耐磨鋼用微合金化復(fù)合包芯線的制作方法
【專利摘要】一種耐磨鋼用微合金化復(fù)合包芯線，由下列成分按質(zhì)量百分比制成：Ca12-14%，Si45-50%，Mg1.5-2%，Ba1.5-2%,Zr2-3.5%，Ce1.37-2.6%、La0.75-1.4%、Nd0.13-0.6%、V0.2-0.3%，Al0.01-0.03%、Ti0.01-0.03%、B0.002-0.004%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明是在使用微合金化的復(fù)合包芯線來取代貴重的Ni元素來冶煉耐磨鋼，相比現(xiàn)有工藝，復(fù)合包芯線的添加改善了耐磨鋼的力學(xué)性能，使鋼材獲得較低的相對質(zhì)量磨損量、相對磨損厚度，細(xì)化了晶粒，提高了沖擊韌性和磨損性能。復(fù)合包芯線內(nèi)的鈰、鑭、釹、鈣、鎂、鋯等元素與氧、硫等雜質(zhì)有很強(qiáng)的結(jié)合力，能起到凈化鋼液、減小大型夾雜應(yīng)力集中而產(chǎn)生的裂紋源，提高鋼的品質(zhì)。本發(fā)明改善了現(xiàn)有耐磨鋼生產(chǎn)中的不足，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【專利說明】耐磨鋼用微合金化復(fù)合包芯線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種煉鋼添加劑，尤其是涉及一種耐磨鋼用微合金化復(fù)合包芯線。

【背景技術(shù)】
[0002] NM360鋼板屬于耐磨鋼板系列，被廣泛應(yīng)用于礦山機(jī)械、煤礦機(jī)械、環(huán)保機(jī)械、工程 機(jī)械等的襯板、葉片、齒板、挖掘頭和一些軸承部件。NM360耐磨鋼是在Q345的基礎(chǔ)上調(diào)整 合金成分，加入一定量的微合金元素產(chǎn)生的一種新的耐磨鋼種。與Q345相比，匪360耐磨 鋼的力學(xué)性能與耐磨性大大提高。生產(chǎn)匪360的傳統(tǒng)工藝是在鋼板材料中添加 Ni等貴重 金屬元素來韌化基體，不僅成本提高，而且傳統(tǒng)制法得到的耐磨鋼晶粒度較低，含P、S等有 害雜質(zhì)較多，存在大型夾雜磨損脫落和應(yīng)力在夾雜處集中產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展的現(xiàn)象，使用壽命 有待提1?。
[0003] 包芯線技術(shù)是在上世紀(jì)80年代在噴射冶金技術(shù)上發(fā)展起來的一種爐外精煉手 段，包芯線適用于煉鋼和鑄造，它是將欲加入鋼水或鐵水中的脫氧劑、脫硫劑、變質(zhì)劑、合金 等添加劑破碎成一定粒度，然后用冷軋低碳鋼帶將其包裹為條形的復(fù)合材料。包芯線可以 控制和調(diào)整易氧化元素和微量元素和含量，提高鋼水質(zhì)量。如能合理搭配包芯線的成分并 應(yīng)用于耐磨鋼的生產(chǎn)，必定會起到提高鋼材質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種耐磨鋼用微合金化復(fù)合包芯線，以解決現(xiàn)有匪360生產(chǎn) 工藝使用貴重金屬較多、成本高、有害雜質(zhì)較多、存在大型夾雜磨損脫落和應(yīng)力在夾雜處集 中產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展的現(xiàn)象、使用壽命有待提高等技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種耐磨鋼用微合 金化復(fù)合包芯線，由下列成分按質(zhì)量百分比制成： Cal2-14%，Si45-50%，Mgl. 5-2%，Bal. 5-2%，Zr2-3. 5%，Cel. 37-2. 6%、LaO.75-1. 4%、 NdO. 13-0. 6%、VO. 2 ?0· 3%、A10. 01-0. 03%、TiO. 01-0. 03%、BO. 002-0. 004%，余量為鐵和不 可避免的雜質(zhì)。
[0006] 作為優(yōu)選，所述耐磨鋼用微合金化復(fù)合包芯線的生產(chǎn)方法是：在中頻爐中將Ca、 51、1%、8&、21*、〇6、1^、制、￥、41、11、8及純鐵熔煉后鑄成錠，用拉絲機(jī)將該錠制成直徑2-3臟 的金屬絲，用包絲機(jī)在金屬絲外包裹一層〇. 1-0. 2mm厚的低碳鋼鋼皮，即得成品包芯線。
[0007] 在本發(fā)明化學(xué)成分中，鈣、鎂、鋇作為變質(zhì)劑，變質(zhì)劑在鋼液中形成大量分散的人 工制造的非自發(fā)晶核，從而獲得細(xì)小的鑄造晶粒，從而提1?材料性能。
[0008] 硅能溶于鐵素體和奧氏體，提高鋼的硬度和強(qiáng)度，它能提高鋼的彈性極限、屈服強(qiáng) 度和屈強(qiáng)比，提高鋼在氧化性腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性，提高鋼的耐熱性和耐磨性，它與錳、碳 配合能加強(qiáng)鋼的淬透性，硅還具有很好的脫氧性。
[0009] 鋯可用作優(yōu)質(zhì)鋼脫氧去硫的添加劑，它在加熱時能大量的吸收氧、氫、氨等氣體， 它還有細(xì)化晶粒的作用，少量的鋯能顯著提高鋼的硬度和強(qiáng)度，提高鋼的低溫韌性。
[0010] 鈰、鑭、釹等稀土元素的化學(xué)性能活潑，它和鋼液中的硫、氧、氫、氮等都能形成穩(wěn) 定的化合物。它能與鋼液中一些低熔點金屬元素相結(jié)合，生成高熔點的化合物，克服鋼的熱 脆性、提高鋼的韌性；它能細(xì)化晶粒，阻礙晶粒長大，改變碳化物的形態(tài)和分布。
[0011] 當(dāng)焊絲中的V在0. 2?0. 3%時，能提高鐵素體晶粒的強(qiáng)度，還能控制焊縫冷卻速 率，有利于得到低碳貝氏體組織；此外，v、Nb的沉淀同時還能提高鐵素體片的強(qiáng)度。
[0012] 鋁是一種很好的脫氧劑，它在鋼內(nèi)可生成細(xì)碎的氧化物分散于鋼內(nèi)，細(xì)化鋼的晶 粒組織，阻止鋼加熱時晶粒長大，改善鋼的淬透性；作為微合金化元素，鋁有助于鋼的氮化， 提1?鋼的熱穩(wěn)定性。
[0013] 鈦作為微合金化元素能在鋼內(nèi)形成碳化鈦，具有很高的熱穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生晶間 腐蝕現(xiàn)象，能改善鋼的熱強(qiáng)性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強(qiáng)度。
[0014] 硼也是一種微合金化元素，在高溫時特別活潑，在鋼中加入微量的硼能夠顯著提 高鋼的淬透性，提高鋼的熱加工性能，增加鋼的熱強(qiáng)性。
[0015] 本發(fā)明是在使用微合金化的復(fù)合包芯線來取代貴重的Ni元素來冶煉耐磨鋼，相 比現(xiàn)有工藝，復(fù)合包芯線的添加改善了耐磨鋼的力學(xué)性能，使鋼材獲得較低的相對質(zhì)量磨 損量、相對磨損厚度，細(xì)化了晶粒，提高了沖擊韌性和磨損性能。復(fù)合包芯線內(nèi)的鈰、鑭、釹、 鈣、鎂、鋯等元素與氧、硫等雜質(zhì)有很強(qiáng)的結(jié)合力，能起到凈化鋼液的效果，還能使鋼板內(nèi)的 氧化物和硫化物變性，減小了大型夾雜應(yīng)力集中而產(chǎn)生的裂紋源，降低硫、磷等元素的含 量，提高鋼的品質(zhì)。本發(fā)明改善了現(xiàn)有耐磨鋼生產(chǎn)中的不足，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是對比試樣和試樣2分別放大500倍和2萬倍的微觀組織結(jié)構(gòu)照片。

【具體實施方式】
[0017] 下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0018] 實施例 1 :在中頻爐中將 Cal2%、Si45%、Mgl. 5%、Bal. 5%、Zr2%、Cel. 37%、LaO. 75%、 NdO. 13%、V0. 2%、A10. 01%、Ti. 01%、B0. 002%和純鐵熔煉后鑄成錠，用拉絲機(jī)將該錠制成直徑 2mm的金屬絲，用包絲機(jī)在金屬絲外包裹一層0. 1mm厚的低碳鋼鋼皮，即得成品包芯線。
[0019] 實施例 2 :在中頻爐中將 Cal3%、Si47. 5%、Mgl. 75%、Bal. 75%、Zr2. 75%、Cel. 95%、 Lai. 04%、NdO. 36%、VO. 25%、A10. 02%、Ti. 02%、BO. 003% 和純鐵熔煉后鑄成錠，用拉絲機(jī)將該 錠制成直徑2mm的金屬絲，用包絲機(jī)在金屬絲外包裹一層0. 1mm厚的低碳鋼鋼皮，即得成品 包芯線。
[0020] 實施例 3 :在中頻爐中將 Cal4%、Si50%、Mg2%、Ba2%、Zr3. 5%、Ce2. 6%、Lai. 4%、 NdO. 6%、V0. 3%、A10. 03%、Ti. 03%、B0. 004%和純鐵熔煉后鑄成錠，用拉絲機(jī)將該錠制成直徑 2mm的金屬絲，用包絲機(jī)在金屬絲外包裹一層0. 1mm厚的低碳鋼鋼皮，即得成品包芯線。
[0021] 為了驗證本發(fā)明的效果，分別按添加實施例1-3所制得的微合金化復(fù)合包芯線制 取耐磨鋼板試樣和按現(xiàn)有添加 Ni的工藝生產(chǎn)耐磨鋼板試樣進(jìn)行比較，其中試樣的制作方法 是：將質(zhì)量分?jǐn)?shù) C0. 16%、SiO. 33%，A10. 018%，B0. 002%，Mnl. 30%，CrO. 5%, Μ〇0· 28%, TiO. 01% 和鐵原料投入氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐中，升溫至原料完全液化后，對鐵水進(jìn)行脫硫，然后進(jìn)行復(fù) 合吹煉，并分別加入實施例1-3所制得的微合金化復(fù)合包芯線0. 13%，去除浮渣后，將鋼水 澆注成板坯，板坯加熱至1170-1220°C，加熱時間> 150min，然后對板坯進(jìn)行粗軋，每次壓 下率為20-30%，累計壓下率彡70%，粗軋結(jié)束溫度為1000°C，然后在950°C以下進(jìn)行精軋，累 計壓下率> 30%，精軋結(jié)束溫度< 880°C，待鋼板在空氣中冷卻后進(jìn)行調(diào)質(zhì)：鋼板在950°C保 溫60min進(jìn)行淬火，然后將鋼板在50(TC保溫lOOmin進(jìn)行回火，即得試樣1、試樣2、試樣3。
[0022] 對比試樣的制作方法：將質(zhì)量分?jǐn)?shù) C0. 16%、SiO. 33%，A10. 02%，B0. 002%，Mnl. 44%， CrO. 58%，M〇0. 3%，TiO. 01%，NiO. 31%和鐵原料投入氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐中，升溫至原料完全 液化后，對鐵水進(jìn)行脫硫，然后進(jìn)行復(fù)合吹煉，去除浮渣后，將鋼水澆注成板坯，板坯加熱至 1170-1220°C，加熱時間彡150min，然后對板坯進(jìn)行粗軋，每次壓下率為20-30%，累計壓下 率彡70%，粗軋結(jié)束溫度為1025°C，然后在950°C以下進(jìn)行精軋，累計壓下率彡30%，精軋結(jié) 束溫度< 880°C，待鋼板在空氣中冷卻后進(jìn)行調(diào)質(zhì)：鋼板在950°C保溫60min進(jìn)行淬火，然后 將鋼板在500°C保溫lOOmin進(jìn)行回火，即得對比試樣。
[0023] 1.微觀組織與力學(xué)性能：試樣1-3與對比試樣經(jīng)過磨制拋光后，用4%的硝酸酒精 溶液腐蝕，通過光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察其鋼組織的晶粒度，圖1是對比試樣和 試樣2的微觀組織結(jié)構(gòu)照片。其中圖a、圖c分別是對比試樣光學(xué)顯微鏡放大500倍和掃 描電子顯微鏡放大20000倍的照片，圖b、圖d分別是試樣2光學(xué)顯微鏡放大500倍和掃描 電子顯微鏡放大20000倍的照片。分別對試樣1-3和對比試樣進(jìn)行抗拉和沖擊力學(xué)性能測 試，結(jié)果如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種耐磨鋼用微合金化復(fù)合包芯線，其特征是該復(fù)合包芯線由下列成分按質(zhì)量百分 比制成： Cal2-14%，Si45-50%，Mgl. 5-2%，Bal. 5-2%，Zr2-3. 5%，Cel.37-2.6%、LaO. 75-1. 4%、 NdO. 13-0. 6%、VO. 2-0. 3%、A10. 01-0. 03%、TiO. 01-0. 03%、BO. 002-0. 004%，余量為鐵和不可 避免的雜質(zhì)。
2. -種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的耐磨鋼用微合金化復(fù)合包芯線的方法是：在中頻爐中將 Ca、Si、Mg、Ba、Zr、Ce、La、Nd、V、Al、Ti、B及純鐵熔煉后鑄成錠，用拉絲機(jī)將該錠制成直徑 2-3mm的金屬絲，用包絲機(jī)在金屬絲外包裹一層0. 1-0. 2mm厚的低碳鋼鋼皮，即得成品包芯 線。
【文檔編號】C21C7/04GK104109733SQ201310140212
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月22日
【發(fā)明者】樊川, 李志遠(yuǎn) 申請人:湖北猴王焊材有限公司