[發明專利]一種超高強度鑄鋼及其制備方法和焊接工藝有效

申請號：	201110221395.4	申請日：	2011-08-03
公開（公告）號：	CN102352465A	公開（公告）日：	2012-02-15
發明（設計）人：	郭海周;孫玉福;李建偉;賈祥才;張俊峰;王曉峰	申請（專利權）人：	鄭州四維機電設備制造有限公司
主分類號：	C22C38/28	分類號：	C22C38/28;C22C38/50;C22C33/06;C21D1/28;B22D1/00;B23K31/02
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種超高強度鑄鋼及其制備方法焊接工藝
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種鑄鋼及其制備方法和焊接工藝，尤其涉及一種超高強度鑄鋼及其制備方法和焊接工藝。

背景技術

目前，煤礦行業用液壓支架上柱窩類、連接頭類、導軌等一些零部件都采用鑄鋼件。由于支架在工作時要承受來自頂板的垂直壓力以及大量煤、石下落引起的交變沖擊載荷，因此，要求柱窩類鑄鋼件要具有較好的綜合機械性能和很好的焊接性能。

隨著市場的需要，煤機行業都在大力發展高端的大采高液壓支架，由于綜采工作面高，支護強度要求也相應地大大提高，這就需要結構件采用大量的高強度鋼板，液壓支架用鋼的強度級別已由50kg、60kg發展到100kg、110kg，甚至到120kg級。

結構件的鋼板強度提高，柱窩類鑄鋼件的強度也要與之相匹配，現有的兩種常用材質ZG27SiMn和ZG30Cr06的屈服強度、抗拉強度均較低R_eL、R_m＜1000MPa，已不能滿足產品對材料力學性能的要求。

故需要重新開發新型的高強度鑄鋼材料，其力學性能主要是要求抗拉強度R_m＞1000MPa。經查詢國內外相關國家標準及同行業鑄鋼規范資料，比較接近上述性能的低合金高強度鋼有鍛鋼AISI8620(美國鋼鐵學會標準AISIA29/A29M-2005)，但由于其C和Cr元素含量較低，故其強度不高，而且由于鑄鋼的性能要比同樣成分的鍛鋼差，故其不能滿足使用性能的需要，在其基礎上仍需進一步提高。

發明內容

本發明針對現有鑄鋼強度較低的不足，提供一種超高強度鑄鋼及其制備方法和焊接工藝。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種牌號為ZG18CrMnMoRe的超高強度鑄鋼的化學成分重量百分比為：C?0.15％～0.21％，Si?0.17％～0.37％，Mn?0.5％～0.8％，Cr?0.7％～1.0％，Mo?0.45％～0.55％，Ti?0.02％～0.04％，稀土元素Re_殘留0.01％～0.02％，Al_殘留0.03～0.05％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量為Fe。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述稀土元素Re是以稀土硅鐵合金的形式加入的，所述稀土硅鐵合金牌號為FeSiRe23、FeSiRe26、FeSiRe29、FeSiRe32-A、FeSiRe32-B、FeSiRe35-A或者FeSiRe35-B，其中，Re為主要包含鈰、鑭和釔的混合物。

本發明還提供一種解決上述技術問題的技術方案如下：一種超高強度鑄鋼的制備方法包括以下步驟：

步驟10：按上述超高強度鑄鋼的化學成分中除稀土元素和鋁元素外的各化學成分配比投料，進行熔煉和除渣處理；

步驟20：鋼水出爐前在澆包底部加入終脫氧劑Al和混合稀土元素，攪拌均勻，然后鋼水出爐，在澆包內再次靜置撈渣，最后澆注形成工件；

步驟30：采用依次退火、正火和調質的工藝過程對工件進行熱處理。

進一步，所述步驟10包括：首先，用廢鋼和廢鐵進行配料后并進行熔煉，熔煉溫度為1550℃～1580℃；接著，待廢鋼和廢鐵完全熔化后，再加入鉻鐵合金、鉬鐵合金和電解鎳板，并在出爐前7min～10min，進行排渣處理；接著，再加入硅鐵合金和錳鐵合金，并在出爐前2min～3min，加入鈦鐵合金，而后出爐。

進一步，所述步驟10中混合稀土元素為稀土硅鐵合金，所述稀土硅鐵合金牌號為FeSiRe23、FeSiRe26、FeSiRe29、FeSiRe32-A、FeSiRe32-B、FeSiRe35-A或者FeSiRe35-B，其中，Re為主要包含鈰、鑭和釔的混合物。

進一步，所述步驟20中出爐后的鋼水的溫度為1630℃～1660℃。

進一步，所述步驟20中終脫氧劑Al的加入量占鋼水重量的0.08～0.12％，所述混合稀土元素的加入量占鋼水重量的0.15％～0.2％。

進一步，所述步驟20包括：首先，在澆包底部放入終脫氧劑Al和稀土硅鐵合金，攪拌均勻，然后鋼水出爐，所述稀土硅鐵合金尺寸要小于5mm，所述稀土硅鐵合金在加入前進行1h～2h的烘烤；接著，將出爐后的鋼水轉移至澆包內，待鋼水在澆包中靜置1分鐘～3分鐘后撈渣，再在1570℃～1600℃進行澆注形成工件。

進一步，所述步驟30包括：