一种Si-Mn合金化耐磨铸钢的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Si‑Mn合金化耐磨铸钢的制备方法，先将Q235废钢、碳素铬铁和高锰钢废料混合加热熔化，当钢水温度达到1520～1550℃时，加入硅钢片废料，全部熔化后，加入金属铝脱氧，然后对钢水进行炉外处理，并浇注成型，对铸件进行淬火和回火处理后，即获得Si‑Mn合金化耐磨铸钢。本发明专利技术以廉价的高锰钢废料和硅钢片废料为主要原料，并加入适量高碳铬铁，不含钼、镍、铜等昂贵合金元素，生产成本大幅度降低；得到的铸钢力学性能优异，硬度达到55～57HRC，硬度分布均匀，冲击韧性达到138～148J/cm

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于耐磨材料
，涉及一种Si-Mn合金化耐磨铸钢，本专利技术还涉及上述Si-Mn合金化耐磨铸钢的制备方法。
技术介绍
耐磨铸钢在冶金、矿山、机械、电力、农机、石油、化工，乃至航空航天、国防、军工等领域都有广泛的应用，常用耐磨铸钢是高锰钢和各种合金铸钢。中国专利技术专利《一种破碎机用轻质高锰钢衬板及其制备方法》(申请日2015.09.18，公开号CN105154764A，公开日2015.12.16)公开了一种破碎机用轻质高锰钢衬板及其制备方法，衬板化学成分质量百分比为：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％，余量为Fe及不可避免杂质，衬板密度在6.6～7.1g/cm3之间。制备方法包括熔炼、浇铸、分离、热处理、喷丸，该衬板比现有高锰钢衬板密度降低9％～15％；除此之外，该专利技术的钢种还具有优异的硬度和冲击韧性，其耐磨性可比普通高锰钢提高40％以上。中国专利技术专利《一种用于颚式破碎机的高耐磨高锰钢颚板及其制备方法》(申请日2015.08.10，公开号CN105088080A，公开日2015.11.25)还公开了一种用于颚式破碎机的高耐磨高锰钢颚板及其制备方法，其各化学成分及质量百分比为：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、余量为Fe。该专利技术制得的高锰钢颚板具有硬度高、耐磨性好，强度高，韧性好，且抗冲击性能强的优点，其耐磨性是传统Mn13的2倍以上。中国专利技术专利《耐磨增强的钢及其制备方法》(申请日2015.08.10，公开号CN105026597A，公开日2015.11.25)还公开了一种具有增强的耐磨性的高锰(Mn)钢，和制造该具有增强的耐磨性的高锰钢组合物的方法，公开内容的有利钢组合物/组件改进了以下性能中的一种或多种：耐磨性、延展性、抗裂性、耐腐蚀性、疲劳寿命、表面硬度、抗应力腐蚀性、抗疲劳性和/或耐环境裂化性。中国专利技术专利《一种钢球磨机的衬板及其加工工艺》(申请日2014.12.02，公开号CN105002429A，公开日2015.10.28)还公开了一种钢球磨机的衬板，其特征在于其化学成分以重量百分比计如下：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，余量为Fe。该专利技术改变原衬板的材料，将纳米材料B4C和Re加入钢材料中，增加锰的含量至18～22％，从而提高了球磨机衬板的硬度和冲击韧性，耐磨度可比普通高锰钢提高30％以上。中国专利技术专利《一种破碎机用高锰钢筛板及其制备方法》(申请日2014.12.02，公开号CN104988431A，公开日2015.10.28)还公开了一种破碎机用高锰钢筛板及其制备方法，所述筛板包括设有若干筛孔的基板，所述基板的材质为高锰钢，所述高锰钢中含有的化学元素成分及其质量百分比如下：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％；余量为Fe。所述制备方法包括消失模的制备，造型、熔炼、扒渣、变质处理、浇注、清砂、水韧处理等步骤。与现有技术相比，该专利技术提供的破碎机用高锰钢筛板采用高锰钢通过消失模铸造方法生产，生产的筛板具有耐磨性好、强度高、使用寿命长、成本低等优势。中国专利技术专利《超高锰多元素稀土耐磨合金钢衬板的制备方法》(申请日2015.07.03，公开号CN104962825A，公开日2015.10.07)还公开了一种超高锰多元素稀土耐磨合金钢衬板的制备方法，按质量百分比计，衬板包括以下成分：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％，其余为钢；衬板的制备方法包括以下步骤：加入熔炼炉熔化铸造衬板，将衬板放至热处理炉中进行正火调质处理；风冷处理；将风冷处理后的衬板低温回火处理；进行机械性能测试、打磨、抛光。该专利技术的有益效果是：合金钢具备了普通高锰钢的韧性强度，同时增强了基体初始硬度，材料在使用中经小能量冲击能快速硬化，达到优良的抗磨损能力，提高产品使用寿命。但是，高锰钢只有在高冲击工况下发生加工硬化，才会具有优异的耐磨性。为了进一步提高合金钢耐磨性，中国专利技术专利《一种大型球磨机衬板及其制备方法》(申请日2015.07.03，公开号CN104651731A，公开日2015.10.07)公开了一种大型球磨机衬板及其制备方法，首先将废钢、增碳剂、铬铁、氮化铬铁、铌铁、硼铁、锰铁和硅铁在电炉内混合加热熔化，钢水温度达到1580～1600℃时，加入铝脱氧，将炉内钢水的化学组成及其质量分数调整至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，余量为Fe和不可避免的微量杂质元素，然后对钢水进行微合金化处理，并浇注成衬板，衬板热处理后具有硬度高和耐磨性好等特点。中国专利技术专利《一种高强度耐磨合金钢及其制备方法》(申请日2015.08.25，公开号CN105177465A，公开日2015.12.23)还公开了一种高强度耐磨合金钢，由以下重量组分组成：碳0.15～0.27％、硅0.25～0.46％、硼0.12～0.18％、镍0.05～0.14％、钛0.16～0.22％、铝0.04～0.09％、锑0.5～1.2％、铬0.6～1.8％、锆0.4～1.3％、锌0.05～0.8％、复合稀土元素0.04～0.1％、磷≤0.03％、硫≤0.03％、余量为铁。该专利技术的合金钢耐磨性大大提高，耐磨性是高铬铸铁、高锰钢的4～8倍，且脆性小、相对生产成本低。中国专利技术专利《一种高强度耐磨球墨铸钢及其制备方法》(申请日2015.09.21，公开号CN105112790A，公开日2015.12.02)还公开了一种高强度耐磨球墨铸钢及其制备方法，该球墨铸钢含有球状石墨，其化学成分(按质量百分比)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％，其余为铁和不可避免杂质；该专利技术的高强度耐磨球墨铸钢制备方法包括合金熔炼、孕育和球化处理、浇注及热处理过程。该专利技术的高强度耐磨球墨铸钢，具有优异的力学性能、强度高、耐磨性好，尤其适用于轧辊等各类耐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Si‑Mn合金化耐磨铸钢的制备方法，其特征在于，采用电炉熔炼，具体按以下步骤实施：步骤1，称取硅钢片废料、高锰钢废料、碳素铬铁、Q235废钢和金属铝，将Q235废钢、碳素铬铁和高锰钢废料在感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1520～1550℃时，加入硅钢片废料，当硅钢片废料全部熔化后，将钢水升温至1610～1635℃，加入金属铝脱氧，然后将钢水出炉到钢包；步骤2，钢水全部进入钢包后，向钢包内加入多元微合金线对钢水进行炉外微合金化处理和复合变质处理；步骤3，将经步骤2处理的钢水进行搅拌、扒渣和静置后，在温度降至1480～1505℃时浇入铸型，钢水浇注完毕2～4小时后，取出铸件，进行清砂和打磨处理，然后入炉加热、保温，出炉油冷淬火后保温，最后炉冷至温度低于150℃出炉空冷，即可获得Si‑Mn合金化耐磨铸钢。

【技术特征摘要】
1.一种Si-Mn合金化耐磨铸钢的制备方法，其特征在于，采用电炉熔炼，具体按以下步骤实施：步骤1，称取硅钢片废料、高锰钢废料、碳素铬铁、Q235废钢和金属铝，将Q235废钢、碳素铬铁和高锰钢废料在感应电炉内混合加热熔化，当钢水温度达到1520～1550℃时，加入硅钢片废料，当硅钢片废料全部熔化后，将钢水升温至1610～1635℃，加入金属铝脱氧，然后将钢水出炉到钢包；步骤2，钢水全部进入钢包后，向钢包内加入多元微合金线对钢水进行炉外微合金化处理和复合变质处理；步骤3，将经步骤2处理的钢水进行搅拌、扒渣和静置后，在温度降至1480～1505℃时浇入铸型，钢水浇注完毕2～4小时后，取出铸件，进行清砂和打磨处理，然后入炉加热、保温，出炉油冷淬火后保温，最后炉冷至温度低于150℃出炉空冷，即可获得Si-Mn合金化耐磨铸钢。2.根据权利要求1所述的一种Si-Mn合金化耐磨铸钢的制备方法，其特征在于，步骤1中所述硅钢片废料、高锰钢废料、碳素铬铁、Q235废钢和金属铝的质量分数为：硅钢片废料61～63％，高锰钢废料23～25％，碳素铬铁2.5～2.8％，Q235废钢11～12.5％，金属铝0.08～0.12％，以上原料质量分数之和为100％。3.根据权利要求1所述的一种Si-Mn合金化耐磨铸钢的制备方法，其特征在于，步骤1中所述硅钢片废料的化学组成及其质量分数为：Si2.9-3.5％，Al0.3-0.6％，C＜0.08％，S＜0.002％，Mn＜0.20％，P＜0.015％，余量为Fe及其不可避免的杂质元素，各元素的总和为100％；高锰钢废料的化学组成及其质量分数为：C0.95～1.35％，Mn11～14％，Si0.3～1.0％，S＜0.04％，P＜0.07...

【专利技术属性】
技术研发人员：符寒光，成小乐，屈银虎，胥光申，蒋志强，刘毅，刘少飞，徐洁，尹君，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61