一种高强度高耐磨性的铸钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高耐磨性的铸钢，包括以下重量百分比的组分：0.60％～0.85％的C；6.0％～8.0％的Mn；0.8％～1.2％的Si；4.5％～5.5％的Cr；0.8％～1.2％的Mo；0.3％～0.5％的Cu；1.0％～1.2％的Ni；0.15％～0.25％的Ti；0.20％～0.40％的V；0.030％～0.040％的RE；0.020％～0.030％的Mg；S<0.02％；P<0.03％；余量为Fe以及不可避免的杂质，具有较高的强度和耐磨性，能够适用于大型或超大型工程设备的零部件使用。本发明专利技术还公开了一种上述铸钢的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高耐磨性的铸钢及其制备方法
本专利技术涉及铸钢
，尤其是涉及一种高强度高耐磨性的铸钢及其制备方法。
技术介绍
铸钢是在凝固过程中不经历共晶转变的用于生产铸件的铁基合金的总称。铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。目前，现有铸钢的综合力学性能不太理想，尤其是强度与耐磨性随着科技进步，越来越不能满足实际工程需要，且铸钢的铸造成型工艺也影响了铸钢的力学性能。因此，如何提供一种具有高强度高耐磨性的铸钢是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高强度高耐磨性的铸钢，该铸钢具有较高的强度和较高的耐磨性，且能够适用于大型或超大型起重设备、旋挖钻以及卷扬减速机的零部件需要。本专利技术的另一目是提供一种上述高强度高耐磨性铸钢的制备方法。为解决上述的技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种高强度高耐磨性的铸钢，包括以下重量百分比的组分：0.60％～0.85％的C；6.0％～8.0％的Mn；0.8％～1.2％的Si；4.5％～5.5％的Cr；0.8％～1.2％的Mo；0.3％～0.5％的Cu；1.0％～1.2％的Ni；0.15％～0.25％的Ti；0.20％～0.40％的V；0.030％～0.040％的RE；0.020％～0.030％的Mg；S<0.02％；P<0.03％；余量为Fe以及不可避免的杂质。优选的，所述Mo的重量百分比为0.9％～1.1％。优选的，所述Ni的重量百分比为1.05％～1.15％。本专利技术还提供一种上述任意一项所述的铸钢的制备方法，包括以下步骤：1)制取目标铸钢件的模样：当所述铸钢件包括内径小于等于3cm且长度大于等于10cm的空心腔结构时，所述铸钢件模样包括第一模样与第二模样，所述第一模样与所述第二模样的粘结拼接面重合于所述铸钢件中的空心腔结构与其余非空心腔部位的分界面；将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取所述第二模样；将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取所述第一模样，然后将所述第一模样的除了与所述第二模样拼接的端面之外的表面浸渍涂料，然后撒砂，然后烧结，在烧结的过程中所述第一模样气化失模，得到所述第一模样的型壳，所述型壳的用于与所述第二模样拼接的开口为用于使得钢水流入的开口；将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取浇道系统模样；取一个无规共聚聚丙烯塑料件，将所述第二模样的与所述第一模样拼接的端面通过粘结连接与所述无规共聚聚丙烯塑料件的一个端面连接，将所述无规共聚聚丙烯塑料件的另一个端面插入所述型壳的开口中以将所述第二模样与所述型壳无缝隙拼接成一体件用于铸造目标铸钢件；将所述第二模样与所述浇道系统模样通过粘结连接成一体，所述浇道系统模样粘结在所述第二模样的底面上，得到包括所述第二模样、型壳以及浇道系统模样的模样一体件；2)取一个第一箱体，将步骤1)中的模样一体件以立式放置于所述第一箱体内；然后在所述模样一体件的外围以环绕所述模样一体件的方式从上到下铺设多个冷却盘管，每个冷却盘管具有各自独立的进口与出口，通过控制多个冷却盘管与所述模样一体件外壁的间距大小控制钢水的凝固过程；然后设置上升液管，所述上升液管穿过且固定在所述第一箱体的下箱底上，所述浇道系统模样的自由端下端面与所述上升液管的上端开口对接，且所述浇道系统模样的自由端下端面完全遮盖所述上升液管的上端开口，密封所述上升液管与所述第一箱体下箱底的连接处；然后设置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿过且固定在所述第一箱体的侧箱壁上，所述真空抽吸管的一端与所述模样一体件间隔一定距离，所述真空抽吸管的另一端露在所述第一箱体的外面且与真空系统连通，密封所述真空抽吸管与所述第一箱体侧箱壁的连接处；然后向所述第一箱体内填砂，然后压实，得到砂型；然后密封整个所述第一箱体；3)冶炼钢水，得到上述任意一项所述的钢水，然后将钢水用开口容器盛装；4)将步骤3)中的开口容器放置在一个密闭的第二箱体内，且使得所述上升液管的下端穿过所述第二箱体的顶箱盖浸入所述开口容器中的钢水中，密封所述上升液管与所述第二箱体的连接处；5)向所述第二箱体内吹送带压气体，同时，开启真空系统制取真空，开口容器内的钢水在带压气体的压力以及真空的抽吸力的作用下，沿上升液管流动进入砂型的型腔中，钢水从下往上充型，先把浇道系统模样与第二模样气化，然后进入型壳中的空心腔中，直至开口容器内的液面不再下降表明钢水注满整个砂型型腔，气化后的气体通过真空抽吸管被真空系统抽走，然后保持吹送气体与抽真空，直至砂型型腔内的钢水凝固；当开口容器内的液面不再下降后，从上到下依次向每个冷却盘管中供给冷却介质以对铸钢件进行冷却凝固以及实现从上到下的顺序凝固，同时，向砂型型腔中的钢水施加电磁搅拌；6)当最下方的冷却盘管的进口处与出口处的冷却介质的温差小于3℃后，停止吹送带压气体以及抽真空，然后将所述上升液管从所述第二箱体中抽出，然后拆开所述第一箱体，然后破除砂型，敲掉所述型壳，得到铸钢件。本专利技术还提供了一种高强度高耐磨性的铸钢的制备方法，以传统砂型铸造方法为基础，并做了多处改进，本专利技术具有以下有益的技术效果：1)原本砂型铸造中，铸钢铸件的模样多采用木模，制好砂型后，还要取出木模，为了取出木模，需要做一些专门的设计，例如：砂型至少为两层以利于后期取出木模，木模需要制作起模斜度以方便后期取出木模，等等，铸造成型后，还要机加工去除铸件上的起模斜度，费时费力，增加了生产成本，降低了生产效率，为此，本专利技术采用塑料模样，由于塑料模样在接触到高温的钢水的时候很容易气化，变成气体被真空系统抽走，只留下一个与铸钢件结构外形相似的砂型型腔，因此，本专利技术中，砂型不用设置分型面，整个砂箱是一个完整的砂箱，也不用设置起模斜度，也不用设置对应于铸钢件的空心腔处的型芯等等，将上述的模样一体件直接埋在填砂中就可以，省时省力，节省成本，提高了效率。2)本专利技术采用注塑成型，强调采用非泡沫成型工艺，成型后得到的模样比泡沫塑料具有更高的密度与强度，可以承受后面压实填砂的过程中较大的压实力，而不至于使得第一模样、第二模样以及浇铸系统模样出现变形，而泡沫塑料在该压实力下很容易变形。3)原本砂型铸造中，铸钢件的空心腔处需要放置一个型芯以浇铸出该空心腔，由于该空心腔内径较小且长度较长，使得该型芯的制作、定位安放很不方便，很容易就将该空心腔铸造失败，即使采用上述的塑料模样，此处也需要放置一个型芯，依然存在上述的问题，为此，本专利技术进一步的，将整个铸钢件模样在空心腔处分割成两块单独制作，第二模样就是上述的将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取，第一模样是先将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取，然后再在第一模样的整个表面制取型壳，该型壳是个空心壳，通过上述的无规共聚聚丙烯塑料件将第二模样与该型壳拼接在一起，浇铸的时候，钢水从下往上充型，先把第二模样气化，然后进入该型壳中的空心腔中，最终凝固得到目标铸件，如此设置，就不用再设置型芯了，就不存在上述的问题了。4)原有砂型铸造中熔液从上往下充型，而砂型中的气体从下往上运动，使得气体被熔液压住，不易从砂型逸出的问题，造成了砂型铸造中严重的卷气与气孔问题，为此，本专利技术中，将模样一体件立式安放在砂型中，且所述浇道系统模样粘结在所述第二模样的底面上，使得钢水是从下往上充型，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度高耐磨性的铸钢，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：0.60％～0.85％的C；6.0％～8.0％的Mn；0.8％～1.2％的Si；4.5％～5.5％的Cr；0.8％～1.2％的Mo；0.3％～0.5％的Cu；1.0％～1.2％的Ni；0.15％～0.25％的Ti；0.20％～0.40％的V；0.030％～0.040％的RE；0.020％～0.030％的Mg；S<0.02％；P<0.03％；余量为Fe以及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高强度高耐磨性的铸钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制取目标铸钢件的模样：当所述铸钢件包括内径小于等于3cm且长度大于等于10cm的空心腔结构时，所述铸钢件模样包括第一模样与第二模样，所述第一模样与所述第二模样的粘结拼接面重合于所述铸钢件中的空心腔结构与其余非空心腔部位的分界面；将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取所述第二模样；将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取所述第一模样，然后将所述第一模样的除了与所述第二模样拼接的端面之外的表面浸渍涂料，然后撒砂，然后烧结，在烧结的过程中所述第一模样气化失模，得到所述第一模样的型壳，所述型壳的用于与所述第二模样拼接的开口为用于使得钢水流入的开口；将无规共聚聚丙烯塑料通过注塑成型方法制取浇道系统模样；取一个无规共聚聚丙烯塑料件，将所述第二模样的与所述第一模样拼接的端面通过粘结连接与所述无规共聚聚丙烯塑料件的一个端面连接，将所述无规共聚聚丙烯塑料件的另一个端面插入所述型壳的开口中以将所述第二模样与所述型壳无缝隙拼接成一体件用于铸造目标铸钢件；将所述第二模样与所述浇道系统模样通过粘结连接成一体，所述浇道系统模样粘结在所述第二模样的底面上，得到包括所述第二模样、型壳以及浇道系统模样的模样一体件；2)取一个第一箱体，将步骤1)中的模样一体件以立式放置于所述第一箱体内；然后在所述模样一体件的外围以环绕所述模样一体件的方式从上到下铺设多个冷却盘管，每个冷却盘管具有各自独立的进口与出口，通过控制多个冷却盘管与所述模样一体件外壁的间距大小控制钢水的凝固过程；然后设置上升液管，所述上升液管穿过且固定在所述第一箱体的下箱底上，所述浇道系统模样的自由端下端面与所述上升液管的上端开口对接，且所述浇道系统模样的自由端下端面完全遮盖所述上升液管的上端开口，密封所述上升液管与所述第一箱体下箱底的连接处；然后设置真空抽吸管，所述真空抽吸管穿过且固定在所述第一箱体的侧箱壁上，所述真空抽吸管的一端与所述模样一体件间隔一定距离，所述真空抽吸管的另一端露...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宪民，刘明亮，刘庆坤，周长猛，巩传海，张永，牛向明，
申请(专利权)人：山东汇丰铸造科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37