[发明专利]一种利用电弧炉制备低合金高韧耐磨铸钢的方法

说明书

技术领域：

本发明属于金属材料领域，涉及一种低合金耐磨铸钢的制备方法，特别是一种利用电弧炉制备低合金耐磨铸钢的方法，用该方法制备的是一种高韧耐磨铸钢。

背景技术：

低合金耐磨铸钢在水泥建材、矿山和燃煤电力等领域中得到广泛应用，在高韧性前提下提高钢的硬度和高硬度前提下提高钢的韧性是低合金耐磨铸钢研究的两大难点。采用不同合金化和优化热处理工艺，可以获得马氏体+残余奥氏体、马氏体+贝氏体、贝氏体+残余奥氏体、马氏体+残余奥氏体+碳化物等不同组织，得到一定范围的力学性能。而采用适当的熔炼和精炼方法得到高纯净的钢液是进一步提高钢的综合力学性能的另一关键因素。炼钢方法一般有电弧炉、感应炉、转炉和电渣重熔等，其中电弧炉和感应炉为应用最广泛的两种方法。

感应炉熔炼温度不够高，炉渣温度低，没有冶金反应，不能脱硫磷，对炉料品质的要求较高。电弧炉可以大量使用废钢和回炉料，有很强的熔化、氧化和还原能力，冶金能力很强，能有效地除去气体和夹杂物，调质非常方便，每个炉次都能很好地控制，钢材质量能得到保证，适于优质合金钢的熔炼。

电弧炉依照炉渣和炉衬耐火材料的性质分为酸性和碱性两种：酸性电弧炉和碱性电弧炉的优缺点为：(1)碱性电弧炉能有效地去除钢中的有害元素磷、硫；酸性炉无去除磷硫的能力，对炉料质量要求高，要用含磷硫低的原材料。(2)碱性电弧炉衬MgO炉衬的耐急冷、急热性差，在间歇式熔炼条件下，炉衬寿命短，导致熔炼成本高；酸性电弧炉SiO₂炉衬耐急冷、急热性好，炉衬寿命长，熔炼成本低。(3)酸性炉渣阻止气体透过的能力大于碱性渣，侵入气体少，FeO少，弱碱性，脱氧剂加入量少，杂质少，因此钢液的气体夹杂物少。(4)酸性炉由于不脱磷硫，冶炼时间短，熔炼工艺简单，熔炼效率高，经济性好。(5)酸性炉钢液升温快，热效率高，造渣少，节能。

国内采用酸性电弧炉熔炼高韧耐磨钢的研究报道较少。铸造技术2006,27(7)公开了采用中频感应炉熔炼钢液，比较了生产的ZG42Cr2MnSi2MoRE铸钢衬板铸件经二次淬火回火和一次淬火回火的力学性能，冲击韧性值采用无缺口试样进行检测。中国专利1989年1月25日公开的“中合金变质耐磨铸钢”，采用感应电炉熔炼钢液，采用罐装强制方法加入0.05％-0.08％的稀土铈(Ce)，生产的衬板铸件经900-940℃淬火、230-270℃回火具有高强度、高硬度和高韧性。可以看出，此两种方法均采用感应电炉熔炼钢液。

发明内容：

综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种利用电弧炉制备低合金高韧耐磨铸钢的方法，是选用低硫磷炉料、利用酸性电弧炉冶炼钢液、炉外精炼，高温退火、一次淬火+回火的制备低合金高韧耐磨铸钢的方法，本方法工序少，效率高，成本低，制备的低合金铸钢硬度高、耐磨性好，同时韧性好，可用于水泥建材、矿山和燃煤电力等领域中使用的工件，如磨机衬板、篦板和盲板等。这些工件不仅受磨料的冲击力作用，而且受磨料的摩擦力，经常因为韧性不足而断裂，由于耐磨性不足而快速磨损失效现象。本方法制备的高韧耐磨低合金钢材料，可有效预防工件的断裂和快速磨损失效问题，且制备工序少，效率高，成本低，具有较好的推广应用前景。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用电弧炉制备的低合金高韧耐磨铸钢，包括以下质量百分比的原料：

C：0.38％～0.45％，Si：1.40％～1.70％，Mn：0.80％～1.10％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr：1.60％～2.00％，Mo：0.30％～0.40％，RE：0.20％，余量为Fe。

一种利用电弧炉制备低合金高韧耐磨铸钢的方法，包括以下步骤：

第一步、利用电弧炉制备的低合金高韧耐磨铸钢包括以下质量百分比的原料：C：0.38％～0.45％，Si：1.40％～1.70％，Mn：0.80％～1.10％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr：1.60％～2.00％，Mo：0.30％～0.40％，RE：0.20％，余量为Fe；

第二步、采用电弧炉熔炼钢液：将称量好的炉料、钼铁和电极粉(按上述质量百分比的原料要求)加入电弧炉中熔炼钢液，所用炉料为37％～42％的40Cr锻边废钢，20％～23％的冲压废钢料边，2％～2.5％的Z14优质生铁，余量为一般碳素废钢；