[发明专利]一种微合金化中碳铸钢件的制备方法

说明书

一种微合金化中碳铸钢件的制备方法，属于钢铁材料加工技术领域。其特征在于对电弧炉或感应炉熔炼的微合金化中碳铸钢钢水在钢包内进行喂铝包芯线的终脱氧、喂硅‑钙‑稀土包芯线的夹杂物球化变质处理，以及铸型后铸钢件的均匀化处理和调质处理。经过上述处理制得的微合金化中碳铸钢件，其微观组织细小均匀，夹杂物尺寸小、形态以球形为主，且呈弥散分布。这些组织特征保证了该铸钢件不仅强韧性好，而且具有较高的硬度和耐磨性。由此表明，喂线处理有助于微合金化中碳铸钢的性能的进一步提高，减小了中碳铸钢在添加微合金化元素后带来的韧性降低。该铸钢件可用于对强韧性及其耐磨损性能有较高要求的结构件。推广应用具有良好的社会经济效益。

技术领域

本发明涉及一种微合金化中碳铸钢件的制备方法，属于钢铁材料加工技术领域。

背景技术

微合金化铸钢件主要是通过设计适当的合金成分(添加一种或几种Nb、Ti、V等微合金化元素)、控制凝固过程和热处理来进行的制备的。

微合金化低碳铸钢的碳含量一般不高于0.20％，由于碳含量低，可以充分利用微合金化元素细化晶粒和沉淀强化的强韧机制，因此该铸钢可在提高铸件强度和韧性的同时，又保证良好的焊接和铸造性能，目前已广泛用于采矿、机械、交通、建材、电力和国防等行业中来代替普通铸钢件，因此，低碳铸钢展示了铸钢微合金化的良好发展前景(董寅生，苏华钦，梅建平，等.中碳铸钢微合金化的研究[J].东南大学学报，1997，27(5)：138-142)。

然而，对于微合金化中碳铸钢，微合金化元素的强化效果明显，但是由于碳含量的增加，其沉淀强化对铸钢韧性的不利影响体现的较为显著，即会使韧性有所降低。

因此，在微合金化中碳铸钢方面，其铸钢件质量并未达到人们预期的目的，即其韧性随着微合金化元素的增加而降低。其原因之一可归结为对铸钢中非金属夹杂物的形态和分布对铸钢质量的影响重视不够，未进行冶金控制，再加上微合金化元素的沉淀对韧性的不利影响，出现了“1+1＞2”的不利效果，即未加控制的夹杂物进一步放大了微合金化元素的沉淀对韧性的不利影响。

因此，为了发挥微合金化元素的作用，本发明采用喂线技术对钢水夹杂物进行变质处理，并结合热处理技术，来提高微合金化铸钢件的性能。

发明内容

一种微合金化中碳铸钢件的制备方法主要是对电弧炉或感应炉熔炼的钢水进行钢包喂铝包芯线的终脱氧和喂硅-钙-稀土包芯线的夹杂物球化变质处理和吹氩处理，以及对浇注后的铸件进行均匀化热处理和调质热处理。

本发明通过以下技术措施实现：

一种微合金化中碳铸钢件的制备方法，其特征在于所述方法主要包括以下步骤：

(1)一种微合金化中碳铸钢件的制备方法，其特征在于所述方法主要是将电弧炉或感应炉熔炼的钢水出炉到钢包，在钢包内进行钢包喂线和吹氩处理。

当电弧炉或感应炉熔炼钢水的化学成分及其质量百分比为：C：0.26～0.35％；Si：0.60～0.90％；Mn：1.10～2.00％；P≤0.025％；S：≤0.025％；或Nb：0.03～0.08；或V：0.05～0.12％；或Ti：0.02～0.1％；其余含量为Fe，且钢水温度不低于1610～1620℃时，将钢水出炉到钢包。

进一步地，所述钢包喂线，主要是指喂铝包芯线的终脱氧和喂硅-钙-稀土包芯线的夹杂物变质处理。当钢包钢水温度为1600～1610℃时，进行喂铝包芯线的终脱氧。铝包芯线直径7～9mm，铝包芯线喂入量0.3～0.5kg/t，喂铝包芯线速度为0.5～1.0m/s。当钢包钢水残铝量为0.03～0.06％时，进行喂硅-钙-稀土包芯线的夹杂物球化变质处理，其包芯线直径7～9mm，包芯线喂入量1.8～2.0kg/t，喂芯线线速度为1.9～2.1m/s。其中，硅-钙-稀土包芯线的化学成分及其质量百分比为：Si：5.0～10％；Ca：40～50％；RE：10～15％；其余含量为Fe。