CN115323264A - 一种高耐磨钢球ak-b3热轧圆钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高耐磨钢球AK‑B3热轧圆钢及其生产方法，提供的高耐磨钢球AK‑B3热轧圆钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.58‑0.62％，Mn：0.65‑0.75％，Si：1.60‑1.80％，Cr：0.70‑0.80％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明提供的高耐磨钢球AK‑B3热轧圆钢具有优良耐磨性能。

Description

一种高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金材料领域，具体涉及一种高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢及其生产方法。
背景技术
随着国内外半自磨机的大型化和使用量增多，大直径耐磨钢球的需求量也逐渐加大，以往大直径耐磨钢球的成型工艺主要是中频感应加热、空气锤锻打或者压力机挤压成型，但是这些成型工艺存在一些问题。采用中频感应加热：因圆钢自身形状特性，快速加热过程造成圆钢内外温度不均匀，从而使圆钢奥氏体化不均匀，使得产品质量均一性差，质量不稳定；采用空气锤锻打：工序环境温度高，劳动强度大，生产效率低，单台机器每小时产量约为1吨，不能保证产品质量的均一性和稳定性；而采用压力机挤压则不满足钢球成型压缩比，造成钢球致密性差，晶粒得不到细化，从而影响钢球产品质量。
提高磨球的硬度是降低磨耗最有效的方式。磨球的正常磨损是大球变小球的磨损过程，只有在整个磨损过程中保持圆的外形，并保证磨球内部和外部均有足够的硬度和耐磨性，才能保证磨球磨粉的正常功效。如果磨球的硬度不均匀，就会导致磨损过程中失圆，如果磨球内外的硬度相差大，硬化层浅，则外层的硬化层磨损后，磨耗就会剧烈增加；所以，好的磨球应该内外硬度相差很小。冶金矿山用磨球的行业标准就规定了磨球表面、心部硬度差不得大于3HRC。
合金元素的增加对减小钢球的内外硬度差和提高钢球的耐磨性都是非常有利的，但这首先会增加合金原料的成本，其次会增加生产难度和生产工艺的复杂性，从而导致制造成本也会增加；因此，研发一种物美价廉的高磨球用钢具有非常重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的一个或多个问题，本发明一个方面提供一种高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，其化学成分按质量百分比计为：C：0.58-0.62％，Mn：0.65-0.75％，Si：1.60-1.80％，Cr：0.70-0.80％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
在一些实施方式中，所述高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.60-0.61％，Mn：0.74-0.75％，Si：1.70-1.73％，Cr：0.71-0.72％，P≤0.020％，S≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质。
在一些实施方式中，所述高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的表面硬度≥60HRC，心部硬度≥57HRC，且表面和心部硬度差≤3HRC。
在一些实施方式中，所述高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的表面硬度≥63HRC，心部硬度≥61HRC，且表面和心部硬度差≤2HRC。
在一些实施方式中，所述高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的夹杂物级别满足：A类≤1.5级，B类≤1.5级，C类≤1.0级，D类≤1.5级。
在一些实施方式中，所述高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的夹杂物级别满足：A类≤1.5级，B类≤1.0级，C类≤0.5级，D类≤1.0级。
本发明另一方面提供一种高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的生产方法，其包括以下工艺：转炉—炉外精炼—VD真空处理—连铸—铸坯缓冷—铸坯加热—高压水除鳞—Ф850mm开坯机和Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制—缓冷；其中：
所述转炉工艺采用双渣操作，终点碱度按3.0控制；转炉终点控制目标C≥0.06％，P≤0.020％；
所述VD真空处理工艺中深真空时间≥13min，软吹时间≥15min；
所述连铸工艺中，过热度≤30℃，铸机拉速≤0.62m/min；
所述铸坯缓冷工艺中，铸坯缓冷时间≥48小时；
所述铸坯加热工艺中，加热温度≤1250℃；
所述轧制工艺中，开轧温度≤1100℃，终轧温度≤890℃；
所述缓冷工艺中，入缓冷坑温度≥500℃。
基于以上技术方案，本发明通过合理控制C和Cr元素的含量，并通过炼钢工艺控制夹杂物尺寸，通过轧钢工艺控制热轧态的组织转变和晶粒度，获得了硬度和韧性相匹配的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，该热轧圆钢具有以下优点：
1)轧态组织为铁素体+珠光体组织，具备高强度及高韧性，易于高耐磨钢球的后续加工；
2)钢球具有高硬度及较小的表面和心部硬度差，其中表面硬度≥60HRC(优选≥63HRC)，心部硬度≥57HRC(优选≥61HRC)，表面和心部硬度差≤3HRC(优选≤2HRC)，进而具有优良的耐磨性。
具体实施方式
本发明旨在提供一种具有优良耐磨性能的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，还提供了该高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的生产方法。
在本发明的第一方面，提供一种高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，其化学成分按质量百分比计为：C：0.58-0.62％，Mn：0.65-0.75％，Si：1.60-1.80％，Cr：0.70-0.80％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质；优选地，所述高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的化学成分按质量百分比计为：C：0.60-0.61％，Mn：0.74-0.75％，Si：1.70-1.73％，Cr：0.71-0.72％，P≤0.020％，S≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质。
在一些实施例中，提供的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的表面硬度≥60HRC，心部硬度≥57HRC，且表面和心部硬度差≤3HRC，优选地，提供的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的表面硬度≥63HRC，心部硬度≥61HRC，且表面和心部硬度差≤2HRC。
在本发明的第二方面，提供一种高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的生产方法，其包括以下工艺：转炉—炉外精炼—VD真空处理—连铸—铸坯缓冷—铸坯加热—高压水除鳞—Ф850mm开坯机和Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制—缓冷；其中：
所述转炉工艺采用双渣操作，终点碱度按3.0控制；转炉终点控制目标C≥0.06％，例如0.10-0.13％；P≤0.020％；
所述VD真空处理工艺中深真空时间≥13min，软吹时间≥15min；
所述连铸工艺中，过热度≤30℃，铸机拉速≤0.62m/min；
所述铸坯缓冷工艺中，铸坯缓冷时间≥48小时；
所述铸坯加热工艺中，加热温度≤1250℃，可选为1230-1250℃，进一步可选为1230-1235℃；
所述轧制工艺中，开轧温度≤1100℃，可选为1076-1091℃，终轧温度≤890℃，可选为876-885℃；
所述缓冷工艺中，入缓冷坑温度≥500℃，可选为527-540℃。
以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。
实施例1：高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的生产
该实施例旨在生产一种高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，该高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的化学成分及其含量如下表1所示，生产方法具体包括以下工艺：转炉—炉外精炼—VD真空处理—连铸—铸坯缓冷(以上为炼钢工序)—铸坯加热—高压水除鳞—Ф850mm开坯机和Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制—锯切(取样)—缓冷(以上为轧钢工序)—无损检测(超声波探伤+涡流/红外/漏磁探伤)—检查—修磨—打捆—入库；其中工艺参数控制要求如下：
转炉工艺采用双渣操作，终点碱度按3.0控制；转炉终点控制目标C≥0.06％，P≤0.020％；
VD真空处理工艺中深真空时间≥13min，软吹时间≥15min；
连铸工艺中，过热度≤30℃，例如25-28℃，铸机拉速≤0.62m/min；
铸坯缓冷工艺中，铸坯缓冷时间≥48小时；
铸坯加热工艺中，加热温度≤1250℃；
轧制工艺中，开轧温度≤1100℃，终轧温度≤890℃；
缓冷工艺中，入缓冷坑温度≥500℃。
具体工艺参数控制如下表2和表3所示。
对该实施例生产获得的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的表面硬度和心部硬度分别进行检测，检测结果如下表4所示。还对该高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的轧态组织进行检测，为铁素体+珠光体组织，可使得该热轧圆钢具备高强度及高韧性，易于高耐磨钢球的后续加工。
实施例2-5
实施例2-5按照实施例1的操作进行，不同之处仅在于热轧圆钢的化学成分含量以及工艺参数不同，具体如下表1-3所示。对实施例2-5生产的热轧圆钢同样进行了表面硬度和心部硬度的检测，结果如下表4所示。
对比例1-4
对比例1-4按照实施例1的操作进行，不同之处仅在于热轧圆钢的化学成分含量不同，具体如下表1所示。对对比例1-4生产的热轧圆钢同样进行了表面硬度和心部硬度的检测，结果如下表4所示。
表1：各实施例和对比例的热轧圆钢的化学成分及其含量(％)
C Si Mn P S Cr
实施例1 0.60 1.70 0.75 0.018 0.010 0.72
实施例2 0.61 1.73 0.75 0.019 0.009 0.72
实施例3 0.60 1.72 0.74 0.018 0.008 0.71
实施例4 0.58 1.60 0.65 0.021 0.015 0.70
实施例5 0.62 1.80 0.75 0.025 0.025 0.80
对比例1 0.75 1.70 0.75 0.019 0.010 0.85
对比例2 0.51 1.70 0.75 0.018 0.008 0.65
对比例3 0.50 1.70 0.75 0.019 0.010 0.91
对比例4 0.74 1.70 0.75 0.018 0.009 0.62
表2：各实施例和对比例的炼钢工序参数控制
Figure BDA0003742586340000041
Figure BDA0003742586340000051
表3：各实施例和对比例的轧钢工序参数控制
加热温度(℃) 开轧温度(℃) 终轧温度(℃) 入缓冷坑温度(℃)
实施例1 1235 1085 880 530
实施例2 1234 1076 885 527
实施例3 1230 1091 876 540
实施例4 1235 1086 885 540
实施例5 1230 1081 880 535
对比例1 1235 1085 880 530
对比例2 1235 1085 880 530
对比例3 1235 1085 880 530
对比例4 1235 1085 880 530
表4：各实施例和对比例生产的热轧圆钢的硬度检测结果(HRC)
表面硬度 表面硬度平均值 心部硬度 心部硬度平均值 表面和心部硬度差
实施例1 63/64/64 63.7 61/62/61 61.7 1.8
实施例2 63/63/64 63.3 62/62/62 62.0 1.3
实施例3 64/65/63 64.0 61/63/62 62.0 2.0
实施例4 60/62/60 60.7 58/58/57 57.7 3.0
实施例5 65/65/64 64.7 63/62/63 62.7 2.7
对比例1 65/63/66 64.7 60/59/62 60.3 4.4
对比例2 58/56/59 57.7 55/53/53 53.7 4.0
对比例3 62/62/63 62.3 59/57/58 58.0 4.3
对比例4 57/59/57 57.7 55/56/54 55.0 2.7
综上表1和表4记载的内容，可知实施例1-5通过合理控制C和Cr元素的含量，生产获得的热轧圆钢均具有较高的表面硬度和心部硬度，且表面硬度和心部硬度的差值在3HRC之内，尤其是实施例1-3生产的热轧圆钢能将表面硬度和心部硬度之间的差值控制在2HRC之内。相对于实施例1，对比例1-4调节热轧圆钢中C和/或Cr的含量后，会导致生产的热轧圆钢的硬度(表面硬度和心部硬度)降低和/或表面硬度与心部硬度的差值变大(例如超过3HRC)。
本发明人还对上述实施例1-5生产的热轧圆钢的夹杂物尺寸进行分析，结果如下表5所示。可见热轧圆钢的夹杂物级别满足：A类≤1.5级，B类≤1.5级，C类≤1.0级，D类≤1.5级；优选满足：A类≤1.5级，B类≤1.0级，C类≤0.5级，D类≤1.0级。
表5：实施例1-5生产的热轧圆钢的夹杂物尺寸
实施例 A类 B类 C类 D类
1 1.0 1.0 0.5 1.0
2 1.5 1.0 0.5 1.0
3 1.5 1.0 0.5 1.0
4 1.5 1.5 1.0 1.5
5 1.5 1.5 1.0 1.5
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，其化学成分按质量百分比计为：C：0.58-0.62％，Mn：0.65-0.75％，Si：1.60-1.80％，Cr：0.70-0.80％，P≤0.025％，S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，其化学成分按质量百分比计为：C：0.60-0.61％，Mn：0.74-0.75％，Si：1.70-1.73％，Cr：0.71-0.72％，P≤0.020％，S≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，其表面硬度≥60HRC，心部硬度≥57HRC，且表面和心部硬度差≤3HRC。
4.根据权利要求3所述的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，其表面硬度≥63HRC，心部硬度≥61HRC，且表面和心部硬度差≤2HRC。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，其夹杂物级别满足：A类≤1.5级，B类≤1.5级，C类≤1.0级，D类≤1.5级。
6.根据权利要求5所述的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢，其夹杂物级别满足：A类≤1.5级，B类≤1.0级，C类≤0.5级，D类≤1.0级。
7.权利要求1-7中任一项所述的高耐磨钢球AK-B3热轧圆钢的生产方法，其包括以下工艺：转炉—炉外精炼—VD真空处理—连铸—铸坯缓冷—铸坯加热—高压水除鳞—Ф850mm开坯机和Ф700mm×3+Ф550mm×4连轧机组轧制—缓冷；其中：
所述转炉工艺采用双渣操作，终点碱度按3.0控制；转炉终点控制目标C≥0.06％，P≤0.020％；
所述VD真空处理工艺中深真空时间≥13min，软吹时间≥15min；
所述连铸工艺中，过热度≤30℃，铸机拉速≤0.62m/min；
所述铸坯缓冷工艺中，铸坯缓冷时间≥48小时；
所述铸坯加热工艺中，加热温度≤1250℃；
所述轧制工艺中，开轧温度≤1100℃，终轧温度≤890℃；
所述缓冷工艺中，入缓冷坑温度≥500℃。
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