304有更廣泛的用途。本發(fā)明并不局限于所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神即公開(kāi)范圍內(nèi)，仍可作一些修正或改變，故本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)限定的范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3