一種大直徑磨球用鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大直徑磨球用鋼及其制造技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 耐磨球作為耐磨鑄件行業(yè)中的主要產(chǎn)品，其消耗量在耐磨鑄件中占據(jù)著首位，目 前，國內(nèi)磨球的消耗量在250萬噸以上，占比達(dá)55%，被廣泛應(yīng)用于冶金礦山、建材水泥、火 力發(fā)電、磁性材料等行業(yè)的物料研磨生產(chǎn)環(huán)節(jié)。經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展推動(dòng)我國礦山、建材水 泥、電力等行業(yè)的不斷發(fā)展，大型水利工程、高速鐵路、大規(guī)模保障性安居工程等重大項(xiàng)目 的建設(shè)使礦山、建材水泥、火力發(fā)電等各行業(yè)對(duì)耐磨球的需求量顯著增加。隨著礦石品位 的降低，國內(nèi)外球磨機(jī)都有向大型化方向發(fā)展的趨勢(shì)，特別是大型半自磨機(jī)的直徑高達(dá)l〇m 以上，磨球直徑大于100mm，對(duì)磨球的硬度及尺寸提出更高的要求。要求磨球硬度在60HRC 以上，要有良好的抗沖擊性能。而目前國內(nèi)市場(chǎng)使用的中高碳大直徑鍛造磨球，主要存在硬 度偏低，硬度分布不均勻，耐磨性差等問題，導(dǎo)致磨球使用壽命低。
[0003] 本發(fā)明針對(duì)磨球用鋼的使用要求，通過合理的成分設(shè)計(jì)和工藝控制，提供了一種 大直徑磨球用鋼及其制造技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)磨球用鋼高硬度、良好沖擊性和耐磨性的要求，本發(fā)明提供一種大直徑磨球 用鋼及其制造技術(shù)，通過采用Mn、Cr、Ni、Mo、Ti、A1多元合金化，合理設(shè)計(jì)材料的化學(xué)成分 和生產(chǎn)工藝，使材料具有高硬度、良好的沖擊性、耐磨性，及良好的硬度均勻性。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 本發(fā)明的大直徑磨球用鋼，其化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：C :0. 71% -0. 79%、Si : 0. 25%-0. 35%,Mn：0. 80%-〇. 95%,Cr：0. 80% -〇. 90%,P：^0. 025%,S：^0. 025%,Ni：0. 05% -0. 10%,Mo：0. 03% -0. 08%,A1：0. 020% -〇. 050%,Cu 0. 40%,Ti ^ 0. 030%, 其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)之一在于合理的成分設(shè)計(jì)，采用Mn、Cr、Ni、Mo、Ti和A1多元合 金化，使材料具有高硬度、良好的沖擊性和耐磨性。
[0008] 考慮材料高硬度、高耐磨性的要求，采用高碳設(shè)計(jì)，碳含量控制在 0. 71wt% -0. 79wt%;采用Mn、Cr、Ni、Mo、Ti和A1多元合金化，猛起到固溶強(qiáng)化的作用，可提 高鋼的強(qiáng)度和韌性，改善鋼的加工性能，將Mn含量控制在0. 80wt% -0. 95wt%;鉻能顯著的 提高鋼的強(qiáng)度、抗氧化性，Cr含量控制在0. 80wt% -0. 90wt% ;Mo可細(xì)化晶粒，提高淬透性 和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力，Mo含量控制在0. 03wt% -0. 08wt% ; Ni可提高鋼的硬化能力，Ni含量控制在0. 05wt% -0. 10wt%;鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑，它能使鋼 的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒，降低時(shí)效敏感性和冷脆性，Ti含量控制在0. 030wt%以內(nèi)；鋁 是脫氧的主要元素，同時(shí)可以起到細(xì)化晶粒的作用，A1 :0. 020wt% -0. 050wt%。
[0009] 在上述優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，為保證鋼的性能穩(wěn)定一致，優(yōu)選的，本發(fā)明的大直 徑磨球用鋼的組成按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：C:0. 72 % -o. 74 %、Si:0. 27 % -o. 34 %、Mn: 0. 90% -0. 95%,Cr：0. 85% -〇. 90%,P0. 020%,S0. 015%,Ni：0. 05% -〇. 07%, Mo:0? 04% -0? 06%、A1 :0? 020% -0? 035%、Cu:彡 0? 20%、Ti:0? 01% -0? 03%，其余為Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0010] 本發(fā)明所述的"大直徑"磨球鋼，其優(yōu)選的直徑范圍為〇lOOmm-O180mm。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)之二在于合理的生產(chǎn)工藝，提高鋼的純凈度，加強(qiáng)材料的均勻 性控制，使鋼具有良好的硬度均勻性及綜合性能，大大提高鋼材的使用壽命。
[0012] 本發(fā)明的上述磨球用鋼的制備方法，包括以下步驟：
[0013] (1)冶煉：
[0014] 采用電爐冶煉終點(diǎn)[C] = 0. 15%-0.25%、[P]彡0.015%，鋼水的出鋼溫度 1600-1640°C;LF精煉，精煉渣堿度3. 0-3. 5,喂入A1線1. 5-3. 5m/t鋼，全程保持白渣，出鋼 前，喂入鈦線1. 5-2. 5m/t鋼和鈣線1. 5-3. 5m/t鋼；精煉后真空處理，真空度小于67Pa，真 空處理時(shí)間27-30分鐘，VD后軟吹氬時(shí)間20-25分鐘；
[0015] ⑵澆注：
[0016] 采用連鑄澆注鑄坯，控制中間包鋼水溫度1488-1498 °C，圓坯拉速0.10-0. 45m/ min，鑄坯進(jìn)拉矯機(jī)溫度850-950°C;鑄坯緩冷，出緩冷溫度< 100°C;
[0017] (3)軋制：
[0018] 控制加熱爐均熱溫度1150-1200°C，〇500mm圓坯加熱時(shí)間ll-15h，〇650mm圓坯 加熱時(shí)間14-18h;開軋溫度1090-1190°C，終軋溫度900-1000°C;乳制后鋼材緩冷，緩冷時(shí) 間60-65h，出緩冷溫度彡200°C，制得熱軋圓鋼。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，優(yōu)選地，步驟（1)所述電爐出鋼過程加鋼芯鋁 2.0-3.0kg/t鋼。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，優(yōu)選地，步驟（1)所述LF精煉采用碳粉調(diào)渣。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，優(yōu)選地，步驟（2)所述連鑄中采用電磁攪拌。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，優(yōu)選地，步驟（2)所述鑄坯緩冷，0500mm圓坯緩冷 時(shí)間56-60h，〇650mm圓坯緩冷時(shí)間96-100h。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明所述的制備方法，優(yōu)選地，步驟（3)所述加熱的高溫?cái)U(kuò)散時(shí)間3-5小 時(shí)。
[0024] 具體地，本發(fā)明大直徑磨球用鋼的制備方法，鋼的化學(xué)成分設(shè)計(jì)要求如上所述，包 括以下步驟：
[0025] (1)冶煉
[0026] 采用電爐冶煉，電爐冶煉過程造好泡沫渣，均勻脫碳，減少吸氮；終點(diǎn)[C]= 0. 15-0. 25%、[P] < 0. 015%，殘余元素含量符合設(shè)計(jì)要求，鋼水的出鋼溫度1600-1640°C; 電爐出鋼過程加鋼芯鋁2. 0-3. 0kg/t鋼，出鋼過程嚴(yán)禁下渣；LF精煉，采用碳粉調(diào)渣，精煉 渣堿度3. 0-3. 5,加強(qiáng)脫硫操作，喂入A1線1. 5-3. 5m/t鋼，全程保持白渣；出鋼前，喂入鈦 線1. 5-2. 5m/t鋼、鈣線1. 5-3. 5m/t鋼；精煉后真空處理，真空度小于67Pa，真空處理時(shí)間 27-30分鐘，VD后軟吹氬時(shí)間20-25分鐘；
[0027] ⑵澆注
[0028] 采用連鑄澆注鑄坯，連鑄中應(yīng)采用電磁攪拌；控制中間包鋼水溫度1488-1498°C， 圓坯拉速根據(jù)規(guī)格控制0. 10-0. 45m/min，鑄坯進(jìn)拉矯機(jī)溫度850-950°C;鑄坯需入坑緩冷， 〇500mm圓坯緩冷時(shí)間56-60h，〇650mm圓坯緩冷時(shí)間96-100h，出緩冷坑溫度< 100°C，以 保證鑄還質(zhì)量；
[0029] ⑶軋制
[0030] 控制加熱爐