一种钎钢制造技术

本发明专利技术属于用于轧制中空凿岩钎钢的特种合金钢。一种钎钢，基本合金元素及重量百分含量是：Ｃ－０．１９～０．２５，Ｓｉ－０．１５～０．３５，Ｍｎ－０．４～０．７，Ｃｒ－１．６～２．２，Ｎｉ－１．４～２．０，其特征在于：加入了合金元素Ｗ，其含量为０．３～１．０，余量为铁。本发明专利技术为凿岩行业提供了能够发挥资源优势、降低成本、提高质量、延长使用寿命的新型凿岩钎杆用钢。本发明专利技术广泛用于制造凿岩钎杆和硬质合金整体钎子。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于合金钢，特别是用于轧制中空凿岩钎钢的特种合金钢。
技术介绍
凿岩钎杆用钎钢是细长杆件，它在工作时承受着拉、压、弯、扭和凿岩机每分钟2000～9000次左右的高频冲击，每次冲击功高达25～500J(焦耳)，同时在岩矿石的剧烈磨损、高压水流或压气冲刷和矿坑水的腐蚀条件下，常以应力腐蚀疲劳断裂的方式失效，使用寿命仅几十分钟到几十小时，是人类所有钢铁机具中受力条件最苛刻、使用寿命最短、基础工业必备、技术含量很高的大量消耗性工具。迄今为止，钎钢寿命较低断裂频繁，仍是世界采掘工业面临的百年难题。根据所掌握的资料，迄今为止国内外用于生产中空钎钢的钢种是国内以贵阳、涟源、抚顺三家钎钢厂为代表①H19、H22、H25mm锥体连接钎杆用六角形中空钎钢的钢种为55SiMnMo，这是一种Si-Mn-Mo系贝氏体合金钢，用其生产的H22mm锥体连接钎杆，其硬岩工业统计寿命约50m，仅为瑞典同类产品寿命的1/3左右；②D32、D38mm螺纹连接钎杆用圆形中空钎钢的钢种为35SiMnMoV，这也是Si-Mn-Mo系贝氏体合金钢，工业统计硬岩寿命可达200～300m，约为瑞典同类产品的1/3～1/2。国外以瑞典Sandvik、Secoroc公司为代表①H19、H22、H25mm等硬质合金整体钎子和锥体连接钎杆用六角形中空钎钢为Z708和Sanbar61钢，即40SiMnCrNiMo，该钢属Cr-Ni-Mo系超高强度合金钢，使用状态的金相组织为马氏体+贝氏体复相组织，用其生产的H22mm整钎和锥体连接钎杆的硬岩保证寿命≥150m；②D32、D38、D45、D51mm等螺纹连接钎杆用圆形中空钎钢为L-435和Sanbar64，或为C-644和Sanbar23；L-435和Sanbar64即23CrNi3Mo钢，C-644和Sanbar23即25Cr3Mo钢；它们分别属于Cr-Ni-Mo和Cr-Mo系高强度合金钢。该两种钢适合气体渗碳，制作的同类R32-D32×1200-R32螺纹连接钎杆，表面硬度HRC58～62，心部硬度HRC43～45，工业统计硬岩寿命≥600m。我国钎杆产品使用寿命低，主要原因是钎钢的钢种设计和冶炼、轧制与制钎工艺不合理，导致钎钢机械性能较差，钢的成分变动范围大，钢质纯净度低，有害夹杂物尺寸大且分布不好，晶粒粗，淬透性波动大，不能保证制成品表面和心部硬度以及强度处在最佳区间内，不能保证钎钢精确的几何参数和内外表面无缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用寿命长的钎钢。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是本专利技术在已有钎钢成果的基础上，为螺纹连接钎杆设计了23Cr2Ni2W和23Cr2Ni2WMoV两个新钢种。23Cr2Ni2W钢，含铁基，基本合金元素化学成分及重量百分含量为C-0.19～0.25、Si-0.15～0.35、Mn-0.4～0.7、Cr-1.6～2.2、Ni-1.4～2.0，加入的合金元素W的重量百分含量为0.3～1.0；23Cr2Ni2WMoV钢是在23Cr2Ni2W钢的基础上，添加了0.20～0.30的Mo和0.06～0.18的V。重型钎杆用中空钎钢新钢种23Cr2Ni2W的设计原理是①保持国外同类钢的淬透性(保证产品心部硬度和强度)；②修改了CrNi3Mo钢Cr、Ni比例，提高了Cr含量，减少了Ni含量，保持了Cr-Ni钢的优异性能，并降低了成本；③用W代替Mo除保持了Mo的性能外，在渗碳温度下，W能生成特殊碳化物，细化钢的晶粒，阻止过冷奥氐体晶粒粗化，同时还能提高钢的耐磨性。23Cr2Ni2WMoV钢，则是按照“多组元少含量”的合金化要求，在23Cr2Ni2W的基础上，保留了低含量的有益合金元素Mo和V。该两种钢属于Cr-Ni-W-Mo-V系超强韧性合金渗碳钢。合金元素W是高熔点强碳化物形成元素，生成的特殊碳化物能提高钢的回火稳定性、热强度，能更好地细化晶粒和在不同温度下阻止晶粒长大，更有力地提高钢的强韧性和耐磨性，也就提高了钎钢的使用寿命。加入微量稀土Ce-La合金能净化晶界、减少成分偏析、细化晶粒，使钢强韧化，提高耐磨性。Ce-La是一种双元稀土合金，工业上称为“米铈合金”。优点和积极效果本专利技术提供了一种为螺纹连接钎杆设计的钎钢23Cr2Ni2W；即在钎钢的化学成分中加入了合金元素W。所加入的W能生成特殊碳化物、阻止奥氐体化时晶粒长大，提高了钢的强韧性和耐磨性，从而提高了钎钢的使用寿命。本专利技术还提供了在钎钢23Cr2Ni2W的基础上添加了0.20～0.30的Mo和0.06～0.18的V的钎钢23Cr2Ni2WMoV。在此基础上，本专利技术还通过在钎钢中添加0.02～0.04微量Ce-La稀土合金的方法，用于减少钎钢的成分偏析、净化晶界，进一步提高了钎钢的使用寿命。为凿岩行业提供了能够发挥资源优势、降低成本、提高质量、延长使用寿命的新型凿岩钎杆用钢。本专利技术广泛用于制造凿岩钎杆和硬质合金整体钎子。具体实施例方式实施例一23Cr2Ni2W钢，含铁基，合金元素化学成分及重量百分含量为C-0.23、Si-0.25、Mn-0.5、Cr-1.65、Ni-1.55，加入的合金元素W的含量W-0.6，P、S杂质小于0.02。其制备方法按常规方法制备。炼钢工艺配用精料+电弧炉(EBT)初炼+真空炉精炼(VD)+模铸。电弧炉(EBT)任务保证钢水碳(C)、磷(P)合适；温度合适；适当合金化；出钢前变渣；钢中脱氧加铝(Al)。加强氧化期去气、去夹杂操作，无渣出钢，钢中磷(P)硫(S)和夹杂物含量降低，减少钢液污染。真空炉(VD)任务真空精炼脱气，进一步除去钢中气体和夹杂物，提高钢的纯净度入VD加热精炼，严格控制抽真空后氩气流量；破真空；计算机成分预报微调；终脱氧补铝(Al)；加稀土吹氩；抬包浇铸，严格控制浇铸温度。实施例二23Cr2Ni2WMoV钢，含铁基，合金元素化学成分及重量百分含量为C-0.23、Si-0.25、Mn-0.5、Cr-1.65、Ni-1.55，加入的合金元素W的含量W-0.6、Mo-0.25、V-0.1，P、S杂质小于0.02。其制备方法同实施例一。实施例三一种钎钢，含铁基，合金元素化学成分及重量百分含量为C-0.19、Si-0.15、Mn-0.4、Cr-1.6、Ni-1.4，加入的合金元素W的含量W-0.3，P、S杂质小于0.02。其制备方法同实施例一。实施例四一种钎钢，含铁基，合金元素化学成分及重量百分含量为C-0.25、Si-0.35、Mn-0.7、Cr-2.2、Ni-2.0，加入的合金元素W的含量W-1.0，P、S杂质小于0.02。其制备方法同实施例一。实施例五一种钎钢，含铁基，合金元素化学成分及重量百分含量为C-0.19、Si-0.15、Mn-0.4、Cr-1.6、Ni-1.4，加入的合金元素W的含量W-0.3，(Ce-La)-0.02，P、S杂质小于0.02其制备方法按常规方法制备。炼钢工艺配用精料+电弧炉(EBT)初炼+钢包炉(LF)精炼+真空炉(VD)脱气+连铸(CCM)结晶器中加稀土电弧炉(EBT)任务保证钢水碳(C)、磷(P)合适；温度合适；出钢包中合金化。钢包炉(LF)任务加热精炼；计算机成分预报微调；加铝(Al)脱氧；变渣。真空炉(VD)任务真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钎钢，基本合金元素及重量百分含量是：Ｃ－０．１９～０．２５，Ｓｉ－０．１５～０．３５，Ｍｎ－０．４～０．７，Ｃｒ－１．６～２．２，Ｎｉ－１．４～２．０，其特征在于：加入了合金元素Ｗ，其含量为０．３～１．０，余量为铁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张国榉，赵钟会，赵长有，方军，饶建华，叶凌云，张汉斌，李川，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]