[發明專利]一種高強高韌性耐磨鑄鋼材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610046674.4
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105543706B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 侯利鋒;劉寶勝;衛英慧;呂仁杰;席慶祥;趙會琴;吉鵬輝;蘇琳飛
• 申請（專利權）人: 山西中條山機電設備有限公司
• 主分類號: C22C38/18
• 分類號: C22C38/18;C22C38/12;C22C38/04;C22C33/06;C21D1/18;C21D1/28
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及一種高強高韌性耐磨鑄鋼材料及其制備方法，屬于高性能新材料的開發及工藝制備的技術領域。

背景技術

刮板輸送機是煤炭綜采工作面的主要運輸設備，也是采煤機運行軌道和液壓支架的配套設備，因其具有結構強度高，運輸能力大，既能彎曲，又便于推移等優點，所以在煤炭生產中得到了廣泛應用。中部槽是刮板輸送機的主要部件，質量占刮板輸送機總質量的70%以上。刮板輸送機的失效，主要是由于中部槽的過度磨損或斷裂引起的，因此其使用量和消耗量較大。據不完全統計，因中部槽設計強度不夠或制造缺陷造成斷裂的現象時有發生，我國每年因此失效的中部槽達數十萬節，造成了資源的浪費，嚴重制約了煤礦的生產。

中部槽是由兩個槽幫、中板和底板通過組焊的方式構成。在使用過程中是物料的承載部分，運行過程中不僅承受煤、刮板和鏈條的劇烈摩擦，而且還承受采煤機的運行負荷，推、拉液壓支架的側向力和縱向力，大塊煤、巖石卡死在槽中時的擠壓、沖擊力等。以上惡劣工況，造成中部槽的損壞形式除鏟面磨損外，還有槽體的變形、斷裂以及凸凹端連接件的損壞等，占整機失效率的40%，其使用壽命是衡量整機使用壽命的重要指標。

目前所使用的槽幫材料為ZG20CrSiMoMn，隨著國內外刮板輸送機不斷向大運量、長運距、大功率、長壽命與高可靠性方向發展，對高性能刮板輸送機槽幫的研發提出了更高的要求。因此，針對其惡劣的工況條件進行分析，盡快研制出耐磨性能優越、抗彎曲、拉伸性能好、抗撕裂、耐沖擊、易施工、摩擦阻力小的耐磨材料，對提高中部槽的使用壽命和可靠性，具有重要意義。

發明內容

本發明為解決目前槽幫材料成本較高，耐磨損性及強韌性性能不足等技術問題，提供一種高強高韌性耐磨鑄鋼材料及制備方法。

本發明所述的一種高強高韌性耐磨鑄鋼材料是采用以下技術方案實現的：一種高強高韌性耐磨鑄鋼材料，其化學成分為：C：0.17-0.22wt%，Si：≤0.35wt%，Mn：1.0-1.2wt%，P≤0.025wt%，S≤0.025wt%，Cr：0.9-1.1wt%，Mo：0.2-0.3wt%，Nb：0.02-0.035wt%，B：0.003-0.004wt%；余量為Fe及不可避免的雜質；在上述化學原料的基礎上再加入RE，其中RE的加入量占上述化學原料質量的0.02-0.05 wt%。

本發明所述的一種高強高韌性耐磨鑄鋼材料的制備方法是采用以下技術方案實現的：按照高強高韌性耐磨鑄鋼材料的化學成分準備化學物質材料，使用的化學物質材料包括：廢鋼、生鐵、鉻鐵合金、錳鐵合金、硅鐵合金、鉬鐵合金、鈮鐵合金、硼鐵合金及混合稀土；

包括以下步驟：

（1）精選化學物質材料

對使用的化學物質材料質量純度控制如下，其中的雜質含量均要低于規定的質量百分比：

鉻鐵合金：固態固體0.2 %

錳鐵合金：固態固體0.2 %

硅鐵合金：固態固體0.2 %

鉬鐵合金：固態固體0.2 %

鈮鐵合金：固態固體0.2 %

硼鐵合金：固態固體0.2 %

混合稀土：固態固體0.2 %

（2）冶煉

將廢鋼、生鐵、鉻鐵合金和鉬鐵合金混合加熱熔化，熔清后加入硅鐵合金和錳鐵合金預脫氧和合金化；爐前調整成分合格后將溫度升至1650℃以上，加入鈮鐵合金和硼鐵合金終脫氧和合金化，而后出爐；將混合稀土破碎至粒度小于25mm的小塊，置于澆包底部，用包內沖入法對鋼水進行復合變質處理；變質處理后，將鋼水在普通鑄型中澆注成鑄件；

（3）鑄造

鑄造主要包括以下步驟：澆注成鑄件，在冒口上撒些冒口保溫劑，型中冷卻，開箱，去砂，鑄件冷卻，切除冒口；

（4）熱處理

鑄件正火：920±3℃，

鑄件淬火：820±3℃，

鑄件回火：550±3℃；

得到高強高韌性耐磨鑄鋼材料。