CN107675079A - 煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢配方及工艺 - Google Patents

煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢配方及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢配方及工艺，由C、Si、Mn、Cr、Mo、Cu、Ti、V、B、RE元素和特殊的工艺制成，具有优越的应变疲劳性能，缓慢的疲劳裂纹扩展速率以及更为显著地超载延寿效应。具有高淬透性、强韧性、耐磨性和优良的加工焊接性能，并具有低的缺口敏感性等综合力学性能优异，其抗拉强度可达1200‑1600MPa，冲击韧度(aku)80‑160J/cm2，并且具有高的塑性和破断抗力，适合用于铸造高强高韧高耐磨零件等。

Description

煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢配方及工艺
技术领域
本发明涉及一种金属冶炼技术领域，尤其涉及一种煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢配方及制备工艺。
背景技术
进入21世纪低碳经济时代，提高耐磨材料的综合机器性能达到高强度，高韧性，高耐磨性以及良好的加工焊接性能，延长使用寿命，降低材料成本，具有更高性价比是耐磨材料制造和使用行业不断追求的目标。采用用综合机械化采煤，工作面推进速度较快，整体铸造锤体安装维护方便保证了转动的平稳；井下破碎机锤体主要承担着对煤块的破碎作业，锤体常采用普通的ZG30SiMn等低合金钢材料强度不高，韧性与硬度相对较低，不耐磨，致使锤体早期失效更换，同时要在煤矿井下更换困难，严重影响煤矿产量，经济效益损失大。造成煤炭在输送机机头堆积堵塞，严重时还会造成工作面停产。对此，需要将锤体材质设计成多元微合金化高强韧耐磨钢，并对锤头整体进行热处理调质。提高锤头的使用寿命。节约停机时间，减少更换人力和物力。提高破碎机的工作能力，进而提高煤矿的生产能力和经济效益。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢配方及工艺。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明一种煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢配方，包括
常规元素成分：C 0.15％～0.23％；
Si 0.90％～1.30％；
Mn 1.10～1.40％；
S≤ 0.025％；
P< 0.026％；
添加合金元素成分： Cr 0.30％～0.58％；
Mo 0.10％～0.40％；
Cu 0.20％～0.40％；
多元微合金元素成分：Ti 0.02％～0.20％；
V 0.03％～0.20％；
B 0.03％；
RE 0.06％～0.26％；
余量为Fe，质量百分比总和为100％。
本发明一种煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢制备工艺，包括以下步骤：
(1)锤体铸钢材料熔炼工艺：
A：按照化学成分配方的原料加入电炉熔炼，炉前Si采用硅铁调整成分，炉前Mn采用低碳低磷锰铁调整成分，炉前Cr采用微碳铬铁调整成分，Mo采用钼铁加入炉中，钢液温度升至1600℃加入电解铜，温度升至1650℃，***0.06％铝线脱氧出炉；
B：出炉前将多元微合金元素钒、钛、硼、稀土按配比用钒铁，钛铁，低碳硼铁(C≤0.05％～0.1％,9％～25％B)及稀土合金(粒度5～10mm的块状)混合加入浇包内冲入；
C：往浇包内加入0.03％的纯铝，翻炉出钢，加保温聚渣剂覆盖，镇静温度降至1580℃开始浇注锤体铸件；
(2)锤体热处理工艺：
①浇注的锤体温度到900℃左右，保温2.5小时，空冷到280±10℃，切割浇冒口；
②锤体按小于180℃/h升温至500～750℃保温30min，升温至880～950℃保温100～120min出炉，15min内冷却至380～280℃，直接将锤体置于事先升温至300℃的电阻炉内保温60min出炉空冷；
③锤体200～260℃回火保温1～5h。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢配方及工艺，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)具有高强度，高韧性，高耐磨性，耐冲击，冲击韧性大，疲劳寿命长；
(2)原材料采购方便，成本低；
(3)良好的成型性，工艺性能良好铸造容易；
(4)良好的加工焊接性能、淬透性；
(5)适合电炉熔炼，树脂砂铸造、水玻璃砂铸造、精密铸造等生产；
(6)在冶金、水泥，矿山等各种破碎机锤体，锤头等许多工业部门耐磨铸件，有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明：
本发明一种煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢配方，包括
常规元素成分：C 0.15％～0.23％；
Si 0.90％～1.30％；
Mn 1.10～1.40％；
S≤0.025％；
P<0.026％；
添加合金元素成分：Cr 0.30％～0.58％；
Mo 0.10％～0.40％；
Cu 0.20％～0.40％；
多元微合金元素成分：Ti 0.02％～0.20％；
V 0.03％～0.20％；
B 0.03％；
RE 0.06％～0.26％；
余量为Fe，质量百分比总和为100％。
本发明一种煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢制备工艺，包括以下步骤：
(1)锤体铸钢材料熔炼工艺：
A：按照化学成分配方的原料加入电炉熔炼，炉前Si采用硅铁调整成分，炉前Mn采用低碳低磷锰铁调整成分，炉前Cr采用微碳铬铁调整成分，Mo采用钼铁加入炉中，钢液温度升至1600℃加入电解铜，温度升至1650℃，***0.06％铝线脱氧出炉；
B：出炉前将多元微合金元素钒、钛、硼、稀土按配比用钒铁，钛铁，低碳硼铁(C≤0.05％～0.1％,9％～25％B)及稀土合金(粒度5～10mm的块状)混合加入浇包内冲入；
C：往浇包内加入0.03％的纯铝，翻炉出钢，加保温聚渣剂覆盖，镇静温度降至1580℃开始浇注锤体铸件；
(2)锤体热处理工艺：
①浇注的锤体温度到900℃左右，保温2.5小时，空冷到280±10℃，切割浇冒口；
②锤体按小于180℃/h升温至500～750℃保温30min，升温至880～950℃保温100～120min出炉，15min内冷却至380～280℃，直接将锤体置于事先升温至300℃的电阻炉内保温60min出炉空冷；
③锤体200～260℃回火保温1～5h。
注意事项：
(1)熔炼所用合金材料必须成分清楚，加入炉子必须经过烘干，加入计量准确；
(2)炉前成分必须分析，达到要求，出炉温度达到控制要求；
(3)浇注本体及3根Y型试样；
(4)本体及3根Y型试样与锤体同炉同工艺热处理。
本发明的多元微合金化高强韧耐磨钢锤体材料具有高的抗疲劳强度，优越的应变疲劳性能，缓慢的疲劳裂纹扩展速率以及更为显著地超载延寿效应。具有高淬透性、强韧性、耐磨性和优良的加工焊接性能，并具有低的缺口敏感性等综合力学性能优异，其抗拉强度可达1200-1600MPa，冲击韧度(aku)80-160J/cm2，并且具有高的塑性和破断抗力，适合用于铸造高强高韧高耐磨零件等。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢配方，其特征在于：包括常规元素成分：C 0.15％～0.23％；
Si 0.90％～1.30％；
Mn 1.10～1.40％；
S≤0.025％；
P<0.026％；
添加合金元素成分：Cr 0.30％～0.58％；
Mo 0.10％～0.40％；
Cu 0.20％～0.40％；
多元微合金元素成分：Ti 0.02％～0.20％；
V 0.03％～0.20％；
B 0.03％；
RE 0.06％～0.26％；
余量为Fe，质量百分比总和为100％。
2.一种煤矿破碎机锤体多元微合金化高强韧耐磨钢制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)锤体铸钢材料熔炼工艺：
A：按照化学成分配方的原料加入电炉熔炼，炉前Si采用硅铁调整成分，炉前Mn采用低碳低磷锰铁调整成分，炉前Cr采用微碳铬铁调整成分，Mo采用钼铁加入炉中，钢液温度升至1600℃加入电解铜，温度升至1650℃，***0.06％铝线脱氧出炉；
B：出炉前将多元微合金元素钒、钛、硼、稀土按配比用钒铁，钛铁，低碳硼铁(C≤0.05％～0.1％,9％～25％B)及稀土合金(粒度5～10mm的块状)混合加入浇包内冲入；
C：往浇包内加入0.03％的纯铝，翻炉出钢，加保温聚渣剂覆盖，镇静温度降至1580℃开始浇注锤体铸件；
(2)锤体热处理工艺：
①浇注的锤体温度到900℃左右，保温2.5小时，空冷到280±10℃，切割浇冒口；
②锤体按小于180℃/h升温至500～750℃保温30min，升温至880～950℃保温100～120min出炉，15min内冷却至380～280℃，直接将锤体置于事先升温至300℃的电阻炉内保温60min出炉空冷；
③锤体200～260℃回火保温1～5h。
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