本發(fā)明屬于耐磨材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，本發(fā)明還涉及上述Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的制備方法。
背景技術(shù)：
：耐磨鑄鋼在冶金、礦山、機(jī)械、電力、農(nóng)機(jī)、石油、化工，乃至航空航天、國防、軍工等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，常用耐磨鑄鋼是高錳鋼和各種合金鑄鋼。中國發(fā)明專利《一種破碎機(jī)用輕質(zhì)高錳鋼襯板及其制備方法》(申請(qǐng)日2015.09.18，公開號(hào)CN105154764A，公開日2015.12.16)公開了一種破碎機(jī)用輕質(zhì)高錳鋼襯板及其制備方法，襯板化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：1.0％～1.5％C、0.3％～0.5％Si、18％～26％Mn、6％～8％Al、0.002％～0.005％B、0.01％～0.03％RE(La和Ce混合稀土)、P≤0.01％、S≤0.03％，余量為Fe及不可避免雜質(zhì)，襯板密度在6.6～7.1g/cm3之間。制備方法包括熔煉、澆鑄、分離、熱處理、噴丸，該襯板比現(xiàn)有高錳鋼襯板密度降低9％～15％；除此之外，該發(fā)明的鋼種還具有優(yōu)異的硬度和沖擊韌性，其耐磨性可比普通高錳鋼提高40％以上。中國發(fā)明專利《一種用于顎式破碎機(jī)的高耐磨高錳鋼顎板及其制備方法》(申請(qǐng)日2015.08.10，公開號(hào)CN105088080A，公開日2015.11.25)還公開了一種用于顎式破碎機(jī)的高耐磨高錳鋼顎板及其制備方法，其各化學(xué)成分及質(zhì)量百分比為：Mn12.6～13.9、Cr1.5～2.3、Mo0.5～1.0、Si0.5～0.8、C1.0～1.5、V0.3～0.5、W0.4～0.7、Ta0.2～0.4、Al0.15～0.25、Sc0.06～0.12、Eu0.04～0.08、S≤0.04、P≤0.06、余量為Fe。該發(fā)明制得的高錳鋼顎板具有硬度高、耐磨性好，強(qiáng)度高，韌性好，且抗沖擊性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，其耐磨性是傳統(tǒng)Mn13的2倍以上。中國發(fā)明專利《耐磨增強(qiáng)的鋼及其制備方法》(申請(qǐng)日2015.08.10，公開號(hào)CN105026597A，公開日2015.11.25)還公開了一種具有增強(qiáng)的耐磨性的高錳(Mn)鋼，和制造該具有增強(qiáng)的耐磨性的高錳鋼組合物的方法，公開內(nèi)容的有利鋼組合物/組件改進(jìn)了以下性能中的一種或多種：耐磨性、延展性、抗裂性、耐腐蝕性、疲勞壽命、表面硬度、抗應(yīng)力腐蝕性、抗疲勞性和/或耐環(huán)境裂化性。中國發(fā)明專利《一種鋼球磨機(jī)的襯板及其加工工藝》(申請(qǐng)日2014.12.02，公開號(hào)CN105002429A，公開日2015.10.28)還公開了一種鋼球磨機(jī)的襯板，其特征在于其化學(xué)成分以重量百分比計(jì)如下：C1.6～1.8，Si0.8～1.1，Mn18.00～22.00，P≤0.10，Cu≤0.5，Zr≤0.5，Cr1.00～3.00，Re0.06～0.10，Mo≤0.8，R＜0.08，Co0.3～0.6，余量為Fe。該發(fā)明改變?cè)r板的材料，將納米材料B4C和Re加入鋼材料中，增加錳的含量至18～22％，從而提高了球磨機(jī)襯板的硬度和沖擊韌性，耐磨度可比普通高錳鋼提高30％以上。中國發(fā)明專利《一種破碎機(jī)用高錳鋼篩板及其制備方法》(申請(qǐng)日2014.12.02，公開號(hào)CN104988431A，公開日2015.10.28)還公開了一種破碎機(jī)用高錳鋼篩板及其制備方法，所述篩板包括設(shè)有若干篩孔的基板，所述基板的材質(zhì)為高錳鋼，所述高錳鋼中含有的化學(xué)元素成分及其質(zhì)量百分比如下：C：1.25～1.45％、Mn：13.5～15.0％、Cr：2.5～3.5％、Si：1.2～2.5％、Mo：0.15～0.35％、B：0.35～0.55％、Ti：0.15～0.25％、S：≤0.05％、P：≤0.05％；余量為Fe。所述制備方法包括消失模的制備，造型、熔煉、扒渣、變質(zhì)處理、澆注、清砂、水韌處理等步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明提供的破碎機(jī)用高錳鋼篩板采用高錳鋼通過消失模鑄造方法生產(chǎn)，生產(chǎn)的篩板具有耐磨性好、強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)勢(shì)。中國發(fā)明專利《超高錳多元素稀土耐磨合金鋼襯板的制備方法》(申請(qǐng)日2015.07.03，公開號(hào)CN104962825A，公開日2015.10.07)還公開了一種超高錳多元素稀土耐磨合金鋼襯板的制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，襯板包括以下成分：C：0.9～1.4％，Mn：16.0～19.0％，Si：＜1.0％，Cr：1.5～3.0％，Mo：0.3～1.0％，V：0.2～0.5％，Ti：0.1～0.4％，Cu：＜0.3％，S：＜0.035％，P：＜0.05％，RE：0.2％，其余為鋼；襯板的制備方法包括以下步驟：加入熔煉爐熔化鑄造襯板，將襯板放至熱處理爐中進(jìn)行正火調(diào)質(zhì)處理；風(fēng)冷處理；將風(fēng)冷處理后的襯板低溫回火處理；進(jìn)行機(jī)械性能測(cè)試、打磨、拋光。該發(fā)明的有益效果是：合金鋼具備了普通高錳鋼的韌性強(qiáng)度，同時(shí)增強(qiáng)了基體初始硬度，材料在使用中經(jīng)小能量沖擊能快速硬化，達(dá)到優(yōu)良的抗磨損能力，提高產(chǎn)品使用壽命。但是，高錳鋼只有在高沖擊工況下發(fā)生加工硬化，才會(huì)具有優(yōu)異的耐磨性。為了進(jìn)一步提高合金鋼耐磨性，中國發(fā)明專利《一種大型球磨機(jī)襯板及其制備方法》(申請(qǐng)日2015.07.03，公開號(hào)CN104651731A，公開日2015.10.07)公開了一種大型球磨機(jī)襯板及其制備方法，首先將廢鋼、增碳劑、鉻鐵、氮化鉻鐵、鈮鐵、硼鐵、錳鐵和硅鐵在電爐內(nèi)混合加熱熔化，鋼水溫度達(dá)到1580～1600℃時(shí)，加入鋁脫氧，將爐內(nèi)鋼水的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)調(diào)整至0.70～0.85％C，1.8～2.0％Cr，0.05～0.09％N，0.12～0.18％Nb，0.6～1.0％Mn，0.25～0.60％Si，0.004～0.008％B，0.05～0.08％Al，≤0.04％S，≤0.05％P，余量為Fe和不可避免的微量雜質(zhì)元素，然后對(duì)鋼水進(jìn)行微合金化處理，并澆注成襯板，襯板熱處理后具有硬度高和耐磨性好等特點(diǎn)。中國發(fā)明專利《一種高強(qiáng)度耐磨合金鋼及其制備方法》(申請(qǐng)日2015.08.25，公開號(hào)CN105177465A，公開日2015.12.23)還公開了一種高強(qiáng)度耐磨合金鋼，由以下重量組分組成：碳0.15～0.27％、硅0.25～0.46％、硼0.12～0.18％、鎳0.05～0.14％、鈦0.16～0.22％、鋁0.04～0.09％、銻0.5～1.2％、鉻0.6～1.8％、鋯0.4～1.3％、鋅0.05～0.8％、復(fù)合稀土元素0.04～0.1％、磷≤0.03％、硫≤0.03％、余量為鐵。該發(fā)明的合金鋼耐磨性大大提高，耐磨性是高鉻鑄鐵、高錳鋼的4～8倍，且脆性小、相對(duì)生產(chǎn)成本低。中國發(fā)明專利《一種高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼及其制備方法》(申請(qǐng)日2015.09.21，公開號(hào)CN105112790A，公開日2015.12.02)還公開了一種高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼及其制備方法，該球墨鑄鋼含有球狀石墨，其化學(xué)成分(按質(zhì)量百分比)如下：C：1.35～1.5％，Si：1.3～1.6％，Mn：0.6～0.8％，Cr：0.8～1.0％，Mo：0.3～0.5％，P：≤0.04％，S：≤0.04％，其余為鐵和不可避免雜質(zhì)；該發(fā)明的高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼制備方法包括合金熔煉、孕育和球化處理、澆注及熱處理過程。該發(fā)明的高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、強(qiáng)度高、耐磨性好，尤其適用于軋輥等各類耐磨工裝部件；具體的說，該發(fā)明高強(qiáng)度耐磨球墨鑄鋼的抗拉強(qiáng)度≥800Mpa，延伸率≥1.0％，硬度≥30HRC。此外，該發(fā)明通過合金配比優(yōu)化，節(jié)省Ni、V、Nb、W、Ti等貴金屬的使用，生產(chǎn)成本低，制作工藝簡(jiǎn)單，具有很高的實(shí)用價(jià)值。中國發(fā)明專利《一種大直徑磨球用鋼及其制造方法》(申請(qǐng)日2015.04.23，公開號(hào)CN104762562A，公開日2015.07.08)還公開了一種大直徑磨球用鋼及其制造方法，其組成按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：C：0.71％-0.79％、Si：0.25％-0.35％、Mn：0.80％～0.95％、Cr：0.80％～0.90％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Ni：0.05％～0.10％、Mo：0.03％～0.08％、Al：0.020％～0.050％、Cu：≤0.40％、Ti≤0.030％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其制備方法采用電爐冶煉、LF精煉+VD真空脫氣處理、連鑄全保護(hù)澆注生產(chǎn)圓坯；軋制制得圓鋼。采用該發(fā)明制得的大規(guī)格磨球圓鋼具有良好的沖擊性和耐磨性。中國發(fā)明專利《一種耐磨合金鋼、合金磨球及其制備方法》(申請(qǐng)日2015.02.12，公開號(hào)CN104651730A，公開日2015.05.27)還公開了一種耐磨合金鋼、合金磨球及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)采用軋制工藝無法制備出韌性好、耐磨性好的合金磨球。該發(fā)明的主要技術(shù)方案為：一種耐磨合金鋼鋼，以重量百分含量計(jì)，所述耐磨合金鋼包括以下物質(zhì)：碳為0.90～1.00％，硅為0.35～0.45％，錳為0.50～0.60％，鉻為1.1～1.3％，鉬為0.25～0.35％，硼為0.07～0.09％，稀土為0.3～0.5％，硫?yàn)?～0.016％，磷為0～0.015％，銅為0～0.06％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。該發(fā)明主要采用軋制工藝制備出一種高韌性、抗磨損的耐磨合金鋼及合金磨球。中國發(fā)明專利《一種破碎機(jī)用中合金超高強(qiáng)韌性襯板及制備方法》(申請(qǐng)日2015.09.16，公開號(hào)CN105088084A，公開日2015.11.25)還公開了一種破碎機(jī)用中合金超高強(qiáng)韌性襯板及制備方法，襯板化學(xué)成分的重量百分比為：C0.25％～0.45％；Si1.0％～1.5％；Cr0.5％～1.6％；Mn1.8％～2.2％；Mo0.3％～0.5％；B0.002％～0.004％；Nb0.03％～0.05％；Ti0.01％～0.03％；RE≤0.4％；余量為Fe及不可避免雜質(zhì)，襯板組織的體積百分比為50％～55％下貝氏體、40％～45％板條狀馬氏體以及5％以下的殘余奧氏體。制備方法包括熔煉、澆鑄、分離、熱處理，該發(fā)明破碎機(jī)襯板其表面硬度可以達(dá)到50～51HRC，硬度分布均勻，沖擊韌性在100J/cm2～300J/cm2，抗拉強(qiáng)度均達(dá)到1500MPa以上，達(dá)到超高強(qiáng)度鋼的要求。生產(chǎn)工藝易操作，在較大的冷速范圍內(nèi)獲得均勻的下貝氏體與馬氏體復(fù)相組織，保證有較高的耐磨性，突破高錳鋼襯板傳統(tǒng)，且成本具有一定優(yōu)勢(shì)。但是，上述耐磨合金鋼或存在貴重合金元素加入量較多，或耐磨性仍無法滿足工業(yè)要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的制備方法，解決了現(xiàn)有方法制備的耐磨鑄鋼含有貴重合金元素，生產(chǎn)成本高，并且耐磨性不足的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的制備方法，具體按以下步驟實(shí)施：步驟1，稱取硅鋼片廢料、高錳鋼廢料、碳素鉻鐵、Q235廢鋼和金屬鋁，將Q235廢鋼、碳素鉻鐵和高錳鋼廢料混合加熱熔化，當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1520～1550℃時(shí)，加入硅鋼片廢料，當(dāng)硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1610～1635℃，加入金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包；步驟2，鋼水全部進(jìn)入鋼包后，向鋼包內(nèi)加入多元微合金線對(duì)鋼水進(jìn)行爐外微合金化處理和復(fù)合變質(zhì)處理；步驟3，將經(jīng)步驟2處理的鋼水進(jìn)行攪拌、扒渣和靜置后，在溫度降至1480～1505℃時(shí)澆入鑄型，鋼水澆注完畢2～4小時(shí)后，取出鑄件，進(jìn)行清砂和打磨處理，然后入爐加熱、保溫，出爐油冷淬火后保溫，最后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，即獲得Si-Mn合金化耐磨鑄鋼。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，步驟1中硅鋼片廢料、高錳鋼廢料、碳素鉻鐵、Q235廢鋼和金屬鋁的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：硅鋼片廢料61～63％，高錳鋼廢料23～25％，碳素鉻鐵2.5～2.8％，Q235廢鋼11～12.5％，金屬鋁0.08～0.12％，以上原料質(zhì)量百分比之和為100％。步驟1中硅鋼片廢料的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si2.9-3.5％，Al0.3-0.6％，C＜0.08％，S＜0.002％，Mn＜0.20％，P＜0.015％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％；高錳鋼廢料的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：C0.95～1.35％，Mn11～14％，Si0.3～1.0％，S＜0.04％，P＜0.07％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。碳素鉻鐵的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Cr62.0～68.0％，C7.0～8.5％，Si1.0～3.5％，S＜0.04％，P＜0.05％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。Q235廢鋼的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：C0.14～0.22％，Mn0.30～0.65％，Si≤0.30％，S≤0.050％，P≤0.045％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。步驟2中多元微合金線的直徑為Ф6.0～8.5mm，多元微合金線的用量為鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.2～1.5％。步驟2中多元微合金線的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：B0.42～0.60％，Y4.2～5.5％，V4.0～4.8％，N2.5～3.2％，Ti5.5～6.5％，Ca6.2～7.5％，K2.5～3.3％，S＜0.02％，P＜0.03％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。步驟3中入爐加熱溫度為910～935℃，保溫時(shí)間為2～6小時(shí)。步驟3中油冷淬火過程中油溫為60～80℃，當(dāng)鑄件溫度降至350～410℃時(shí)停止油淬。步驟3中油冷淬火后鑄件的保溫溫度為260～320℃，保溫時(shí)間為16～20小時(shí)。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)本發(fā)明以廉價(jià)的高錳鋼廢料和硅鋼片廢料為主要原料，并加入適量高碳鉻鐵，不含鉬、鎳、銅等昂貴合金元素，生產(chǎn)成本大幅度降低，比鉬、鎳合金化耐磨鑄鋼降低50％以上，比高錳鋼降低15％以上；2)本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，且鋼水流動(dòng)性好，鑄造成型性能優(yōu)異；3)本發(fā)明鑄鋼力學(xué)性能優(yōu)異，硬度達(dá)到55～57HRC，硬度分布均勻，沖擊韌性達(dá)到138～148J/cm2，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1650MPa以上，達(dá)到超高強(qiáng)度耐磨鋼的要求，本發(fā)明鑄鋼耐磨性優(yōu)異，用做球磨機(jī)襯板、破碎機(jī)錘頭和挖掘機(jī)斗齒，使用壽命比高錳鋼提高2倍以上，推廣應(yīng)用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明一種Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的制備方法，具體按以下步驟實(shí)施：步驟1，按照質(zhì)量百分比稱取原料：61～63％的硅鋼片廢料，23～25％的高錳鋼廢料，2.5～2.8％的碳素鉻鐵，11～12.5％的Q235廢鋼和0.08～0.12％的金屬鋁配料，以上原料質(zhì)量百分比之和為100％。其中硅鋼片廢料的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si2.9-3.5％，Al0.3-0.6％，C＜0.08％，S＜0.002％，Mn＜0.20％，P＜0.015％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。高錳鋼廢料的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：C0.95～1.35％，Mn11～14％，Si0.3～1.0％，S＜0.04％，P＜0.07％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。碳素鉻鐵的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Cr62.0～68.0％，C7.0～8.5％，Si1.0～3.5％，S＜0.04％，P＜0.05％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。Q235廢鋼的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：C0.14～0.22％，Mn0.30～0.65％，Si≤0.30％，S≤0.050％，P≤0.045％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。步驟2，將Q235廢鋼、碳素鉻鐵和高錳鋼廢料混合加熱熔化，當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1520～1550℃時(shí)，加入硅鋼片廢料，當(dāng)硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1610～1635℃，加入金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包。步驟3，鋼水全部進(jìn)入鋼包后，向鋼包內(nèi)加入直徑Ф6.0～8.5mm的多元微合金線對(duì)鋼水進(jìn)行爐外微合金化處理和復(fù)合變質(zhì)處理。多元微合金線加入量為鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.2～1.5％，多元微合金線的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：B0.42～0.60％，Y4.2～5.5％，V4.0～4.8％，N2.5～3.2％，Ti5.5～6.5％，Ca6.2～7.5％，K2.5～3.3％，S＜0.02％，P＜0.03％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。步驟4，將經(jīng)步驟3處理的鋼水進(jìn)行攪拌、扒渣和靜置后，在溫度降至1480～1505℃時(shí)澆入鑄型，鋼水澆注完畢2～4小時(shí)后，開箱取出鑄件，進(jìn)行清砂和打磨處理，然后入爐加熱至910～935℃，保溫2～6小時(shí)后，出爐油冷淬火，油溫60～80℃，當(dāng)油冷淬火后的鑄件溫度降至350～410℃時(shí)，將鑄件從淬火油中取出，入溫度為260～320℃保溫爐中保溫16～20小時(shí)，最后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，即可獲得Si-Mn合金化耐磨鑄鋼。本發(fā)明主要利用硅鋼片廢料中的硅和高錳鋼廢料中的錳，用于耐磨鑄鋼的合金化，此外還加入少量碳素鉻鐵用于補(bǔ)充鑄鋼中的碳，碳素鉻鐵中的鉻還有使鑄鋼淬透性和抗回火穩(wěn)定性提高的作用。為了充分發(fā)揮硅、錳以及鉻元素的作用，本發(fā)明采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61～63％的硅鋼片廢料，23～25％的高錳鋼廢料，2.5～2.8％的碳素鉻鐵，11～12.5％的Q235廢鋼和0.08～0.12％的金屬鋁配料。此外，在鋼水熔化過程中，先將質(zhì)量分?jǐn)?shù)11～12.5％的Q235廢鋼、2.5～2.8％的碳素鉻鐵和23～25％的高錳鋼廢料混合加熱熔化，由于高錳鋼廢料中碳、錳含量高，熔點(diǎn)低，易熔化，而碳素鉻鐵因碳含量高，熔點(diǎn)低，也易熔化，而Q235廢鋼中硅、錳等合金元素含量低，不易燒損，因此，先熔化高錳鋼廢料、碳素鉻鐵和Q235廢鋼。此外，硅鋼片廢料厚度薄，極易氧化燒損，因此當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1520～1550℃時(shí)，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61～63％的硅鋼片廢料，可利用硅鋼片廢料厚度薄、易熔化的特點(diǎn)，不僅可以減少合金元素的燒損，而且可以提高鋼水冶煉效率，降低能耗。當(dāng)硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1610～1635℃，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.08～0.12％的金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包。當(dāng)鋼水全部進(jìn)入鋼包后，繼續(xù)往鋼包內(nèi)加入直徑Ф6.0～8.5mm的多元微合金線對(duì)鋼水進(jìn)行爐外微合金化處理和復(fù)合變質(zhì)處理，多元微合金線加入量占鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.2～1.5％，多元微合金線的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：B0.42～0.60％，Y4.2～5.5％，V4.0～4.8％，N2.5～3.2％，Ti5.5～6.5％，Ca6.2～7.5％，K2.5～3.3％，S＜0.02％，P＜0.03％，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。其中加入適量硼元素，一方面可以提高Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的淬透性，防止淬火組織中出現(xiàn)低硬度的珠光體基體組織，另外硼與錳的結(jié)合，可以促進(jìn)淬火組織中出現(xiàn)性能優(yōu)異的貝氏體組織。此外，加入K、Ca、Y可以脫氧、脫硫，并改善夾雜物形態(tài)和分布，大幅度提高鑄鋼的強(qiáng)度和韌性。加入N、V、Ti等可以在鋼水凝固初期，生成高熔點(diǎn)的VN、TiN顆粒，可以作為結(jié)晶核心，促進(jìn)凝固組織的細(xì)化，從而改善鑄鋼的強(qiáng)韌性。鋼水經(jīng)攪拌、扒渣和靜置后，當(dāng)溫度降至1480～1505℃時(shí)澆入鑄型，鋼水澆注完畢2～4小時(shí)后，開箱取出鑄件，經(jīng)清砂和打磨處理后，入爐加熱至910～935℃，保溫2～6小時(shí)，實(shí)現(xiàn)組織的奧氏體化；然后出爐油冷淬火，油溫60～80℃，當(dāng)油冷淬火后的鑄件溫度降至350～410℃時(shí)停止油淬，可防止鑄鋼因淬火冷卻過快而開裂；將鑄件從淬火油中取出，入溫度為260～320℃保溫爐中保溫16～20小時(shí)，有利于鑄鋼淬火后獲得性能優(yōu)異的貝氏體組織；最后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，實(shí)現(xiàn)淬火應(yīng)力的去除，即可獲得性能優(yōu)異的Si-Mn合金化耐磨鑄鋼。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)本發(fā)明以廉價(jià)的高錳鋼廢料和硅鋼片廢料為主要原料，并加入適量高碳鉻鐵，不含鉬、鎳、銅等昂貴合金元素，生產(chǎn)成本大幅度降低，比鉬、鎳合金化耐磨鑄鋼降低50％以上，比高錳鋼降低15％以上；2)本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，且鋼水流動(dòng)性好，鑄造成型性能優(yōu)異；3)本發(fā)明鑄鋼力學(xué)性能優(yōu)異，硬度達(dá)到55～57HRC，硬度分布均勻，沖擊韌性達(dá)到138～148J/cm2，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1650MPa以上，達(dá)到超高強(qiáng)度耐磨鋼的要求，本發(fā)明鑄鋼耐磨性優(yōu)異，用做球磨機(jī)襯板、破碎機(jī)錘頭和挖掘機(jī)斗齒，使用壽命比高錳鋼提高2倍以上，推廣應(yīng)用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述：實(shí)施例1：采用500公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉制備Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，具體制備工藝步驟如下：步驟1，按照質(zhì)量百分比稱取原料：61％的硅鋼片廢料(硅鋼片廢料的化學(xué)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：3.47Si，0.33Al，0.05C，0.0017S，0.11Mn，0.013P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)，25％的高錳鋼廢料(高錳鋼廢料的化學(xué)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：0.96C，11.53Mn，0.49Si，0.021S，0.050P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)，2.8％的碳素鉻鐵(碳素鉻鐵的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：62.55Cr，7.94C，1.89Si，0.026S，0.039P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)，11.1％的Q235廢鋼(Q235廢鋼的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：0.19C，0.34Mn，0.16Si，0.028S，0.035P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)和0.1％的金屬鋁配料；步驟2，先將質(zhì)量分?jǐn)?shù)11.1％的Q235廢鋼、2.8％的碳素鉻鐵和25％的高錳鋼廢料混合加熱熔化，當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1523℃時(shí)，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61％的硅鋼片廢料，當(dāng)硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1614℃，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1％的金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包；步驟3，鋼水全部進(jìn)入鋼包后，繼續(xù)往鋼包內(nèi)加入直徑Ф6.0mm的多元微合金線對(duì)鋼水進(jìn)行爐外微合金化處理和復(fù)合變質(zhì)處理，多元微合金線加入量為鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.2％，多元微合金線的化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：0.49B，4.87Y，4.61V，2.86N，5.97Ti，6.80Ca，2.77K，0.009S，0.021P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％；步驟4，處理后的鋼水經(jīng)攪拌、扒渣和靜置后，當(dāng)溫度降至1489℃時(shí)澆入鑄型，鋼水澆注完畢3小時(shí)后，開箱取出鑄件，經(jīng)清砂和打磨處理后，入爐加熱至925℃，保溫4小時(shí)后出爐油冷淬火，油溫61℃，當(dāng)油冷淬火后的鑄件溫度降至370～390℃時(shí)，將鑄件從淬火油中取出，入溫度為280℃保溫爐中保溫18小時(shí)，然后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，即可獲得Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，其力學(xué)性能見表1。實(shí)施例2：采用1000公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉制備Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，具體制備工藝步驟如下：步驟1，按照質(zhì)量百分比稱取原料：61％的硅鋼片廢料(硅鋼片廢料的化學(xué)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：2.97Si，0.51Al，0.057C，0.0017S，0.09Mn，0.011P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)，23.88％的高錳鋼廢料(高錳鋼廢料的化學(xué)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：1.24C，13.74Mn，0.69Si，0.022S，0.059P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)，2.5％的碳素鉻鐵(碳素鉻鐵的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：67.67Cr，8.35C，2.09Si，0.032S，0.040P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)，12.5％的Q235廢鋼(Q235廢鋼的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：0.16C，0.59Mn，0.21Si，0.029S，0.036P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)和0.12％的金屬鋁配料；步驟2，先將質(zhì)量分?jǐn)?shù)12.5％的Q235廢鋼、2.5％的碳素鉻鐵和23.88％的高錳鋼廢料混合加熱熔化，當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1549℃時(shí)，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61％的硅鋼片廢料，當(dāng)硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1633℃，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.12％的金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包；步驟3，鋼水全部進(jìn)入鋼包后，繼續(xù)往鋼包內(nèi)加入直徑Ф8.5mm的多元微合金線對(duì)鋼水進(jìn)行爐外微合金化處理和復(fù)合變質(zhì)處理，多元微合金線加入量為鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.5％，多元微合金線的化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：0.58B，5.45Y，4.06V，3.20N，6.48Ti，7.39Ca，2.54K，0.013S，0.019P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％；步驟4，處理后的鋼水經(jīng)攪拌、扒渣和靜置后，當(dāng)溫度降至1483℃時(shí)澆入鑄型，鋼水澆注完畢2小時(shí)后，開箱取出鑄件，經(jīng)清砂和打磨處理后，入爐加熱至910℃，保溫6小時(shí)后出爐油冷淬火，油溫77℃，當(dāng)油冷淬火后的鑄件溫度降至350～370℃時(shí)，將鑄件從淬火油中取出，入溫度為320℃保溫爐中保溫16小時(shí)，然后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，即可獲得Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，其力學(xué)性能見表1。實(shí)施例3：采用500公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉制備Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，具體制備工藝步驟如下：步驟1，按照質(zhì)量百分比稱取原料：63％的硅鋼片廢料(硅鋼片廢料的化學(xué)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：3.24Si，0.51Al，0.05C，0.0013S，0.13Mn，0.012P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)，23.32％的高錳鋼廢料(高錳鋼廢料的化學(xué)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：1.27C，13.08Mn，0.47Si，0.026S，0.065P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)，2.6％的碳素鉻鐵(碳素鉻鐵的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：65.10Cr，7.61C，1.82Si，0.037S，0.034P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)，11％的Q235廢鋼(Q235廢鋼的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：0.18C，0.47Mn，0.19Si，0.035S，0.041P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％)和0.08％的金屬鋁配料；步驟2，先將質(zhì)量分?jǐn)?shù)11％的Q235廢鋼、2.6％的碳素鉻鐵和23.32％的高錳鋼廢料混合加熱熔化，當(dāng)鋼水溫度達(dá)到1539℃時(shí)，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63％的硅鋼片廢料，當(dāng)硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1624℃，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.08％的金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包；步驟3，鋼水全部進(jìn)入鋼包后，繼續(xù)往鋼包內(nèi)加入直徑Ф6.0mm的多元微合金線對(duì)鋼水進(jìn)行爐外微合金化處理和復(fù)合變質(zhì)處理，多元微合金線加入量占鋼包內(nèi)鋼水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.4％，多元微合金線的化學(xué)組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)％為：0.44B，4.27Y，4.79V，2.55N，5.51Ti，6.23Ca，3.27K，0.008S，0.017P，余量為Fe及其不可避免的雜質(zhì)元素，各元素的總和為100％。步驟4，處理后的鋼水經(jīng)攪拌、扒渣和靜置后，當(dāng)溫度降至1498℃時(shí)澆入鑄型，鋼水澆注完畢4小時(shí)后，開箱取出鑄件，經(jīng)清砂和打磨處理后，入爐加熱至935℃，保溫2小時(shí)后出爐油冷淬火，油溫69℃，當(dāng)油冷淬火后的鑄件溫度降至395～410℃時(shí)，將鑄件從淬火油中取出，入溫度為260℃保溫爐中保溫20小時(shí)，然后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，即可獲得Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，其力學(xué)性能見表1。表1Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的力學(xué)性能力學(xué)性能硬度/HRC沖擊韌性(J/cm2)抗拉強(qiáng)度/MPa實(shí)施例156.9139.51695實(shí)施例255.8147.11710實(shí)施例356.2142.61670本發(fā)明Si-Mn合金化耐磨鑄鋼以廉價(jià)的高錳鋼廢料和硅鋼片廢料為主要原料，并加入適量高碳鉻鐵，不含鉬、鎳、銅等昂貴合金元素，生產(chǎn)成本大幅度降低，比鉬、鎳合金化耐磨鑄鋼降低50％以上，比高錳鋼降低15％以上。本發(fā)明Si-Mn合金化耐磨鑄鋼力學(xué)性能優(yōu)異，硬度達(dá)到55～57HRC，硬度分布均勻，沖擊韌性達(dá)到138～148J/cm2，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1650MPa以上，其耐磨性優(yōu)異，用做球磨機(jī)襯板、破碎機(jī)錘頭和挖掘機(jī)斗齒，使用壽命比高錳鋼提高2倍以上，推廣應(yīng)用本發(fā)明產(chǎn)品，可降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。當(dāng)前第1頁1 2 3