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时间: 2024-06-15 03:41:45 | 作者: nba百事通在线直播
本发明属于钎具用钢技术领域，公开了一种长寿命低成本液压破碎锤钎杆用钢及其制备方法。生产的基本工艺流程：电炉冶炼→LF精炼→VD真空处理→连铸→热轧→控轧控冷→精整。具体而言，本发明通过添加Si、Mn、Mo等高淬透性元素来提升产品淬透性，添加Ti、Si、W提高热稳定性，通过Ti、N微合金元素来促进析出强化和细晶强化，并加Ni，使材料的强度和韧性得到提高，另外采用大轧制比确保钎杆具有较高的致密性，以此获得良好综合力学性能。生产的全部过程控制冶炼、连铸、轧制工艺参数，使钢材具有纯净度高、低倍质量好、满足长寿命钎杆
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 113957348 A (43)申请公布日 2022.01.21 (21)申请号 5.3 C22C 38/50 (2006.01) B21B 1/46 (2006.01) (22)申请日 2021.10.26 C21C 5/52 (2006.01) (71)申请人 江苏联峰能源装备有限公司 C21C 7/10 (2006.01) 地址 215600 江苏省苏州市张家港市南丰 C22C 33/04 (2006.01) 镇永联 (72)发明人 付化刚杨凯军施嘉凯何军 朱康宁 (74)专利代理机构 南京智造力知识产权代理有 限公司 32382 代理人 石晓花 (51) Int.C l. C22C 38/02 (2006.01) C22C 38/04 (2006.01) C22C 38/06 (2006.01) C22C 38/44 (2006.01) 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (54)发明名称 一种长寿命液压破碎锤钎杆用钢及其制备 方法 (57)摘要 本发明属于钎具用钢技术领域，公开了一种 长寿命低成本液压破碎锤钎杆用钢及其制备方 法。生产的基本工艺流程 ：电炉冶炼→LF精炼→VD真空 处理→连铸→热轧→控轧控冷→精整。具体而 言，本发明通过添加Si、Mn、Mo等高淬透性元素来 提升产品淬透性，添加Ti、Si、W提高热稳定性，通 过Ti、N微合金元素来促进析出强化和细晶强化， 并加Ni，使材料的强度和韧性得到提高，另外采 用大轧制比确保钎杆具有较高的致密性，以此获 得良好综合力学性能。生产的全部过程控制冶炼、连铸、 轧制工艺参数，使钢材具有纯净度高、低倍质量 A 好、满足长寿命钎杆的需求。 8 4 3 7 5 9 3 1 1 N C CN 113957348 A 权利要求书 1/1页 1.一种长寿命液压破碎锤钎杆用钢，其特征是，化学成分及其质量百分含量为：C： 0.38～0.43％，Si：0.45～0.75％，Mn：0.90～1.30％，P≤0.015％，S≤0.010％，Cr：1.10～ 1.30％，Mo：0.30～0.50％，Ni：0.40～0.60％，Ti：0.05～0.10％，W：0.010～0.020％，Al： 0.015～0.035％，[N]：0.0070～0.0150％，其它为Fe和不可避免的杂质。 2.如权利要求1所述的一种长寿命液压破碎锤钎杆用钢，其特征是，化学成分及其质 量百分含量为：C：0.38～0.43％，Si：0.47～0.68％，Mn：0.92～1.25％，P≤0.015％，S≤ 0.010％，Cr：1.10～1.27％，Mo：0.33～0.48％，Ni：0.43～0.57％，Ti：0.058～0.092％，W： 0.012～0.018％，Al：0.021～0.033％，[N]：0.0088～0.0132％，其它为Fe和不可避免的杂 质。 3.如权利要求1所述的一种长寿命液压破碎锤钎杆用钢的制备方法，其特征是，采用 钢坯热送的方式来进行钢坯加热，控制轧制比≥15，具体包括以下步骤： (1)电炉冶炼 采用电炉冶炼，铁水比≥70％，出钢终点碳≥0.10％，出钢[P]≤0.010％，出钢温度≥ 1600℃； (2)LF精炼 LF精炼采用沉淀脱氧+扩散脱氧，前中期喂入铝线进行沉淀脱氧，初样铝达到0.030％ ～0.050％，扩散脱氧以复合碳化硅为主，硅铁粉为辅；钢水进站迅速造白渣，冶炼中后期少 量多批次加入扩散脱氧剂以保持还原性气氛，白渣保持时间≥20min，冶炼时间≥40min； (3)VD线)连铸 浇注过程钢水过热度：18～35℃，并采用三段式电磁搅拌，浇注断面Φ600mm，拉速为 0.30m/min； (5)热送热轧 钢坯产出后及时运送至加热炉加热，入炉温度≥500℃，出炉温度≥1200℃，开坯 过程采用大压下量轧制，连轧过程圆钢尺寸按正公差控制； (6)冷却 圆钢锯切分段后及时入坑缓冷，入坑温度≥500℃，出坑温度≤200℃。 4.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，步骤(1)中，出钢过程，每100～110t的钢 水中，加入大铝块130kg进行沉淀脱氧；加入石灰500kg，促净剂300kg；加入硅锰合金、硅铁 合金和进口高碳铬铁进行合金化。 5.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，步骤(2)中，复合碳化硅的添加量为： 120kg/100～110t钢水；硅铁粉的添加量为：60kg/100～110t钢水。 6.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，步骤(3)中，VD线.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，步骤(4)中，所述三段式电磁搅拌为M‑ EMS+S‑EMS+F‑EMS。 2 2 CN 113957348 A 说明书 1/5页 一种长寿命液压破碎锤钎杆用钢及其制备方法 技术领域 [0001] 本发明属于钎具用钢技术领域，涉及一种长寿命钎杆用钢及其制备方法，尤其涉 及一种长寿命液压破碎锤钎杆用钢及其制备方法。 背景技术 [0002] 液压破碎锤大范围的应用于基建和采矿行业，随着对环境保护意识的加强，禁止爆破 开采和国家推进基建和装备制造业发展，我国液压破碎锤近年有了较大的发展，保有量在 120万台，目前我国钎杆年消耗量约2000万支，钎杆用钢量消耗较大。目前液压破碎锤钎杆 主要用钢为42CrMo钢，常规使用的寿命较短，一般在2周。 [0003] 随着碳达锋和碳中和政策和环保意思的增强，提高钎杆的常规使用的寿命，减少钎杆消 耗，确保产业链健康发展成为了行业共识。为了更好的提高钎杆的常规使用的寿命，开发高强度、高耐磨、 抗冲击性能好、低成本的钎杆钢成为用户的期望。 发明内容 [0004] 本发明的目的是针对液压破碎锤钎杆长寿命低成本开发，提供一种长寿命低成本 液压破碎锤钎杆用钢及其制备方法，生产的基本工艺流程：电炉冶炼→LF精炼→VD真空处理→连 铸→热轧→控轧控冷→精整。具体而言，本发明通过添加Si、Mn、Mo等高淬透性元素来提高 产品淬透性，添加Ti、Si、W提高热稳定性，通过Ti、N微合金元素来促进析出强化和细晶强 化，并加Ni，使材料的强度和韧性得到提高，另外采用大轧制比确保钎杆具有较高的致密 性，以此获得良好综合力学性能。生产过程控制冶炼、连铸、轧制工艺参数，使钢材具有纯净 度高、低倍质量好、满足长寿命钎杆的需求。 [0005] 本发明的技术解决方案是：一种长寿命液压破碎锤钎杆用钢，化学成分及其质量 百分含量为：C：0.38～0.43％，Si：0.45～0.75％，Mn：0.90～1.30％，P≤0.015％，S≤ 0.010％，Cr：1.10～1.30％，Mo：0.30～0.50％，Ni：0.40～0.60％，Ti：0.05～0.10％，W： 0.010～0.020％，Al：0.015～0.035％，[N]：0.0070～0.0150％，其它为Fe和不可避免的杂 质。 [0006] 本发明的另一个目的在于，提供一种长寿命液压破碎锤钎杆用钢的制备方法，所 述方法包括电炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、轧制等工序，其特征如下： [0007] 本发明的长寿命液压破碎锤钎杆用钢的制备方法，通过电炉冶炼+LF精炼+VD真空 处理+连铸生产出成分符合要求的钢坯，采用钢坯热送的方式进行钢坯加热，控制轧制比≥ 15，通过连轧机组生产出各项质量指标符合要求的圆钢。具体包括以下步骤： [0008] (1)电炉冶炼 [0009] 采用电炉冶炼，铁水比≥70％，出钢终点碳≥0.10％，出钢[P]≤0.010％，出钢温 度≥1600℃，其余残余元素含量符合标准要求； [0010] 出钢过程，每100～110t的钢水中，加入大铝块130kg进行沉淀脱氧；加入石灰 500kg，促净剂300kg；加入硅锰合金、硅铁合金和进口高碳铬铁进行合金化。 3 3 CN 113957348 A 说明书 2/5页 [0011] (2)LF精炼 [0012] LF精炼采用沉淀脱氧+扩散脱氧，前中期喂入铝线进行沉淀脱氧，初样铝达到 0.030％～0.050％，扩散脱氧以复合碳化硅为主，硅铁粉为辅。钢水进站迅速造白渣，冶炼 中后期少量多批次加入扩散脱氧剂以保持还原性气氛，白渣保持时间≥20min，冶炼时间≥ 40min。 [0013] 其中，复合碳化硅的添加量为：120kg/100～110t钢水；硅铁粉的添加量为：60kg/ 100～110t钢水； [0014] (3)VD线] VD线] (4)连铸 [0017] 浇注过程钢水过热度：18～35℃，并采用三段式电磁搅拌(M‑EMS+S‑EMS+F‑EMS)。 浇注断面Φ600mm，拉速为0.30m/min。 [0018] (5)热送热轧 [0019] 钢坯产出后及时运送至加热炉进行加热，入炉温度≥500℃，出炉温度≥1200℃， 开坯过程采用大压下量轧制，连轧过程圆钢尺寸按正公差控制。 [0020] (6)冷却 [0021] 圆钢锯切分段后及时入坑缓冷，入坑温度≥500℃，出坑温度≤200℃。 [0022] 本发明的有益效果为： [0023] (1)本发明通过添加Si、Mn、Mo等高淬透性元素来提升产品淬透性，添加Ti、Si、W提 高热稳定性，通过Ti、N微合金元素来促进析出强化和细晶强化，并加Ni，使材料的强度和韧 性得到提高。 [0024] (2)本发明采用≥15的大轧制比确保钎杆具有较高的致密性，以此获得良好综合 力学性能。 [0025] (2)本发明通过电炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸、热送热轧Φ75～250mm圆钢， 所得钢材具有纯净度高、低倍质量好、长寿命的优点。生产的长寿命液压破碎锤钎杆用钢， 使用寿命约3个月，是普通钎杆两周的4‑6倍，成本为42CrMo的1.2倍。 附图说明 [0026] 图1为不同直径的圆钢低倍组织热酸腐蚀后的图片，a‑Φ75mm，b‑Φ150mm，c‑Φ 250mm。 [0027] 图2为不同直径的圆钢奥氏体晶粒度显微图片，a‑Φ75mm，b‑Φ150mm，c‑Φ250mm。 具体实施方式 [0028] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 不限于此。 [0029] 实施例 [0030] 一种长寿命液压破碎锤钎杆用钢，化学成分及其质量百分含量，见表1。 [0031] 本发明的长寿命钎杆用钢的制备方法，包括以下步骤： [0032] (1)电炉冶炼 4 4 CN 113957348 A 说明书 3/5页 [0033] 采用电炉冶炼，铁水比≥70％，出钢终点碳≥0.10％，出钢[P]≤0.010％，出钢温 度≥1600℃，其余残余元素含量符合规定标准要求。 [0034] 出钢过程，每100～110t的钢水中，加入大铝块130kg进行沉淀脱氧；加入石灰 500kg，促净剂300kg；加入硅锰合金、硅铁合金和进口高碳铬铁进行合金化。 [0035] (2)LF精炼 [0036] LF精炼采用沉淀脱氧+扩散脱氧，前中期喂入铝线进行沉淀脱氧，初样铝达到 0.030％～0.050％，扩散脱氧以复合碳化硅为主，硅铁粉为辅。钢水进站迅速造白渣，冶炼 中后期少量多批次加入扩散脱氧剂以保持还原性气氛，白渣保持时间≥20min，冶炼时间≥ 40min。 [0037] 其中，复合碳化硅的添加量为：120kg/100～110t钢水；硅铁粉的添加量为：60kg/ 100～110t钢水； [0038] (3)VD线] VD线] (4)连铸 [0041] 浇注过程钢水过热度：18～35℃，并采用三段式电磁搅拌(M‑EMS+S‑EMS+F‑EMS)。 浇注断面Φ600mm，拉速为0.30m/min。 [0042] (5)热送热轧 [0043] 钢坯产出后及时运送至加热炉加热，入炉温度≥500℃，出炉温度≥1200℃， 开坯过程采用大压下量轧制，连轧过程圆钢尺寸按正公差控制。 [0044] (6)冷却 [0045] 圆钢锯切分段后及时入坑缓冷，入坑温度≥500℃，出坑温度≤200℃。 [0046] 图1为圆钢低倍组织热酸腐蚀后的图片，从图1来看，圆钢组织致密。 [0047] 图2为圆钢奥氏体晶粒度显微图片，从图2来看，晶粒度细小。 [0048] 按采用上述电炉冶炼→LF精炼→VD真空处理→连铸→轧制方式制得的一种长寿 命钎杆用钢用钢，具体工艺参数见表1化学成分，表2过程工艺参数。 [0049] 表1钢的化学成分wt％ [0050] [0051] 表2过程工艺参数 5 5 CN 113957348 A 说明书 4/5页 [0052] [0053] 从实施例的钢材中取样检测力学性能、低倍组织、非金属夹杂物、奥氏体晶粒度。 [0054] 表3力学性能 [0055] [0056] 表4低倍组织/级 [0057] [0058] [0059] 表5非金属夹杂物/级 [0060] [0061] 表6奥氏体晶粒度/级 [0062] 实施例 规格/mm 奥氏体晶粒度 标准要求 / ≥5.0 1 Φ75 8.5 2 Φ150 8.0 3 Φ250 8.0 [0063] 从上述检测结果可以看出，钢材纯净度高、组织致密、晶粒细小，钢材纵向力学性 能符合规定标准要求，能够更好的适应钎杆使用的需求，并且通过窄成分范围冶炼，保证钢材的 力学稳定性很高、均匀。 6 6 CN 113957348 A 说明书 5/5页 [0064] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不 背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换 或变型均属于本发明的保护范围。 7 7 CN 113957348 A 说明书附图 1/1页 图1 图2 8 8
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