[發明專利]高硬度、高韌性掘進機刀圈用鋼ZW552的制備方法

在審

• 申請號: 201910167368.X
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109957702A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 曹立軍;劉道獻;趙偉東;董占坤;張長春;蔣大鵬;陳海桐;邵智勇;劉海坤;潘成明;關海龍
• 申請（專利權）人: 唐山志威科技有限公司
• 主分類號: C22C33/06
• 分類號: C22C33/06;C21C7/06;C21C7/10;C22B9/18;C21D8/00;C21D1/32;C21D1/18;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/20;C
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1.一種高硬度、高韌性掘進機刀圈用鋼ZW552的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

(1)電爐冶煉，按照掘進機刀圈用鋼ZW552組分含量進行廢鋼和合金料的配料，在電爐中熔化冶煉，溫度為1635～1655℃時氧化扒渣，扒渣后加入硅鐵合金、石灰和螢石，出鋼溫度為1645～1675℃，出鋼過程中加鋁進行脫氧；出鋼后在線喂鋁線，喂鋁量1m/t，喂線速度≥120m/min。

(2)LF爐精煉，入LF爐后接通氬氣，氬氣壓力0.6-0.9Mpa，隨后送電升溫，加入石灰和螢石調整爐渣流動性，采用碳粉和鋁粒擴散脫氧，加熱保溫時間為10～20min，渣白后取樣分析，白渣保持時間為30～50min，取樣分析完畢后根據分析結果進行成分微調，LF爐出鋼溫度為1675～1685℃；

(3)VD精煉，鋼包到位后喂硅鈣線，喂線量1.2m/t，隨后抽真空，極限真空度＜67Pa，保持該極限真空度16～35min，破真空后取樣分析，成分合格后軟吹入氬氣至吊包，軟吹氬氣的時間為15～30min，吊包溫度為1545～1565℃；

(4)澆鑄電極坯，預熱錠模為150～250℃，然后對錠模充入氬氣，每個錠盤充氬氣時間為3～5min，然后撤出氬氣管，用蓋子將錠模蓋好后進行澆鑄，澆鑄全過程采用加掛石棉布的氬氣保護澆鑄件進行保護，氬氣保護流量為18～28m³/h，澆鑄時間為4～8min，電極坯直徑為450～530mm，3～5h后脫模；

(5)電極坯退火，退火溫度710～760℃，保溫時間1～1.5min/mm，爐冷至300～350℃后出爐；

(6)電渣重熔，采用步驟(5)得到的電極坯，表面清理磨光，采用氟化鈣(CaF₂)、氧化鋁(Al₂O₃)和氧化鈣(CaO)三元渣系進行冶煉，電渣冶煉穩態階段的起點熔速值為7～9kg/min，終點熔速值為5.0～6.0kg/min，得到電渣錠，然后停電爐冷80～120min后送鍛造工序；

(7)高溫均質化處理，將步驟(6)得到的電渣錠加熱至1270～1300℃，保溫25～35h進行高溫均質化處理；

(8)鍛造，步驟(7)處理過的電渣錠溫度降至1200～1240℃保溫2～3h，進行X、Y和Z三個方向的墩粗后再次拔長至最終尺寸，開鍛溫度1050～1150℃，終鍛溫度850-900℃；其中所述X、Y和Z三個方向即為長、寬和高三個方向；

(9)將步驟(8)鍛后的工件進行控冷操作，冷卻至表面400～500℃，冷卻速度為15～45℃/min，然后重新加熱至1050～1100℃的固溶溫度，保溫5～12h，然后采用水空交替的控時冷卻方式繼續進行冷卻，最終冷卻至芯部450±50℃后出水空冷；

(10)球化退火，將步驟(9)得到的半成品在250～350℃裝爐，并升溫至820～870℃，保溫8～20h，再隨爐緩慢冷卻至700～750℃，保溫15～30h，隨爐緩冷至350～450℃出爐空冷至室溫。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述高硬度、高韌性掘進機刀圈用鋼ZW552的化學成分按質量百分比含量計為：C 0.45-0.55％，Si≤0.30％，Mn 0.30-0.50％，Cr 4.80-5.50％，Mo 2.00-2.40％，V 0.50-0.70％，Nb 0.005-0.080％，P≤0.015％，S≤0.003％，Ni≤0.020％，Cu≤0.010％，Ti≤0.005％，余量為Fe和不可避免的雜質。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(10)后取樣繼續進行如下步驟：

將步驟(10)得到的成品在中心取10*10*55mm沖擊試樣及Φ10mm拉伸試樣，在1020～1040℃進行奧氏體化，保溫20～40min，油冷，然后在200～250℃的溫度下至少回火2次，每次回火的時間為至少2h，使得最終回火硬度≥56HRC，然后將得到的試樣毛坯精加工至10*10*55mm的沖擊試樣及Φ10mm的拉伸試樣，分別進行室溫U型缺口沖擊及拉伸試驗。

4.權利要求1-2所述的制備方法，其特征在于，所述電極冶煉電渣錠直徑為625mm，重量3.5～4.6t。