一种耐磨高锰合金钢的熔炼工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种耐磨高锰合金钢的熔炼工艺，涉及高锰合金钢的熔炼技术领域，本发明专利技术将熔炼炉抽真空后通入惰性气体保护气对合金进行熔炼，然后通过多步升温保温对合金进行纯化、细化，这样使得熔炼时无需使用损耗性试剂覆盖剂，节约了能源，因此锰铁烧损少，形成的氧化锰渣少；且高锰合金化学成分均匀，合金成型后的晶粒尺寸小，使得合金钢兼具高硬度、高韧性和高强度，延长了耐磨合金钢的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高锰合金钢的熔炼
，具体涉及一种耐磨高锰合金钢的熔炼工艺。
技术介绍
磨损是材料失效的三大形式之一，所造成的经济损失十分显著。根据工业的发展现状，铸造耐磨材料常用于冲击磨料磨损、高应力碾压磨料磨损、低应力冲刷磨料磨损、粘着磨损、高温磨料磨损和腐蚀磨料磨损等工况，对耐磨材料的性能要求也表现为硬度高、强度高和韧性高，其中良好的硬韧性匹配结合最为行业青睐。高锰钢系奥氏体耐磨钢，其基体具有一般材料很难达到的高塑高韧性，高锰钢铸件经常被用作一些耐磨耐损耐冲击的机械零部件。传统的工艺对普通民用高锰钢的熔炼和铸造基本能满足要求，民用高锰钢铸件都是在粗糙的环境中工作，如破碎机、履带等，因而对铸件的表面及内在缺陷要求不高。但在航空零件的制造中，使用上述工艺就难以铸造出能满足我国航空工业有关结构钢熔模铸件技术标准的要求，目测和荧光检查时大多存在表面凹下缺陷、夹渣及裂纹现象，不能满足高质量要求的航空零件使用要求。分析出现上述现象的原因，在高锰钢的熔炼中，钢液中的自由氧与锰、铁和碳元素结合生成氧化锰、氧化铁和一氧化碳、二氧化碳气体，气体逸出钢液，氧化铁在1420℃时即可溶解，Fe元素被钢液中的C和Mn所取代还原，因而钢液中的氧化物大都是氧化锰，氧化锰是一种密度大，分解温度高(约1650℃)，不易清除的氧化渣，传统工艺要求对钢液要充分搅拌，必然会增加钢液中的自由氧，而导致更多地氧化锰渣形成。众所周知的是钢液中的含渣量是影响铸件质量的重要原因，因此尽可能的减少钢液中氧化锰渣的含量是提高高锰钢铸件质量的有效途径。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种耐磨高锰合金钢的熔炼工艺，降低了锰渣的含量，使得锰合金钢兼具高硬度、高韧性和高强度，延长了耐磨合金钢的使用寿命。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种高锰合金钢的熔炼工艺，包括以下步骤：(1)将生铁、废钢、钼铁、镍铁、钒铁、锰铁酸洗1～3min，然后用流水冲净，晾干后置于坩埚中，然后将坩埚置于熔炼炉的感应圈中；(2)将熔炼炉抽真空，使得熔炼炉内的压力为0.89～1.89Pa，然后通入惰性气体；(3)将真空熔炼炉升温至260～280℃预热40～60min，调节熔炼炉的功率为65～75kW，将熔炼炉的温度升至760～810℃，并保温10～12min，再将熔炼炉的功率调节为95～100kW，将熔炼炉的温度升至1020～1070℃，至炉料完全融化，加入铬铁静置；(4)再将熔炼炉升温至1580～1620℃，利用电磁搅拌使返回料合金中低熔点的杂质元素及低密度的夹杂物能够充分上浮，将部分夹杂物粘附到坩埚壁上，使钢水得到净化，再加入脱氧剂进行脱氧，然后扒渣、调整碳、铁、锰、硅、钼、镍、钒、铬、磷、硫的含量，然后加入孕育剂，静置2～6min；(5)将熔液从熔炼炉中倒出，保留炉底20～25cm的熔液，继续下一炉的熔炼生产。优选的，所述高锰合金钢的成分如下：碳1.05～1.23％、锰15.6～18.3％、硅2.5～3.4％、钼0.2～0.5％、镍0.02～0.1％、钒0.12～0.18％、铬1.5～1.8％、磷<0.03％、硫<0.03％，余量为铁。优选的，所述高锰合金钢的成分如下：碳1.18～1.21％、锰16.5～17.2％、硅2.5～2.8％、钼0.2～0.3％、镍0.05～0.08％、钒0.14～0.16％、铬1.6～1.8％、磷<0.03％、硫<0.03％，余量为铁。优选的，所述脱氧剂为硅锶钡合金，其按质量百分比计含Si：55％～65％、Ca:15％～28％、Ba:12％～25％。优选的，所述坩埚为刚玉坩埚。优选的，所述孕育剂为稀土元素RE中的一种或多种。本专利技术的有益效果：本专利技术的高锰钢熔炼方法，虽然锰铁在炉内熔炼的时间较长，在惰性气体的保护下，无需损耗性试剂覆盖剂的使用，节约了能源，使锰铁处在严格的与氧隔离状态下，因此锰铁反而比现有工艺烧损少，形成的氧化锰渣也少；同时，电磁搅拌实现了各合金元素之间的均匀融合，使高锰合金趋于均匀状态，避免出现合金化学成分不均匀的现象，极大的降低了锰烧损现象，本专利技术的熔炼方法还降低了合金成型后的晶粒尺寸，使得合金钢兼具高硬度、高韧性和高强度，延长了耐磨合金钢的使用寿命。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种高锰合金钢的熔炼工艺，包括以下步骤：(1)将生铁、废钢、钼铁、镍铁、钒铁、锰铁酸洗1～3min，然后用流水冲净，晾干后置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于熔炼炉的感应圈中；(2)将熔炼炉抽真空，使得熔炼炉内的压力为1.89Pa，然后通入惰性气体；(3)将真空熔炼炉升温至270℃预热60min，调节熔炼炉的功率为65kW，将熔炼炉的温度升至780℃，并保温10～12min，再将熔炼炉的功率调节为95～100kW，将熔炼炉的温度升至1040℃，至炉料完全融化，加入铬铁静置；(4)再将熔炼炉升温至1620℃，利用电磁搅拌使返回料合金中低熔点的杂质元素及低密度的夹杂物能够充分上浮，将部分夹杂物粘附到坩埚壁上，使钢水得到净化，再加入硅锶钡合金(Si：55％、Ca:20％、Ba:25％)进行脱氧，然后扒渣、调整成分至碳1.18～1.21％、锰16.5～17.2％、硅2.5～2.8％、钼0.2～0.3％、镍0.05～0.08％、钒0.14～0.16％、铬1.6～1.8％、磷<0.03％、硫<0.03％，余量为铁，然后加入稀土金属铌，静置2～6min；(5)将熔液从熔炼炉中倒出，保留炉底20～25cm的熔液，继续下一炉的熔炼生产。实施例2：一种高锰合金钢的熔炼工艺，包括以下步骤：(1)将生铁、废钢、钼铁、镍铁、钒铁、锰铁酸洗1～3min，然后用流水冲净，晾干后置于刚玉坩埚中，然后将刚玉坩埚置于熔炼炉的感应圈中；(2)将熔炼炉抽真空，使得熔炼炉内的压力为1.2Pa，然后通入惰性气体；(3)将真空熔炼炉升温至2600℃预热60min，调节熔炼炉的功率为75kW，将熔炼炉的温度升至810℃，并保温10～12min，再将熔炼炉的功率调节为95～100kW，将熔炼炉的温度升至1020℃，至炉料完全融化，加入铬铁静置；(4)再将熔炼炉升温至1620℃，利用电磁搅拌使返回料合金中低熔点的杂质元素及低密度的夹杂物能够充分上浮，将部分夹杂物粘附到坩埚壁上，使钢水得到净化，再加入硅锶钡合金(Si：65％、Ca:23％、Ba:12％)进行脱氧，然后扒渣、调整成分至碳1.05～1.18％、锰17.5～18.3％、硅2.5～2.8％、钼0.32～0.5％、镍0.02～0.05％、钒0.12～0.16％、铬1.5～1.7％、磷<0.03％、硫<0.03％，余量为铁，然后加入孕育剂，静置2～6min；(5)将熔液从熔炼炉中倒出，保留炉底20～25cm的熔液，继续下一炉的熔炼生产。实施例3：一种高锰合金钢的熔炼工艺，包括以下步骤：(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高锰合金钢的熔炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将生铁、废钢、钼铁、镍铁、钒铁、锰铁酸洗1～3min，然后用流水冲净，晾干后置于坩埚中，然后将坩埚置于熔炼炉的感应圈中；(2)将熔炼炉抽真空，使得熔炼炉内的压力为0.89～1.89Pa，然后通入惰性气体；(3)将真空熔炼炉升温至260～280℃预热40～60min，调节熔炼炉的功率为65～75kW，将熔炼炉的温度升至760～810℃，并保温10～12min，再将熔炼炉的功率调节为95～100kW，将熔炼炉的温度升至1020～1070℃，至炉料完全融化，加入铬铁静置；(4)再将熔炼炉升温至1580～1620℃，利用电磁搅拌使返回料合金中低熔点的杂质元素及低密度的夹杂物能够充分上浮，将部分夹杂物粘附到坩埚壁上，使钢水得到净化，再加入脱氧剂进行脱氧，然后扒渣、调整碳、铁、锰、硅、钼、镍、钒、铬、磷、硫的含量，然后加入孕育剂，静置2～6min；(5)将熔液从熔炼炉中倒出，保留炉底20～25cm的熔液，继续下一炉的熔炼生产。

【技术特征摘要】
1.一种高锰合金钢的熔炼工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将生铁、废钢、钼铁、镍铁、钒铁、锰铁酸洗1～3min，然后用流水冲净，晾干后置于坩埚中，然后将坩埚置于熔炼炉的感应圈中；(2)将熔炼炉抽真空，使得熔炼炉内的压力为0.89～1.89Pa，然后通入惰性气体；(3)将真空熔炼炉升温至260～280℃预热40～60min，调节熔炼炉的功率为65～75kW，将熔炼炉的温度升至760～810℃，并保温10～12min，再将熔炼炉的功率调节为95～100kW，将熔炼炉的温度升至1020～1070℃，至炉料完全融化，加入铬铁静置；(4)再将熔炼炉升温至1580～1620℃，利用电磁搅拌使返回料合金中低熔点的杂质元素及低密度的夹杂物能够充分上浮，将部分夹杂物粘附到坩埚壁上，使钢水得到净化，再加入脱氧剂进行脱氧，然后扒渣、调整碳、铁、锰、硅、钼、镍、钒、铬、磷、硫的含量，然后加入孕育剂，静置2～6min；(5)将熔液从熔炼炉中倒出，保留炉底20～25cm的熔液，继续下一炉的熔炼生产。2.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪德发，张联合，徐超，汤新明，翟建，姚庆海，
申请(专利权)人：宁国市开源电力耐磨材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34