[發明專利]一種鈮氮微合金化槽幫鑄鋼的制備方法

有效

• 申請號: 201711328072.9
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108060356B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 張永軍;喬燕芳;金培武;張鵬程;于文杰;王九花;韓靜濤
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;寧夏天地奔牛實業集團有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C38/12;C21D1/25
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明公布一種鈮氮微合金化槽幫鑄鋼的制備方法，屬于冶金技術領域。制備方法主要是通過配料、感應爐煉鋼、澆注成型、調質熱處理等工藝過程進行制備。其中，感應爐煉鋼時，其熔化期的碳含量控制在0.08％以下，精煉期加入微合金元素鈮的同時通過坩堝底部設置的透氣磚向鋼液充氮，然后再按照成分要求調整碳含量。該方法制備的槽幫鑄鋼的主要化學成分及其含量為：C：0.26～0.35％；Si：0.60～0.90％；Mn：1.10～2.00％；P≤0.010％；S：≤0.010％；Nb：0.02～0.06％；Nb/N＞7～9，其余含量為Fe。經過上述處理制得的槽幫鑄鋼，可以保證鈮主要以氮化物型式析出，減少鈮的碳化物析出，其鑄鋼抗拉強度超過900MPa，沖擊韌性達到50J/cm²以上，滿足槽幫鑄鋼對高強韌指標的要求。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，涉及一種鈮氮微合金化槽幫鑄鋼的制備方法。

背景技術

中部槽是刮板輸送機的主要部分組成，通常每臺刮板輸送機都具有100多節中部槽，無論是按重量計，還是按成本計，都占整個刮板輸送機的70％～80％，因此中部槽是使用量和消耗量最大的部件。每節中部槽在結構上普遍采用整體鑄造鏟板槽幫、擋板槽幫與高強度耐磨合金中板及底板組焊而成。其中，槽幫位于中部槽的兩側，包括鏟板槽幫、擋板槽幫和少量異型槽幫，在結構上由整體鑄造而成。

目前，槽幫材料普遍采用的是ZG30MnSi，由于其強韌性較低，耐磨性能不好，過煤量一般在600萬t左右，低于國外1 500萬t以上的水平，難以滿足大采高采煤工作面的要求，其過快報廢和頻繁更換嚴重制約了煤炭生產企業的經濟效益，所以研制高可靠性槽幫具有重要的意義和價值。

為此，人們在ZG30MnSi化學成分基礎上，通過添加合金化元素，如Ni、Cr、Mo和稀土等開發了一些槽幫材料，其最高強度為1800MPa，對應的硬度為55.1HRC，但是其韌性太低，僅為15J/cm^-2，強韌性匹配并不合理，已有實踐表明，這樣的槽幫材料，其使用效果并不會太理想。有的材料雖然韌性較高，卻強度較低，這也不能滿足槽幫材料的要求。

鈮是鋼中最有效的微合金化元素，其在鋼中的作用強于Ti、V，且儲量豐富，價格低廉，有著很大的應用前景。鋼中加入鈮不僅可以提高鋼的強度、韌性，還可以提高鋼的耐磨性和耐腐蝕性，以及降低鋼脆性轉變溫度等。

因此，本項申請以常用槽幫材料ZG30MnSi為基礎，通過鈮氮的微合金化作用，來實現強韌性的合理匹配，達到槽幫鑄鋼的高強韌性。同時，考慮到碳含量較高時，鈮的碳化物尺寸較大大，這不僅對鑄鋼性能不利，而且影響鈮的細化晶粒效果，因此為了充分發揮鈮的微合金化作用，提出了以增加鈮的氮化物析出量為主要目的的制備方法。

發明內容

一種鈮氮微合金化槽幫鑄鋼的制備方法主要是以增加鈮的氮化物析出量為主要目的而提出的。其制備思路是對感應爐煉鋼時熔化期的碳含量進行控制，在精煉期加入鈮的同時進行充氮處理，之后再調整碳含量。

本發明通過以下技術措施實現：

一種鈮氮微合金化槽幫鑄鋼的制備方法，其特征在于：所述的材料規定成分配料，經感應爐煉鋼、澆注成型、調質熱處理工藝過程后進行制備；

其中在感應爐煉鋼時，其熔化期的碳含量控制在0.08％以下，精煉期加入微合金元素鈮的同時通過坩堝底部設置的透氣磚向鋼液充氮，在保證鋼液鈮含量與氮含量之比在7～9的范圍內之后，再按照成分要求調整碳含量。

進一步地，所述的熔化期的碳含量控制在0.08％以下，是為保證鑄鋼中鈮以氮化物形式析出；該碳含量通過控制配料時的碳含量以及煉鋼時的氧化作用來保證。