[發明專利]一種用于奧錳鋼的新型復合孕育劑

無效

• 申請號: 200710100791.5
• 申請日: 2007-04-19
• 公開（公告）號: CN101289724A
• 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

本發明涉及一種用于奧錳鋼的復合孕育劑。

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年代后期開始采用單純的稀土硅鐵對奧錳鋼進行孕育處理，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，其分布和在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。隨著金屬材料改性處理技術的日趨完善，在對傳統高錳鋼的材料改性上取得了較大的進展，使奧錳鋼組織和性能獲得了較大的改善和提高。人們愈來愈注意到這種變化與復合孕育的作用關系較大。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孕育處理，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用于奧錳鋼的新型復合孕育劑，在爐內、爐外實行“二步法”處理，以強化孕育處理效果，改進和提高碳化物和非金屬夾雜的均勻分布。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：所述復合孕育劑包括V渣、Ti和Zn，用量分別為用量分別為鋼液重量的2.0％～2.5％、0.02％～0.03％和0.006％～0.008％，其中，鈦元素以鈦鐵形式加入；所述復合孕育劑分爐內和爐外兩步加入：爐內處理是在調整鋼液成份的合金化階段加入，加入時間是在加入錳鐵對鋼液的錳含量進行微調之后，向熔池中加入V渣；爐外處理是在鋼包中加入鈦鐵和鋅。

V、Ti的作用機理：1、增強形核細化晶粒。在實際鋼液液態結構中，由于釩、鈦和碳具有很強的親和力，從凝固初期始，就存在由釩、鈦碳化物構成的孕育質點，在凝固過程中，這些質點繼而引起碳原子的偏聚、簇合，且在隨后的結晶過程中造成晶界上碳化物數量減少而晶內的碳化物數量增多。另一方面，在一定含量V、Ti元素的影響下，界面前沿過冷度明顯增大，這樣就促使鋼液中有利于形成異質晶核的硫化物、氧化物、氮化物和復合夾雜作為結晶基底，從而增強形核，細化晶粒。2、抑制擴散?穩定形態。釩、鈦等元素的加入形成分枝發達的奧氏體枝晶。隨后的結晶過程被限于只能在枝晶內進行，碳化物的形成和長大由此受到枝晶的強烈影響，同時由于V和Ti與碳的親和力很強，在進行異質形核的同時，在該區域則又有效地減慢了碳欲向優先成長的方向的擴散速度。因此，釩、鈦等元素的孕育作用一是細化了奧氏體枝晶；二是有效控制了碳化物的數量、大小和形態。

鋅的作用機理是：1、Zn蒸氣攪拌金屬液體，產生局域對流，促使枝晶破碎，增加晶核數目；2、形成含Zn復合碳化物，增加碳化物晶核的數量，細化了碳化物；3、Zn是低熔點合金元素，隨著凝固過程的不斷進行，Zn必然富集在碳化物的周圍的液相中，增加了碳化物生長端部表面的自由能，從而導致碳化物的生長速度受阻，端部變得圓鈍。