專利名稱：裝載機鏟刀刃用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐磨鋼領(lǐng)域，尤其屬于裝載機鏟刀刃用鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
鏟刀刃鋼的工作環(huán)境非常惡劣，在工作時，鏟刀刃鏟入如礦石、沙、煤等物料時，直接與物料發(fā)生強烈摩擦和撞擊，因此，為了增加鏟刀刃的使用壽命，對鏟刀刃用鋼要求苛刻，即除要求鏟刀刃鋼具有足夠的硬度和耐磨性外，還需要具有較高的韌性，以防止變形和斷裂。同時由于鏟刀刃一般是與鏟斗焊接在一起的，故對鏟刀刃用鋼的焊接性能也提出嚴(yán)格要求。
目前我國鏟刀刃上使用的鋼種較多，除耐磨鋼NM360、NM400、1E921等外，還有的廠家直接使用16Mn來替代耐磨鋼。這些鋼種有的耐磨性能優(yōu)良，但添加合金元素較多，對焊接性能造成一定的影響，其生產(chǎn)成本較高；有的雖然價格較便宜，但耐磨性能較差，不能滿足裝載機鏟刀刃板的需要。
中國專利號為1544682A的《裝載機整體式耐磨鏟刀刃的材料、熱處理及焊接試驗》，公開了鏟刀刃所用材料1E921的化學(xué)成分為C 0.15～0.20％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.95～1.30％、B 0.0005～0.003％、P≤0.035％、S≤0.04％、Cr 0.40～0.65％、Mo 0.25～0.35％。該鋼雖然由于其強度高、韌性好、耐磨性及可焊性好，目前被廣泛用于制作裝載機鏟刀刃，但也存在不足，由于其含有Cr、Mo等昂貴合金元素，使生產(chǎn)成本及制作成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種制作鏟刀刃即強度高、韌性好、耐磨性及焊性好，又使成本低廉的裝載機鏟刀刃用鋼及其生產(chǎn)方法。
實現(xiàn)上述目的的措施裝載機鏟刀刃用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0.21～0.25％、Si 0.70～0.90％、Mn 1.50～1.85％、B 0.0005～0.0030％、Ti 0.01～0.08％、P≤0.020％、S≤0.015％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
其在于C的重量百分比為0.22～0.235％。
其在于Si的重量百分比為0.80～0.85％。
其在于Mn的重量百分比為1.65～1.70％。
其在于Ti的重量百分比為0.02～0.06％。
其在于Ti的重量百分比為0.04～0.05％。
其還可以加入含Ca的復(fù)合包芯線，并控制鋼水中Ca的重量百分比為0.001～0.005％。生產(chǎn)裝載機鏟刀刃用鋼的方法，其步驟進行鐵水預(yù)脫硫，控制S≤0.002％；進行轉(zhuǎn)爐復(fù)吹，控制出鋼口溫度在1670～1720℃范圍；進行RH真空處理，并添加Ti及B；進行連鑄；扣罩緩冷48小時；在1140～1200℃條件下進行加熱，其加熱速度為8～10min/cm；在980～1120℃條件下進行5～9道次的粗軋，每道次壓下率為12～15％，累計壓下率為70～80％；在750～950℃條件下進行6～10道次精軋，每道次壓下率為12～15％；終軋溫度控制在750～850℃，待用。
其在于在進行RH真空處理時，先加入Ti，后加入B及需要時加入Ca。
各元素在本發(fā)明中的作用及機理C碳是鋼中不可缺少的提高鋼材強度和硬度的元素之一，本鋼種需要非常好的硬度來保證鋼板的耐磨性，因此，較高的碳含量是必不可少的。但如果鋼中碳含量高于0.25％，則容易造成鋼材韌性下降，同時導(dǎo)致焊接性能差。如果鋼中碳含量低于0.21％，則使硬度達不到要求，從而保證不了耐磨性。因此，為了保證其具有高的硬度、較好的韌性、優(yōu)良的冷成型性和焊接性能，故將碳含量限定在0.21～0.25％。
Si硅能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強度，硅可使C曲線右移，提高鋼的淬透性。但當(dāng)其含量過高0.90％時，將促使鑄鋼中柱狀晶長大，降低塑性，使鑄坯容易產(chǎn)生斷裂，同時硅又能降低鋼的焊接性能，因此，考慮到本鋼種的特點，將含量定為0.70～0.90％。
Mn錳能與鐵形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強度；錳同時能很好的穩(wěn)定奧氏體組織，進一步增強鋼的淬透性；錳還可使鋼在受到?jīng)_擊而產(chǎn)生變形時，使鋼材表面層得到強化而具有高的耐磨性；錳與硫形成熔點較高的MnS，可有效防止FeS的產(chǎn)生所導(dǎo)致的熱脆現(xiàn)象。但錳含量高于1.85％，會使得鋼的晶粒容易粗化，也增強了鋼的回火脆性敏感性，錳含量低于1.50％，鋼的韌性和強度不夠。因此，添加的錳含量控制在為1.50～1.85％。
B加入B的目的主要是增加鋼的淬透性，從而省去其他較稀有貴重的金屬。硼是增強鋼淬透性最有效的元素之一，但主要靠有效硼(即存在晶體間隙，而不與其他元素化合的硼)來實現(xiàn)，大量資料顯示，當(dāng)有效硼含量不高于0.0030％時，其所起的淬透性效果最好，過多的硼會降低淬透性。因此，本發(fā)明B含量定為0.0005～0.0030％。
Ti含量為0.01～0.08％，鈦與氮、氧、碳具有極強的親和力，是一種良好的脫氧去氣劑和固定氮、氧的有效元素，在含硼鋼的冶煉中是必不可少的。同時鈦是一種強烈的碳化物和氮化物形成元素，在鋼重新加熱中阻止奧氏體晶粒長大。在高溫奧氏體區(qū)粗軋時TiN和TiC析出，可有效抑制奧氏體晶粒長大，另外鋼板在焊接過程中，鋼中的TiN和TiC粒子能顯著阻止熱影響區(qū)晶粒長大，從而改善鋼板焊接性能。
本發(fā)明在RH真空時加入復(fù)合包芯線，主要是對夾雜物進行變性處理，使得原先條狀夾雜呈球狀彌散分布，從而改善鑄坯的中心偏析，提高鋼板力學(xué)性能，減小鋼板縱橫向力學(xué)性能差異，改善鋼板的各項異性。
PP在鋼中具有容易造成偏析，增加回火脆性顯著降低鋼的塑性和韌性，致使鋼在冷加工時容易形成脆斷，即所謂的“冷脆”現(xiàn)象；磷對焊接性能也不利，因此控制P≤0.020％。
SS在鋼中也容易造成偏析，惡化鋼的質(zhì)量，其生成的FeS熔點較低，在高溫下容易造成“熱脆”。硫含量較高時，對焊接性能不利。因此控制S≤0.015％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于1、合金成分簡單，基本上不沒有貴重合金元素加入；2、具有優(yōu)良的強度、韌性、焊接性和淬透性，能滿足鏟刀刃要求和使用要求；3、雖然與1E921鋼采用相同的工藝熱處理，但表面硬度高于1E921鋼，通過試驗表明，磨損比22SiMn2∶1E921＝0.965；4、其焊接性能較好，可在不預(yù)熱時在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接；焊接接頭強度高于16Mn，接近母材；5、生產(chǎn)成本能下降約20％。
具體實施例方式
實施例1生產(chǎn)20mm厚的裝載機鏟刀刃用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0.21％、Si 0.85％、Mn 1.80％、B 0.0030％、Ti 0.06％、P 0.015％、S 0.008％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
其生產(chǎn)方法1、進行鐵水預(yù)脫硫，控制S≤0.002％；2、進行轉(zhuǎn)爐復(fù)吹，控制出鋼口溫度在1710±10℃；3、進行RH真空處理，并且先添加Ti，再加入B，使其含量達到Ti 0.06％，B 0.0030％；4、進行連鑄；5、扣罩緩冷48小時；6、在1170±10℃條件下進行加熱，其加熱速度為9min/cm；7、在980～1120℃條件下進行9道次的粗軋，每道次壓下率為14％，累計壓下率為75％；8、在760～950℃條件下進行10道次精軋，道次壓下率在12～15％的范圍之內(nèi)；9、終軋溫度控制在760±10℃，待用。
經(jīng)用戶將板坯加工成鏟刀刃形狀后，進行熱處理；淬火，其加熱溫度為920±10℃；保溫，其保溫時間為2.0min/mm；以≥20℃/s的冷卻速度將鋼板用水冷卻至Ms轉(zhuǎn)變點以下；低溫回火加熱溫度為200±10℃，保溫時間為3.0min/mm，空冷至室溫，從而制得20mm厚的合格鏟刀刃。
實施例2生產(chǎn)25mm厚的裝載機鏟刀刃用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0.22％、Si 0.86％、Mn 1.78％、B 0.0020％、Ti 0.05％、P 0.012％、S 0.010％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
其生產(chǎn)方法1、進行鐵水預(yù)脫硫，控制S≤0.002％；
2、進行轉(zhuǎn)爐復(fù)吹，控制出鋼口溫度在1690±10℃；3、進行RH真空處理，并且先添加Ti，再加入B，使其含量達到Ti 0.05％，B 0.0020％；4、進行連鑄；5、扣罩緩冷48小時；6、在1170±10℃條件下進行加熱，其加熱速度為9min/cm；7、在980～1120℃條件下進行9道次的粗軋，每道次壓下率為14％，累計壓下率為75％；8、在780～950℃條件下進行9道次精軋，道次壓下率在12～15％的范圍之內(nèi)；9、終軋溫度控制在780±10℃，待用。
經(jīng)用戶將板坯加工成鏟刀刃形狀后，進行熱處理；淬火，其加熱溫度為920±10℃；保溫，其保溫時間為2.0min/mm；以≥20℃/s的冷卻速度將鋼板用水冷卻至Ms轉(zhuǎn)變點以下；低溫回火加熱溫度為200±10℃，保溫時間為3.0min/mm，空冷至室溫，從而制得25mm厚的合格鏟刀刃。
實施例3生產(chǎn)30mm厚的裝載機鏟刀刃用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0.23％、Si 0.80％、Mn 1.65％、B 0.0020％、Ti 0.04％、P 0.015％、S 0.008％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
其生產(chǎn)方法1、進行鐵水預(yù)脫硫，控制S≤0.002％；2、進行轉(zhuǎn)爐復(fù)吹，控制出鋼口溫度在1700±10℃；3、進行RH真空處理，并且先添加Ti，再加入B，使其含量達到Ti 0.04％，B 0.0020％；4、進行連鑄；5、扣罩緩冷48小時；6、在1165±10℃條件下進行加熱，其加熱速度為9min/cm；7、在980～1120℃條件下進行7道次的粗軋，每道次壓下率為14％，累計壓下率為76％；
8、在800～950℃條件下進行8道次精軋，道次壓下率在12～15％的范圍之內(nèi)；9、終軋溫度控制在800±10℃，待用。
經(jīng)用戶將板坯加工成鏟刀刃形狀后，進行熱處理；淬火，其加熱溫度為920±10℃；保溫，其保溫時間為2.0min/mm；以≥20℃/s的冷卻速度將鋼板用水冷卻至Ms轉(zhuǎn)變點以下；低溫回火加熱溫度為200±10℃，保溫時間為3.0min/mm，空冷至室溫，從而制得30mm厚的合格鏟刀刃。
實施例4生產(chǎn)35mm厚的裝載機鏟刀刃用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0.24％、Si0.78％、Mn 1.62％、B 0.0015％、Ti 0.04％、P 0.014％、S 0.007％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
其生產(chǎn)方法1、進行鐵水預(yù)脫硫，控制S≤0.002％；2、進行轉(zhuǎn)爐復(fù)吹，控制出鋼口溫度在1700±10℃；3、進行RH真空處理，并且先添加Ti，再加入B，使其含量達到Ti 0.04％，B 0.0015％；4、進行連鑄；5、扣罩緩冷48小時；6、在1160±10℃條件下進行加熱，其加熱速度為9min/cm；7、在980～1120℃條件下進行6道次的粗軋，每道次壓下率為14％，累計壓下率為78％；8、在820～950℃條件下進行8道次精軋，道次壓下率在12～15％的范圍之內(nèi)；9、終軋溫度控制在820±10℃，待用。
經(jīng)用戶將板坯加工成鏟刀刃形狀后，進行熱處理；淬火，其加熱溫度為920±10℃；保溫，其保溫時間為2.0min/mm；以≥20℃/s的冷卻速度將鋼板用水冷卻至Ms轉(zhuǎn)變點以下；低溫回火加熱溫度為200±10℃，保溫時間為3.0min/mm，空冷至室溫，從而制得35mm厚的合格鏟刀刃。
實施例5生產(chǎn)40mm厚的裝載機鏟刀刃用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0.25％、Si 0.73％、Mn 1.58％、B 0.0010％、Ti 0.03％、P 0.013％、S 0.006％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
其生產(chǎn)方法1、進行鐵水預(yù)脫硫，控制S≤0.002％；2、進行轉(zhuǎn)爐復(fù)吹，控制出鋼口溫度在1690±10℃；3、進行RH真空處理，并且先添加Ti，再加入B，使其含量達到Ti 0.03％，B 0.0010％；4、進行連鑄；5、扣罩緩冷48小時；6、在1150±10℃條件下進行加熱，其加熱速度為9min/cm；7、在980～1120℃條件下進行6道次的粗軋，每道次壓下率為14％，累計壓下率為78％；8、在840～950℃條件下進行6道次精軋，道次壓下率在12～15％的范圍之內(nèi)；9、終軋溫度控制在840±10℃，待用。
經(jīng)用戶將板坯加工成鏟刀刃形狀后，進行熱處理；淬火，其加熱溫度為920±10℃；保溫，其保溫時間為2.0min/mm；以≥20℃/s的冷卻速度將鋼板用水冷卻至Ms轉(zhuǎn)變點以下；低溫回火加熱溫度為200±10℃，保溫時間為3.0min/mm，空冷至室溫，從而制得40mm厚的合格鏟刀刃。
實施結(jié)果見下列表1及表2。
表1本發(fā)明鋼的拉力及硬度試驗結(jié)果
表2本發(fā)明鋼在不同溫度下沖擊韌性試驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.裝載機鏟刀刃用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C 0.21～0.25％、Si 0.70～0.90％、Mn 1.50～1.85％、B 0.0005～0.0030％、Ti 0.01～0.08％、P≤0.020％、S≤0.015％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機鏟刀刃用鋼，其特征在于C的重量百分比為0.22～0.235％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機鏟刀刃用鋼，其特征在于Si的重量百分比為0.80～0.85％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機鏟刀刃用鋼，其特征在于Mn的重量百分比為1.65～1.70％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機鏟刀刃用鋼，其特征在于Ti的重量百分比為0.02～0.06％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機鏟刀刃用鋼，其特征在于Ti的重量百分比為0.04～0.05％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機鏟刀刃用鋼，其特征在于還可以加入含Ca的復(fù)合包芯線，并控制鋼水中Ca的重量百分比為0.001～0.005％。
8.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的裝載機鏟刀刃用鋼的方法，其步驟進行鐵水預(yù)脫硫，控制S≤0.002％；進行轉(zhuǎn)爐復(fù)吹，控制出鋼溫度在1670～1720℃范圍；進行RH真空處理，并添加Ti及B；進行連鑄；扣罩緩冷48小時；在1140～1200℃條件下進行加熱，其加熱速度為8～10min/cm；在980～1120℃條件下進行5～9道次的粗軋，每道次壓下率為12～15％，累計壓下率為70～80％；在750～950℃條件下進行6～10道次精軋，每道次壓下率為12～15％；終軋溫度控制在750～850℃，待用。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝載機鏟刀刃用鋼的方法，其特征在于在進行RH真空處理時，先加入Ti，后加入B及需要時加入Ca。
全文摘要
本發(fā)明涉及裝載機鏟刀刃用鋼及其生產(chǎn)方法。其解決目前被廣泛使用的1E921等存在的含有Cr、Mo等元素使成本高、磨損較嚴(yán)重等不足。解決的技術(shù)措施本發(fā)明的化學(xué)成分及重量百分比為C 0.21～0.25％、Si 0.70～0.90％、Mn 1.50～1.85％、B 0.0005～0.0030％、Ti 0.01～0.08％、P≤0.020％、S≤0.015％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其生產(chǎn)方法進行鐵水預(yù)脫硫；進行轉(zhuǎn)爐復(fù)吹；進行RH真空處理，并添加Ti及B；進行連鑄；扣罩緩冷；在1140～1200℃條件下進行加熱，其加熱速度為8～10min/cm；在980～1120℃條件下進行5～9道次的粗軋，累計壓下率為70～80％；在750～950℃條件下進行6～10道次精軋；終軋溫度控制在750～850℃，待用。
文檔編號C21C7/064GK1844434SQ20061001857
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者付勇濤, 劉武群, 王玉濤, 周桂峰, 汪福成, 孔勇江, 郭剛, 施少群, 邱長生, 陳慶豐, 張團順, 鄧照軍 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司