[發明專利]一種利用電弧爐制備低合金高強韌鑄鋼的方法

有效

• 申請號: 201410241224.1
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103966515A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 李平;李鋒軍;徐治新;劉松濤;蘇莉;彭保中;歐陽維強;周云平;來旭強
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C22C38/22
• 分類號: C22C38/22;C21C5/52;C21D1/25
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

技術領域：

本發明屬于金屬材料領域，涉及一種低合金高強韌鑄鋼的制備方法，特別是一種利用電弧爐制備低合金高強韌鑄鋼的方法，用該方法制備的是一種低合金高強韌鑄鋼。

背景技術：

在農機、工程機械、坦克、礦山等領域中，很多承載零部件容易出現斷裂和快速磨損等失效現象，降低設備的工作效率和使用可靠性。因此，要求這些零部件材料不僅要有一定的硬度、較好的耐磨性，更要有高強度和高韌性，即要求綜合力學性能好。低合金鑄鋼具有合金含量低(合金元素總量≤5％)、來源廣泛，綜合力學性能好、制造工序簡單，成本低等特點，是一種應用前景很好的工程材料。很多研究者采用不同合金化和優化熱處理工藝，獲得馬氏體+殘余奧氏體、馬氏體+貝氏體、貝氏體+殘余奧氏體、馬氏體+殘余奧氏體+碳化物等不同組織，制得了高強度耐磨鑄鋼，應用于一些磨損嚴重的工況條件。但是，在旋轉或扭轉作用強烈而磨損作用相對不強烈的條件下服役的一些工件，如應用上述高強度耐磨鑄鋼，經常會出現由于塑性或韌性不足而發生斷裂失效現象。

煉鋼方法一般有電弧爐、中頻感應爐、轉爐和電渣重熔等，其中電弧爐和中頻感應爐為應用最廣泛的兩種方法。

中頻爐煉鋼對爐料品質的要求較高，即要吃精料，倘若爐料本身不能嚴格保證品質，那么出爐的鋼液品質就可想而知，中頻爐沒有冶金反應，熔煉時不好調質，所以煉出的鋼材質地不純，每個爐次所出的鋼水質量差別較大，重現性差。電弧爐可以大量使用廢鋼和回爐料，有很強的熔化、氧化和還原能力，冶金能力很強，能有效地除去氣體和夾雜物，成分調整非常方便，每個爐次都能很好地控制，鋼材質量能得到保證，適于優質合金鋼的熔煉。

電弧爐依照爐渣和爐襯耐火材料的性質分為酸性和堿性兩種。堿性爐的爐襯是用鎂砂、白云石等堿性耐火材料修砌的。而酸性爐是用硅磚、石英砂、白泥等酸性材料修砌的。由于爐襯的性質不同，在煉鋼過程中所采用的造渣材料也不一樣。堿性爐要用石灰為主的堿性材料造堿性渣，而酸性爐則是用石英砂為主的材料造酸性渣。

酸性電弧爐和堿性電弧爐的優缺點：(1)堿性電弧爐由于使用堿性爐渣，能有效地去除鋼中的有害元素磷、硫；而酸性渣無去除磷硫的能力，所以酸性爐煉鋼要用含磷硫很低的原材料，對爐料質量要求高。(2)堿性電弧爐襯MgO的耐急冷急熱性差，在間歇式熔煉條件下，爐襯壽命短，導致熔煉成本高；酸性電弧SiO₂爐襯耐急冷急熱性好，爐襯壽命長，熔煉成本低。(3)酸性爐渣阻止氣體透過的能力大于堿性渣，侵入氣體少，FeO少，弱堿性，脫氧劑加入量少，雜質少，因此鋼液的氣體夾雜物少。(4)由于不脫磷硫，冶煉時間短，熔煉工藝簡單，熔煉效率高，經濟性好。(5)酸性爐鋼液升溫快，熱效率高，造渣少，節能。

發明內容：

綜上所述，為了克服現有技術問題的不足，本發明提供了一種利用電弧爐制備低合金高強韌鑄鋼的方法，是選用低硫磷爐料、利用酸性電弧爐冶煉鋼液、爐外精煉，一次淬火+回火的制備低合金高強韌鑄鋼的方法，本方法工序少，效率高，制備的低合金高強韌鑄鋼強度高、塑性和韌性好，有較高硬度和一定的耐磨性，可用于要求高強韌耐磨工況條件下使用的工件，且合金元素少，成本低，具有較好的推廣應用前景。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種利用電弧爐制備的低合金高強韌鑄鋼包括以下質量百分比的原料：

C：0.28％～0.38％，Si：0.45％～0.80％，Mn：1.00％～1.50％，P≤0.025％，S≤0.025％，Cr：0.55％～0.90％，Mo：0～0.30％，余量為Fe。

一種利用電弧爐制備低合金高強韌鑄鋼的方法，包括以下步驟：

第一步、利用電弧爐制備的低合金高強韌鑄鋼包括以下質量百分比的原料：C：0.28％～0.38％，Si：0.45％～0.80％，Mn：1.00％～1.50％，P≤0.025％，S≤0.025％，Cr：0.55％～0.90％，Mo：0～0.30％，余量為Fe；