一种过共析磨球用钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种过共析磨球用钢及其制备方法，所述过共析磨球用钢的化学成分质量百分比为：C：0.90‑0.96％，Si：0.20‑0.30％，Mn：0.91‑0.98％，Cr：0.35‑0.45％，P：≤0.025％，S：≤0.015％，Ni：≤0.10％，Cu：≤0.30％，Mo：≤0.05％，Ti：0.010‑0.050％，Al：≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质，且DI取值范围为2.5‑3.5，所述DI定义为(0.062+0.409C‑0.135C2)×(1+3.333Mn)×(1+0.7Si)×(1+2.16Cr)×(1+3Mo)×(1+0.363Ni)×(1+0.365Cu)。本发明专利技术采用电炉冶炼、LF精炼、真空处理、软吹工艺冶炼，采用连铸浇注铸坯，在轧制过程控制加热均热温度、加热时间、开轧温度、终轧温度、轧后缓冷时间，制得热轧圆钢。

An hypereutectoid grinding ball steel and its preparation method

The present invention discloses an hypereutectoid ball steel and its preparation method. The mass percentage of the chemical composition of the steel is: C:0.90 0.96%, Si:0.20, 0.98%, Cr:0.35 0.45%, P: < 0.025%, S: < 0.015%, Ni: < 0.10%, Cu: < 0.30%, Mo: < 0 5%, Ti:0.010 0.050%, Al: < 0.030%, the rest are Fe and unavoidable impurities, and the range of DI values is 3.5, and the DI is defined as (0.062+0.409C 1+3.333Mn) * (1+0.7Si) * (1+2.16Cr) * (1+3Mo) x (1+0.363Ni). The invention adopts electric furnace smelting, LF refining, vacuum treatment and soft blowing process. Casting billet is cast with continuous casting. The hot rolled round steel is prepared by controlling heating temperature, heating time, rolling temperature, finish rolling temperature and slow cooling time after rolling.

【技术实现步骤摘要】
一种过共析磨球用钢及其制备方法
本专利技术属于矿山机械用钢
，具体涉及一种过共析磨球用钢及其制造技术。
技术介绍
磨球是广泛应用于冶金、矿山、建材和电力等行业的主要易损件，全球年消耗量在500万吨以上。伴随着矿山开采业的飞速发展，对磨球用钢的质量提出了较高的要求，要求其具有良好的内部质量及耐磨性，整体硬度的均匀性要好，并且要有良好的韧性，以降低在矿料破碎中耐磨材料的消耗。如下为现有技术中设计磨球用钢的一些报道：CN107574380A公开了一种高硬度细晶粒大规格锻造磨球用钢，其包括的化学成分组成及质量百分数为：C：0.70～0.85％、Mn：1.0～1.3％、Cr：0.8～0.95％、Si：0.6～0.8％、Mo：0.08～0.3％、Nb：0.02～0.06％、Al：0.01～0.06％、Cu：≤0.01％、S：≤0.025％、P：≤0.025％、其余为铁。CN106834959A公开了一种高硬度耐磨球料用钢，其化学组分按质量百分数包括C0.55～0.70％、Si1.65～1.90％、Mn0.60～0.80％、P≤0.025％、S≤0.025％、Al≤0.020％、Cr0.60～0.90％、Ni≤0.03％、Mo≤0.02％、Cu≤0.025％、As≤0.020％、Sn≤0.020％、Sb≤0.004％、Pb≤0.0025％，其它为Fe和杂质。CN104762562B公开了一种大直径磨球用钢及其制造方法，其组成按质量百分数为：C：0.71％～0.79％、Si：0.25％～0.35％、Mn：0.80％～0.95％、Cr：0.80％～0.90％、P：≤0.025％、S：≤0.025％、Ni：0.05％～0.10％、Mo：0.03％～0.08％、Al：0.020％～0.050％、Cu：≤0.40％、Ti≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。CN103627955A公开了一种高碳耐磨球料用钢，其材料的化学成分的质量百分含量包括：C0.67～0.82％、Si0.45～0.78％、Mn0.89～1.30％、P≤0.040％、S≤0.040％、V0.03～0.10％、Cr≤0.20％、Ni≤0.30％、Cu≤0.30％、Mo≤0.15％，其余为Fe和杂质。CN101792885B公开了高碳锰铬磨球用热轧圆钢及其制造方法，钢的组成按质量百分数为：C0.75～0.85％，Si0.17～0.35％，Mn0.70～0.90％，Cr0.40～0.60％，S0.001～0.020％，Cu0.01～0.20％，Ni0.01～0.20％，Al0.010～0.060％，P0.005～0.025％，余为Fe和不可避免的杂质。CN102703816B公开了一种高碳低合金耐磨球用钢，它的化学成分重量百分比(wt％)为：C0.95-1.05％，Si0.15-0.35％，Mn1.00-1.20％，Cr0.45-0.65％，Al0.020-0.045％，Ni≤0.25％，Mo≤0.25％，S≤0.025％，P≤0.025％，Cu≤0.25％，余为Fe。磨球用钢对钢材的洁净度、均匀性、硬度、耐磨性等均有严格的要求，要求钢材的性能一致性要好。目前涉及碳含量在0.9％以上的磨球用钢及其生产方法的专利较少，针对磨球用钢高耐磨性、良好的硬度均匀性的要求，提供一种过共析磨球用钢及其制备方法是十分必要的。
技术实现思路
针对现有技术中磨球用钢存在的一些技术问题，本专利技术提供一种过共析磨球用钢及其制造方法，通过控制材料的化学成分和合理的生产工艺来控制钢材的洁净度、均匀性，使材料具有良好的综合性能。本专利技术首先提供了一种过共析磨球用钢，其化学成分质量百分比为：C：0.90-0.96％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.91-0.98％，Cr：0.35-0.45％，P：≤0.025％，S：≤0.015％，Ni：≤0.10％，Cu：≤0.30％，Mo：≤0.05％，Ti：0.010-0.050％，Al：≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质，且DI取值范围为2.5-3.5，所述DI定义为(0.062+0.409C-0.135C2)×(1+3.333Mn)×(1+0.7Si)×(1+2.16Cr)×(1+3Mo)×(1+0.363Ni)×(1+0.365Cu)。本专利技术提供的磨球用钢热轧后显微组织为珠光体和渗碳体，由于含有较多的碳，钢材的强度和硬度较高，采用不完全淬火后，这些渗碳体以粒状分布在马氏体的基体内，能够显著提高钢的耐磨性。为了保证过共析磨球用钢性能的稳定性，其化学成分质量百分比可进一步为：C：0.90-0.93％、Si：0.23-0.28％、Mn：0.91-0.95％、Cr：0.35-0.40％、P：≤0.025％、S：≤0.015％、Ni：≤0.10％、Cu：≤0.10％、Mo：≤0.05％、Ti：0.010-0.030％、Al：0.015-0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。本专利技术采用了合理的成分设计，采用Mn、Cr、Ti多元合金化的方法，低P、S及低残余、适量Al的低成本窄成分设计，DI＝2.5～3.5。本专利技术均采用常见的、低成本的元素进行成分设计。采用Mn、Cr、Ti多元合金化，为了提高钢的强度、硬度及耐磨性能，设计Mn：0.91-0.98％、Cr：0.35-0.45％；为保证钢材高的洁净度和低的冷脆性，采用低P、S和低残余成分设计，P：≤0.025％、S：≤0.015％；为细化晶粒，提高钢的强度、韧性等综合性能，Ti：0.010-0.050％、Al：≤0.030％，整体材料的窄成分设计保证材料的质量稳定性，DI＝2.5～3.5以满足钢材的性能要求。此外，本专利技术还通过合理的生产工艺，提高钢的纯净度、均匀性，使钢具有良好的强度、硬度、耐磨性等综合性能。作为上述过共析磨球用钢一种更好的选择，所述热轧态钢材硬度均匀控制在280-350HB范围内，将更好的满足钢材耐磨性的要求。本专利技术还提供了一种过共析磨球用钢的制备方法，该制备方法包括：1)冶炼：采用电炉冶炼，铁水加入比例50-80％，电炉出钢终点[C]≥0.20％、[P]≤0.015％，出钢温度1620-1650℃，造渣料按10-15kg/t钢加入；LF精炼，按1-2.5m/t喂入铝线，1.5-3m/t喂入钛线，1.0-2.0m/t喂入钙线；2)浇注：采用连铸浇注铸坯，采用GCr15保护渣，采用整体中间包、结晶器和末端电磁搅拌；3)轧制：控制加热炉均热温度1160～1210℃，加热时间3.5～4.0小时，开轧温度1120～1200℃，终轧温度900～1000℃，轧后收集缓冷，缓冷时间16-24h，制得热轧圆钢。作为上述方法一种更好的选择，所述冶炼步骤中，进行真空处理，真空度小于67Pa的保持时间≥10分钟，真空处理后软吹氩时间≥15分钟。作为上述方法一种更好的选择，所述浇注步骤中，控制中间包温度1473-1483℃，拉速180mm×220mm坯型按照0.90～1.15m/min控制，铸坯进矫直机温度900～960℃，铸坯入坑缓冷时间24-36h，出坑温度不大于250℃。在本专利技术的实施例内采用如下的方法进行过共析磨球用钢的制备：(1)冶炼采用电炉冶炼，铁水加入比例50-80％，电炉出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过共析磨球用钢，其特征在于：所述过共析磨球用钢的化学成分的质量百分比为：C：0.90‑0.96％，Si：0.20‑0.30％，Mn：0.91‑0.98％，Cr：0.35‑0.45％，P：≤0.025％，S：≤0.015％，Ni：≤0.10％，Cu：≤0.30％，Mo：≤0.05％，Ti：0.010‑0.050％，Al：≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质，且DI取值范围为2.5‑3.5，所述DI定义为(0.062+0.409C‑0.135C2)×(1+3.333Mn)×(1+0.7Si)×(1+2.16Cr)×(1+3Mo)×(1+0.363Ni)×(1+0.365Cu)。

【技术特征摘要】
1.一种过共析磨球用钢，其特征在于：所述过共析磨球用钢的化学成分的质量百分比为：C：0.90-0.96％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.91-0.98％，Cr：0.35-0.45％，P：≤0.025％，S：≤0.015％，Ni：≤0.10％，Cu：≤0.30％，Mo：≤0.05％，Ti：0.010-0.050％，Al：≤0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质，且DI取值范围为2.5-3.5，所述DI定义为(0.062+0.409C-0.135C2)×(1+3.333Mn)×(1+0.7Si)×(1+2.16Cr)×(1+3Mo)×(1+0.363Ni)×(1+0.365Cu)。2.如权利要求1所述的过共析磨球用钢，其特征在于，所述过共析磨球用钢的化学成分质量百分比为：C：0.90-0.93％、Si：0.23-0.28％、Mn：0.91-0.95％、Cr：0.35-0.40％、P：≤0.025％、S：≤0.015％、Ni：≤0.10％、Cu：≤0.10％、Mo：≤0.05％、Ti：0.010-0.030％、Al：0.015-0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。3.如权利要求1或2所述的过共...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁娜，郭磊，吴德发，刘亚丽，戈文英，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37