CN111850427A - 一种合金钢材料及其钢板材加工铸造工艺 - Google Patents

一种合金钢材料及其钢板材加工铸造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种合金钢材料，由以下成分组成：碳：0.03％‑2.0％，铬：15％‑20％，钨：0.9％‑1.4％，锰：0.8％‑1.5％，硅：0.6％‑1.0％，钼：2％‑4％，镍：0.9％‑1.4％,钒：10％‑15％，余量为铁，一种钢板材加工铸造工艺，S1：热熔熟铁；S2：依次投入其他金属；S3：再添加辅助添加剂；S4：将金属溶液冷却；S5：对钢板进行再热锻；S6：对钢板进行最后处理；本发明在合金钢中添加各种金属元素能够增大抗腐蚀性、耐磨性和强度，采用的时候熟铁，使得铁中的杂质含量底，碳元素采用的是石墨，使得合金钢不会造成晶孔问题，采用热锻机进行再锻造，钢板能够更加的精细，在合金钢板进行电镀和酸化处理，形成氧化膜，防止腐蚀氧化。

Description

一种合金钢材料及其钢板材加工铸造工艺
技术领域
本发明属于合金钢生产技术领域，具体涉及一种合金钢材料及其钢板材加工铸造工艺。
背景技术
钢，是对含碳量质量百分比介于0.02％至2.11％之间的铁碳合金的统称。钢的化学成分可以有很大变化，只含碳元素的钢称为碳素钢(碳钢)或普通钢；在实际生产中，钢往往根据用途的不同含有不同的合金元素，比如：锰、镍、钒等等。人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法发明之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。可以说钢是现代社会的物质基础，然而市面上各种的合金钢仍存在各种各样的问题。
如授权公告号为CN110144530A所公开的农用合金钢材料及生产工艺，其虽然实现了农用合金钢材料解决了塑性、韧性较低，加热时易脱碳、晶粒粗大的缺点，但是并未解决现有的合金钢不能够防止腐蚀，以及合金钢在生产的时候容易产生气孔，使得表面不均匀，以及钢材在切割或者的时候容易断裂，以及合金钢韧性不足，不能够防止腐蚀氧化等的问题，为此我们提出一种合金钢材料及其钢板材加工铸造工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合金钢材料及其钢板材加工铸造工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种合金钢材料，由以下重量百分数的化学成分组成：碳：0.03％-2.0％，铬：15％-20％，钨： 0.9％-1.4％，锰：0.8％-1.5％，硅：0.6％-1.0％，钼：2％-4％，镍：0.9％-1.4％, 磷：0.006％-0.01％，钒：10％-15％，铜：3％-6％，辅助添加剂：0.265％-0.46％，余量为铁。
优选的，所述辅助添加剂包括有硼、铪和硫，所述硼、铪和硫的比例为2:2:6。
优选的，所述碳采用的是石墨，所述石墨的颗粒直径控制在0.1-1mm 之间。
优选的，所述铁采用的是熟铁，所述熟铁中的杂质含量控制在2％-5％之间。
一种钢板材加工铸造工艺，具体加工铸造步骤如下所示：
S1：热熔熟铁：将熟铁投放在真空冶炼炉中进行冶炼，然后进行加热融化，得到融化的熟铁水，然后再将碳投入到真空冶炼炉中进行融化；
S2：依次投入其他金属：再将铬：15％-20％，钨：0.9％-1.4％，锰： 0.8％-1.5％，硅：0.6％-1.0％，钼：2％-4％，镍：0.9％-1.4％,磷：0.006％-0.01％，钒：10％-15％，铜：3％-6％依次投入到真空冶炼炉进行融化混合；
S3：再添加辅助添加剂：将辅助添加剂中的硼：0.035-0.055％，铪： 0.03-0.05％，硫：0.2-0.4％依次添加到真空冶炼炉进行融化混合；
S4：将金属溶液冷却：将真空冶炼炉中的金属溶液排放出去，将金属溶液排放在冷却槽内进行浇注，然后将金属溶液冷却至成型；
S5：对钢板进行再热锻：将钢板放置在热轧机上进行热轧锻造，然后对热轧过后的钢板进行退火处理；
S6：对钢板进行最后处理：对钢板进行电镀铬或者锌，然后对合金钢表面进行酸化处理，形成氧化膜。
优选的，所述S1中真空冶炼炉中的温度为1200-1300℃，所述S1中的热熔时间控制在10-30min之间。
优选的，所述S4中的热熔金属的冷却温度为10-20℃，且冷却时间控制在30-60min之间。
优选的，所述S5中的热轧机的终轧温度为800-1000℃，所述热轧机的热轧时间为5-10min。
优选的，所述S5中的退火采用二级恒温退火固溶处理工艺进行退火，首先950-1050℃退火，保温1-2小时，然后冷却到750-800℃，保温4-5 小时。
优选的，所述S6中的电镀Cr控制合金钢表面电镀上厚度为 0.08-0.12mm的Cr膜，电镀液含CrO3250-300g/L，H2SO42.5-3.0g/L， Cr3-3.5g/L，电流密度为5-10A/dm，所述电镀Zr控制合金钢表面电镀上厚度为0.05-0.08mm的Zr膜，电镀液含Zr(NO3)4100-150g/L，TEA20-30g/L，电流密度为6-8A/dm。
优选的，所述S6中电镀后的合金钢放入质量分数为50-55％的氢氟酸水溶液，浸泡20-30min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过在铁元素中添加有铬、钨、锰、硅、钼、镍、磷、钒、和铜元素，使得合金钢在制造的时候能够增大抗腐蚀性、耐磨性和强度。
(2)本发明的铁采用的是熟铁，使得铁中的杂质含量很底，防止合金钢中的杂质过高，使得杂质影响合金钢的强度，并且碳元素使用的是石墨，使得合金钢不会造成晶孔问题。
(3)本发明在进行锻造的时候，采用热锻机进行再锻造，使得合金钢板能够更加的精细，并且在合金钢板上实现电镀，以及进行酸化处理，形成氧化膜，防止腐蚀氧化。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明提供一种技术方案：一种合金钢材料，由以下重量百分数的化学成分组成：碳：0.03％，铬：15％，钨：0.9％，锰：0.8％，硅：0.6％，钼： 2％，镍：0.9％,磷：0.006％，钒：10％，铜：3％，辅助添加剂：0.265％，余量为铁。
为了使得合金钢能够增加强度、耐腐蚀性和防腐，本实施例中，优选的，辅助添加剂包括有硼、铪和硫，硼、铪和硫的比例为2:2:6。
为了防止合金钢表面存在有晶孔，本实施例中，优选的，碳采用的是石墨，石墨的颗粒直径控制在0.1-1mm之间。
为了减少合金钢中的杂质，本实施例中，优选的，铁采用的是熟铁，熟铁中的杂质含量控制在2％之间。
一种钢板材加工铸造工艺，具体加工铸造步骤如下所示：
S1：热熔熟铁：将熟铁投放在真空冶炼炉中进行冶炼，然后进行加热融化，得到融化的熟铁水，然后再将碳投入到真空冶炼炉中进行融化；
S2：依次投入其他金属：再将铬：15％，钨：0.9％，锰：0.8％，硅：0.6％，钼：2％，镍：0.9％,磷：0.006％，钒：10％，铜：3％依次投入到真空冶炼炉进行融化混合；
S3：再添加辅助添加剂：将辅助添加剂中的硼：0.035，铪：0.03，硫： 0.2依次添加到真空冶炼炉进行融化混合；
S4：将金属溶液冷却：将真空冶炼炉中的金属溶液排放出去，将金属溶液排放在冷却槽内进行浇注，然后将金属溶液冷却至成型；
S5：对钢板进行再热锻：将钢板放置在热轧机上进行热轧锻造，然后对热轧过后的钢板进行退火处理；
S6：对钢板进行最后处理：对钢板进行电镀铬或者锌，然后对合金钢表面进行酸化处理，形成氧化膜。
为了实现对铁元素和碳元素进行充分的溶解混合，本实施例中，优选的，S1中真空冶炼炉中的温度为1200℃，S1中的热熔时间控制在30min之间。
为了使得溶液能够冷却成型成钢板，本实施例中，优选的，S4中的热熔金属的冷却温度为10℃，且冷却时间控制在60min之间。
为了使得钢板能够保持整洁性，不会使得钢板造型不均匀残留有晶孔，本实施例中，优选的，S5中的热轧机的终轧温度为800℃，热轧机的热轧时间为10min。
为了增加钢板的强度，本实施例中，优选的，S5中的退火采用二级恒温退火固溶处理工艺进行退火，首先950℃退火，保温2小时，然后冷却到 750℃，保温5小时。
为了实现对钢板进行电镀，本实施例中，优选的，电镀Zr控制合金钢表面电镀上厚度为0.05mm的Zr膜，电镀液含Zr(NO3)4100g/L，TEA20g/L，电流密度为6A/dm。
为了实现对钢板进行防腐蚀处理，本实施例中，优选的，S6中电镀后的合金钢放入质量分数为50％的氢氟酸水溶液，浸泡20min。
实施例二：
一种合金钢材料，由以下重量百分数的化学成分组成：碳：2.0％，铬： 20％，钨：1.4％，锰：1.5％，硅：1.0％，钼：4％，镍：1.4％,磷：0.01％，钒： 15％，铜：6％，辅助添加剂：0.46％，余量为铁。
为了使得合金钢能够增加强度、耐腐蚀性和防腐，本实施例中，优选的，辅助添加剂包括有硼、铪和硫，硼、铪和硫的比例为2:2:6。
为了防止合金钢表面存在有晶孔，本实施例中，优选的，碳采用的是石墨，石墨的颗粒直径控制在0.1-1mm之间。
为了减少合金钢中的杂质，本实施例中，优选的，铁采用的是熟铁，熟铁中的杂质含量控制在2％之间
一种钢板材加工铸造工艺，具体加工铸造步骤如下所示：
S1：热熔熟铁：将熟铁投放在真空冶炼炉中进行冶炼，然后进行加热融化，得到融化的熟铁水，然后再将碳投入到真空冶炼炉中进行融化；
S2：依次投入其他金属：再将铬：20％，钨：1.4％，锰：1.5％，硅：1.0％，钼：4％，镍：1.4％,磷：0.01％，钒：15％，铜：6％依次投入到真空冶炼炉进行融化混合；
S3：再添加辅助添加剂：将辅助添加剂中的硼：0.055％，铪：0.05％，硫：0.4％依次添加到真空冶炼炉进行融化混合；
S4：将金属溶液冷却：将真空冶炼炉中的金属溶液排放出去，将金属溶液排放在冷却槽内进行浇注，然后将金属溶液冷却至成型；
S5：对钢板进行再热锻：将钢板放置在热轧机上进行热轧锻造，然后对热轧过后的钢板进行退火处理；
S6：对钢板进行最后处理：对钢板进行电镀铬或者锌，然后对合金钢表面进行酸化处理，形成氧化膜。
为了实现对铁元素和碳元素进行充分的溶解混合，本实施例中，优选的，S1中真空冶炼炉中的温度为1300℃，S1中的热熔时间控制在10min之间。
为了使得溶液能够冷却成型成钢板，本实施例中，优选的，S4中的热熔金属的冷却温度为20℃，且冷却时间控制在30min之间。
为了使得钢板能够保持整洁性，不会使得钢板造型不均匀残留有晶孔，本实施例中，优选的，S5中的热轧机的终轧温度为1000℃，热轧机的热轧时间为5min。
为了增加钢板的强度，本实施例中，优选的，S5中的退火采用二级恒温退火固溶处理工艺进行退火，首先1050℃退火，保温1小时，然后冷却到800℃，保温4小时。
为了实现对钢板进行电镀，本实施例中，优选的，S6中的电镀Cr控制合金钢表面电镀上厚度为0.12mm的Cr膜，电镀液含CrO3300g/L， H2SO3.0g/L，Cr3.5g/L，电流密度为10A/dm，。
为了实现对钢板进行防腐蚀处理，本实施例中，优选的，S6中电镀后的合金钢放入质量分数为55％的氢氟酸水溶液，浸泡20min。
实施例三：与实施例二不同的是提出添加材料中的部分有害物质，
一种合金钢材料，由以下重量百分数的化学成分组成：碳：2.0％，铬： 20％，钨：1.4％，锰：1.5％，硅：1.0％，钼：4％，镍：1.4％,钒：15％，铜： 6％，余量为铁。
为了防止合金钢表面存在有晶孔，本实施例中，优选的，碳采用的是石墨，石墨的颗粒直径控制在0.1-1mm之间。
为了减少合金钢中的杂质，本实施例中，优选的，铁采用的是熟铁，熟铁中的杂质含量控制在2％之间。
一种钢板材加工铸造工艺，具体加工铸造步骤如下所示：
S1：热熔熟铁：将熟铁投放在真空冶炼炉中进行冶炼，然后进行加热融化，得到融化的熟铁水，然后再将碳投入到真空冶炼炉中进行融化；
S2：依次投入其他金属：再将铬：20％，钨：1.4％，锰：1.5％，硅：1.0％，钼：4％，镍：1.4％,钒：15％，铜：6％依次投入到真空冶炼炉进行融化混合；
S3：将金属溶液冷却：将真空冶炼炉中的金属溶液排放出去，将金属溶液排放在冷却槽内进行浇注，然后将金属溶液冷却至成型；
S4：对钢板进行再热锻：将钢板放置在热轧机上进行热轧锻造，然后对热轧过后的钢板进行退火处理；
S5：对钢板进行最后处理：对钢板进行电镀铬或者锌，然后对合金钢表面进行酸化处理，形成氧化膜。
为了实现对铁元素和碳元素进行充分的溶解混合，本实施例中，优选的，S1中真空冶炼炉中的温度为1300℃，S1中的热熔时间控制在10min之间。
为了使得溶液能够冷却成型成钢板，本实施例中，优选的，S4中的热熔金属的冷却温度为20℃，且冷却时间控制在30min之间。
为了使得钢板能够保持整洁性，不会使得钢板造型不均匀残留有晶孔，本实施例中，优选的，S5中的热轧机的终轧温度为1000℃，热轧机的热轧时间为5min。
为了增加钢板的强度，本实施例中，优选的，S5中的退火采用二级恒温退火固溶处理工艺进行退火，首先1050℃退火，保温1小时，然后冷却到800℃，保温4小时。
为了实现对钢板进行电镀，本实施例中，优选的，电镀Zr控制合金钢表面电镀上厚度为0.08mm的Zr膜，电镀液含Zr(NO3)4150g/L，TEA30g/L，电流密度为8A/dm。
为了实现对钢板进行防腐蚀处理，本实施例中，优选的，S6中电镀后的合金钢放入质量分数为55％的氢氟酸水溶液，浸泡20min。
本发明的工作原理及使用流程：在使用的时候将各种金属投入到真空冶炼炉中进行热熔，使得所有的金属能够热熔混合在一起，然后将热熔后的金属溶液注入到冷却槽的内部，当钢板冷却换成型后，将钢板放置在热轧机内，使得钢板能够在热轧机内进行热锻，使得钢板表面能够更加的精密，减少晶孔的存在，然后再对钢板进行退火处理，使得钢板能够增加强度，然后再对钢板进行电镀处理，最后对钢板进行酸化处理，使得钢板能够防止腐蚀和氧化。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种合金钢材料，其特征在于，由以下重量百分数的化学成分组成：碳：0.03%-2.0%，铬：15%-20%，钨：0.9%-1.4%，锰：0.8%-1.5%，硅：0.6%-1.0%，钼：2%-4%，镍：0.9%-1.4%,磷：0.006%-0.01%，钒：10%-15%，铜：3%-6%，辅助添加剂：0.265%-0.46%，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的一种合金钢材料，其特征在于：所述辅助添加剂包括有硼、铪和硫，所述硼、铪和硫的比例为2:2:6。
3.根据权利要求1所述的一种合金钢材料，其特征在于：所述碳采用的是石墨，所述石墨的颗粒直径控制在0.1-1mm之间。
4.根据权利要求1所述的一种合金钢材料，其特征在于：所述铁采用的是熟铁，所述熟铁中的杂质含量控制在2%-5%之间。
5.一种钢板材加工铸造工艺，其特征在于：具体加工铸造步骤如下所示：
S1：热熔熟铁：将熟铁投放在真空冶炼炉中进行冶炼，然后进行加热融化，得到融化的熟铁水，然后再将碳投入到真空冶炼炉中进行融化；
S2：依次投入其他金属：再将铬：15%-20%，钨：0.9%-1.4%，锰：0.8%-1.5%，硅：0.6%-1.0%，钼：2%-4%，镍：0.9%-1.4%,磷：0.006%-0.01%，钒：10%-15%，铜：3%-6%依次投入到真空冶炼炉进行融化混合；
S3：再添加辅助添加剂：将辅助添加剂中的硼：0.035-0.055％，铪：0.03-0.05％，硫：0.2-0.4％依次添加到真空冶炼炉进行融化混合；
S4：将金属溶液冷却：将真空冶炼炉中的金属溶液排放出去，将金属溶液排放在冷却槽内进行浇注，然后将金属溶液冷却至成型；
S5：对钢板进行再热锻：将钢板放置在热轧机上进行热轧锻造，然后对热轧过后的钢板进行退火处理；
S6：对钢板进行最后处理：对钢板进行电镀铬或者锌，然后对合金钢表面进行酸化处理，形成氧化膜。
6.根据权利要求5所述的一种钢板材加工铸造工艺，其特征在于：所述S1中真空冶炼炉中的温度为1200-1300℃，所述S1中的热熔时间控制在10-30min之间。
7.根据权利要求5所述的一种钢板材加工铸造工艺，其特征在于：所述S4中的热熔金属的冷却温度为10-20℃，且冷却时间控制在30-60min之间。
8.根据权利要求5所述的一种钢板材加工铸造工艺，其特征在于：所述S5中的热轧机的终轧温度为800-1000℃，所述热轧机的热轧时间为5-10min。
9.根据权利要求5所述的一种钢板材加工铸造工艺，其特征在于：所述S5中的退火采用二级恒温退火固溶处理工艺进行退火，首先950-1050℃退火，保温1-2小时，然后冷却到750-800℃，保温4-5小时。
10.根据权利要求5所述的一种钢板材加工铸造工艺，其特征在于：所述S6中的电镀Cr控制合金钢表面电镀上厚度为0.08-0.12mm的Cr膜，电镀液含CrO3250-300g/L，H2SO42.5-3.0g/L，Cr3-3.5g/L，电流密度为5-10A/dm，所述电镀Zr控制合金钢表面电镀上厚度为0.05-0.08mm的Zr膜，电镀液含Zr(NO3)4100-150g/L，TEA20-30g/L，电流密度为6-8A/dm。
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