[发明专利]一种耐磨钢及其冶炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨钢及冶炼该耐磨钢的方法。 

背景技术

矿山机车的自重与其耗油量成正比，即矿山机车越重耗油量越大，减轻车体质量是实现耐磨、减重、节能最有效的手段之一。车厢底板和侧板是承载矿石和运输煤炭的重要承载部件，要求在保证足够的承载能力的同时还应该具有质量轻的特征，以满足于低碳的需要。现有技术中，用于制作车厢底板和侧板的材料包括锰板、热处理的钢板等，锰板虽然价格较低，但其强度不够，使疲劳寿命偏低，采用热处理钢板价格昂贵，生产过程复杂，不利于推广和使用，所以，用于车厢底板和侧板的材料还有待于进一步开发。 

中国专利101033521A号公告的名称为“一种用于制造汽车刹车片的钢板及生产方法”提出一种新钢种。该种钢的化学成分为C：0.24-0.30%；si:0.17-0.35%；Mn:0.50-0.95%；P≤0.025%；S≤0.018；Als:0.010-0.030%,余量为铁。该种钢的冶炼方法是通过高炉炼铁、转炉炼钢、LF炉精炼、薄板坯连铸、进步式加热炉加热、粗轧、热卷曲、精轧等步骤制成成品钢。钢中碳含量对钢的质量影响很大，随着钢种碳含量的增加，钢的耐磨性能增加，但降低钢板的塑性；另外，其它元素的含量如硅、锰、氮、硫的含量是否符合于耐磨钢的要求也在进一步探讨之中。随着微合金化元素在钢中的基本作用和次生作用，提出了“奥氏体调节”的概念，有意识地控制加入微合金化元素铌、铬，以发展新的性能更好的钢种。如铌能细化晶粒，使钢在热轧过程中NbC应变诱导折出阻碍形变奥氏体的回复、再结晶，以提高钢的强韧性，铬能提高淬透性，Cr与碳的亲和力大于铁和锰，可以取代一部分铁而形成复合渗碳体（Fe，Cr）₃C。铬的复杂碳化物（Cr，Fe）₇C₃、（Cr，Fe）₂₃C₆对于钢的性能有显著的影响，特别是可以提高钢的耐磨性，在钢中加入0.01-0.04%的稀土，使钢的强度和冲击韧性均获得不同程度的提高。但到目前为止，在耐磨钢钢方面还没有发现同时含铌、铬的技术启示。 

发明内容

本发明的任务是提供一种利用铌、铬微合金化，省略热处理的方式使其满足力学性能和使用性能要求的耐磨钢。 

本发明的另一个任务是提供一种利用稀土处理和有效地控制合金成分的工艺冶炼耐磨钢的方法。 

本发明所提出耐磨钢包括以下重量百分比的材料：碳0.10-0.15%；硅0.10-0.30 %；锰1.40-1.80%；铌0.03-0.10%；磷≤0.015%；氧≤0.004%，硫≤0.005%；Cr0.40-0.70%，余量为铁和不可避免的杂质。其中，铌能细化晶粒，促进针状铁素体形成，如果铌的含量小于0.005%不利于针状铁素体形成，而其含量高于0.10%会直接影响耐磨钢的焊接性能；锰在耐磨钢中具有提高强度、韧性、降低韧脆转变温度、提高耐磨性的作用；Cr与碳的亲和力大于铁和锰，可以取代一部分铁而形成复合渗碳体（Fe，Cr）₃C。铬的复杂碳化物（Cr，Fe）₇C₃、（Cr，Fe）₂₃C₆对于钢的性能有显著的影响，特别是可以提高钢的耐磨性，钢中的碳含量决定钢的性能，本发明中的碳只在0.10-0.15%之间，使该钢具有很好的延展性，钢中加入铌和铬可提高钢的屈服强度和抗拉强度，碳含量的提高，可以提高钢的耐磨性能。 

本发明所提出的上述冶炼耐磨钢的方法，包括以下步骤： 

铁水预处理：往铁水预处理装置中加入脱硫剂，当铁水中硫的含量≤0.005%时将其转入转炉冶炼；

转炉冶炼：对脱硫后的铁水喷吹氧气冶炼，并采用石灰和轻烧白云石造渣，其吹氧时间为14分钟－18分钟，出钢温度保持在1670℃－1690℃之间；

炉外精炼：将经转炉冶炼后的钢液送入钢包精炼炉即LF炉中，并根据预计钢液中的合金含量向该钢包精炼炉内加入铌、锰、硅、铬调整钢中合金含量，同时加入脱氧剂，然后从钢包精炼炉的顶部向其内喷吹氧气，从底部向喷吹氩气或氮气，钢液经过浇注、配合稀土处理后经常规轧制即为耐磨钢。

所述脱硫剂是由镁粉和石灰粉构成，且镁粉和石灰粉之间的重量比为1：2.5－3.5。 

所述转炉冶炼出钢步骤中，其下渣量为每吨钢小于或等于5千克钢渣。 

所述炉外精炼步骤中所加入的脱氧剂采用硅铝钡锶钙复合材料构成的脱氧剂，其加入量为每炉钢(150吨钢)加350-450千克。