[發明專利]一種先進奧錳鋼的雙變質處理方法

無效

• 申請號: 200710100781.1
• 申請日: 2007-04-19
• 公開（公告）號: CN101289722A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 張國慶;王仲玨;章成希;楊潔;何義成
• 申請（專利權）人: 銅陵市大明瑪鋼有限責任公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21C7/00;C22C38/04
• 代理公司: 銅陵市天成專利事務所
• 代理人: 程霏

技術領域

本發明涉及一種奧氏體錳鋼的變質處理方法。

背景技術

傳統奧錳鋼即奧氏體錳鋼(中錳鋼、高錳鋼、超高錳鋼)的生產工藝主要有兩類：一類是在奧錳鋼的基本成分確定后按照傳統的熔煉工藝進行熔煉，由于按傳統的熔煉工藝進行熔煉通常不施行變質處理、孕育處理。用這種工藝生產的奧錳鋼鑄態組織中的碳化物沿晶界呈網狀分布，在含碳量較高時這種網狀碳化物較發達，網片較厚，致使材料的脆性很大；其次鋼液中的非金屬夾雜通常也易呈網狀分布，這些特性不僅造成鑄態下材料的脆性，容易在凝固過程和生產過程中造成鑄件的斷裂，而且在隨后的水韌處理過程中往往要求在較高的奧氏體化溫度和較長的保溫時間下才能完成碳化物的熔解，達到獲得單一奧氏體組織的目的。由于奧氏體化溫度增高和保溫時間變長，使晶粒粗大，并且在原來碳化物分布的位置由于碳化物的熔解而留下了顯微裂紋，這些都不利于提高材料的韌性，這些都容易使材料在服役期間容易造成零件的失效。

我國在70年代后期開始采用稀土硅鐵對奧錳鋼進行變質處理，變質后碳化物的形態、大小均發生了較為顯著的變化，但是從碳化物在基體中的分布來看是較為不均勻，它主要體現在碳化物在基體中的分布不均勻和碳化物的形態與大小在各局域偏差較大；非金屬夾雜物的形態和大小也發生了較為顯著的變化，但和碳化物的變化相似，其局部區域也是不均勻的。

近些年來，隨著國家礦冶工程的發展，用于礦石粗磨的顎式破碎機和中細磨的圓錐破碎機的顎板、球磨機襯板、粉碎機錘頭等高錳鋼件年耗量已達百萬噸。這促使人們開始愈發重視在優質奧錳鋼的生產新工藝上進行有益的探索，以期不斷完善奧錳鋼生產工藝促進奧錳鋼工件質量的提高。優質奧錳鋼生產新工藝其核心就是將冶金處理技術的內核：變質處理；孕育處理；微合金化技術三位一體，相輔相成，互為作用；在實現組織明顯改善的同時，使材料的綜合性能得到全面提升。中國專利CN1219103C公開了一種錳鋼制造方法，在出鋼時用稀土合金和釩鐵進行復合變質處理，可以提高錳鋼的韌性，其缺陷是：在稀土進行變質前對鋼液未進行更為有效的脫氧使稀土變質作用不穩定；雖然稀土合金和釩鐵對變質效果有較為明顯的作用但由于未采取爐內和爐外分級處理對先析相奧氏體的形態缺乏控制；釩鐵近年來噸價高達15萬元以上使成本提高幅度較大。

發明內容

本發明的目的是提供一種奧錳鋼的雙變質處理方法，采用復合變質劑和孕育劑，在爐內、爐外實行“二步法”處理并按變質合金異質形核的生核能大小進行分級處理，以便進一步改變鑄態組織，提高和增強綜合力學性能和使用性能。

本發明是這樣實現的：在常規熔煉工藝基礎上采取爐內和爐外兩步復合變質和孕育處理，爐內處理是在調整鋼液成份的合金化階段加入變質劑和孕育劑，加入時間是在加入錳鐵對鋼液的錳含量進行微調之后，依次向熔池中加入含Re占鋼液重量0.067～0.081％的稀土合金、占鋼液重量2.0～2.5％的釩渣，出鋼前加入占鋼液重量0.15～0.20％的鋁；爐外處理是在鋼包中加入作為變質劑和孕育劑的占鋼液重量0.04～0.06％的硅鈣、含Re占鋼液重量0.133～0.169％的稀土合金、含鈦占鋼液重量0.02～0.03％的鈦鐵和占鋼液重量0.006～0.008％的鋅。

本發明采用Re-Ca-Ti-Al多元素復合變質劑來進行對鋼液的變質；多元素變質的有點在于由于變質元素具有各自不同的物理特性和化學特性，因此在鋼液進行變質的過程中和鋼液在鑄型里進行的凝固過程中隨著溫度的變化，這些復合元素將依次按順序進行對鋼液的變質，從而使變質過程的有效時間延長，各元素的變質效果能夠做到一種相彰得益的效果。另一方面將變質劑在爐內、爐外實現“兩步法”分級處理，可以節能細化初晶奧氏體，也能控制鋼液凝固過程的組織結晶。采用分級復合變質處理的工藝效果主要體現在：

1、提高了鑄態組織中碳化物的形態和大小，減少了碳化物的晶界分布，增大了晶內分布，并減少了碳化物的數量；

2、改變了碳化物的形態，使碳化物趨于塊狀或團粒狀；

3、明顯減少了非金屬夾雜的數量，并且使非金屬夾雜呈團粒狀分布；

4、采用分級復合變質處理，采用上述復合變質劑進行分級復合處理，由于碳化物和非金屬夾雜物的明顯改變，使鑄態組織的韌性有所提高，并且使隨后的奧氏體化的保溫時間縮短，奧氏體化保溫溫度得到一定的降低，這樣不僅有利于防止奧氏體晶粒的粗化，而且明顯削弱了明顯由于碳化物造成的顯微裂紋存在的可能，使奧錳鋼組織獲得更高的韌性；

5、由于熔煉后期和爐前進行的分級復合化變質使變質組織在奧氏體基體上的分布均勻化。