專利名稱：耐磨合金鑄鋼的熔煉設備系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種耐磨合金鑄鋼的熔煉設備系統，特別是可用于野外多工礦開
采設備上、能夠適于高強度、以及低溫等惡劣環境要求，具有超高硬韌性的耐磨合金鑄鋼的 熔煉設備系統。
背景技術：
磨損是許多工業部門普遍存在并成為引起設備失效或材料破壞的一個重要原因， 同時其也消耗了大量的能源和材料。由合金鑄鋼制造的各種工程挖掘機和裝載機斗齒、各 種耐磨輸送管道、各種破碎機錘頭和顎板、各種履帶板，由于處于高強度、惡劣氣候等工作 條件，其磨損情況更加嚴重。 目前的技術現狀是一般材料的硬度和韌性是互相矛盾的性能指標，通常是硬度 高則韌性差，韌性高則硬度低。 一類是強調材料的高韌性，一類是強調材料的抗磨性。而無 法達到一個有效的統一，尤其是在用于室外礦山開采、挖掘等工程機械上的應用。高錳鋼 的耐磨性是有條件的，而且其屈服強度低、易于變形；低、中合金耐磨鋼具有較好的強韌性， 低、中沖擊載荷下的耐磨性優于高錳鋼，但存在淬透性和淬硬性低的問題，耐磨性較差；高 鉻鑄鐵組織中含有超過20%的高硬度共晶碳化物，具有優異的耐磨性，可是存在合金元素 含量高、生產成本高以及高溫熔煉易變形開裂的不足；普通白口鑄鐵和低合金白口鑄鐵碳 化物硬度低，碳化物呈連續狀分布，脆性大，使用中易剝落甚至開裂。 針對現狀，得到一種生產工藝簡單、成本低、強韌性高、淬透性與淬硬性好且無污 染，同時保證在低溫環境中的良好工作，并在多工礦條件下中也能良好使用的耐磨合金鑄 鋼已成為一項技術問題。同時人們也認識到爐前孕育變質處理技術是提高鋼鐵液質量的有 力措施之一，它在一定程度上能夠彌補熔煉過程中的不足；熔煉、精煉和過濾技術是耐磨金 屬材料的生產關鍵技術，上述兩項技術對于能否實現本項目匹配合理化方案至關重要。因 此提供一種新的與耐磨合金鑄鋼的合金成分相適應的熔煉工藝將是保證耐磨合金鑄鋼的 合金成分進而保證其機械性能的重要的制造技術環節。而作為現代化企業的自動化要求， 也應配以相對應的自動化設備，以實現上述熔煉工藝。
實用新型內容為解決上述技術問題，本實用新型提供一種與新型耐磨合金鑄鋼相適用的熔 煉設備系統其中所述新型耐磨合金鑄鋼的化學成分及其質量百分比為C :0. 27_0. 32 ;
Mn :0. 70-0. 90 ;Si :0. 90-1. 30 ;Cr :1. 40-1. 80 ;Mo :0. 10-0. 20 ;Ni :0. 10-0. 20 ;Ti : 0. 02-0. 03 ;所述熔煉設備系統包括 所述熔煉設備系統包括熔煉爐，置于爐內以監測所述熔煉爐內溫度的溫度監控 裝置，和可向所述熔煉爐中投放材料的下料裝置，以及與上述裝置相連的上位控制單元；所
述上位控制單元可以根據所獲得的溫度監控裝置傳送的溫度信號，對熔煉爐的溫度和下料
裝置的工作作出如下的控制
3[0007] 當所述溫度監控裝置監測到所述熔煉爐內熔煉鋼液升溫至1550-156(TC時，所述 下料裝置分別加入元素碳、鉬鐵、鉻鐵、鎳、鈦鐵； 當所述溫度監控裝置監測到所述熔煉爐內熔煉鋼液升溫至1570-158(TC時，所述 下料裝置加入硅鐵； 當所述溫度監控裝置監測到所述熔煉爐內熔煉鋼液升溫至1590-160(TC時，所述 下料裝置加入錳鐵； 當所述溫度監控裝置監測到所述熔煉爐內熔煉鋼液升溫至1610-163(TC時，所述
熔煉爐斷電并出鋼液澆注。 作為進一步的改進，本熔煉設備系統還可以具有與上位控制單元相連的并設有熔 劑的造渣裝置，以控制其向所述熔煉爐中投入所述熔劑進行造渣。還可以具有與上位控制 單元相連的取樣分析裝置，以控制其對爐中的合金元素進行取樣分析并向上位控制單元輸 出結果。 經過本實用新型所提供的生產工藝簡單、成本低、污染小的熔煉設備系統可以有 效、優質得到所述耐磨合金鑄鋼，其抗拉強度1500-1800MPa，屈服強度1200-1400MPa，延 伸率S S7-15%， V型缺口沖擊韌性Akv25-40J，硬度48-55HRC。并適合用于在低溫環境
中，如-20°C ot:，與凍巖、凍土層接觸的耐磨工程機械設備，適應在寒帶環境中長期工作
的要求。
圖1是本熔煉設備的示意圖。
具體實施方式
下面結合圖l來具體說明本實用新型，本實用新型提供一種與新型耐磨合金 鑄鋼相適用的熔煉設備系統，其所述鑄鋼的化學成分及其質量百分比為C:O. 27-0. 32;
Mn :0. 70-0. 90 ;Si :0. 90-1. 30 ;Cr :1. 40-1. 80 ;Mo :0. 10-0. 20 ;Ni :0. 10-0. 20 ;Ti : 0.02-0.03。其中各合金所具有的主要功能為 碳(C):碳含量越高，鋼的強度和硬度值增加，塑性和韌性值降低； 硅(Si):強化鐵素體，提高抗拉強度和屈服強度，提高耐熱性和耐蝕性，降低韌性
和塑性； 錳(Mn):提高強度，硬度和耐磨性； 鉻(Cr):降低鋼的導熱性，能提高耐磨性； 鉬(Mo):強化鐵素體，提高高溫性能，改善脆性； 鎳(Ni):擴大奧氏體區，是奧氏體化的有效元素，提高強度而不顯著降低塑性，有 良好的耐腐蝕能力； 鈦鐵(Ti):能強化鐵素體，脫氧和細化晶粒。 為得到上述耐磨合金鑄鋼，本實用新型提供了一與其相應的，并具有生產工藝簡 單、成本低、污染小特點的熔煉設備系統，其具體包括熔煉爐l，置于爐內以監測所述熔煉 爐內溫度的溫度監控裝置2，可向所述熔煉爐中投放材料的下料裝置3，以及與上述裝置相 連的上位控制單元8。[0023] 同時優選的，還可以具有與上位控制單元相連的并設有熔劑的造渣裝置4，以受控 向所述熔煉爐1中加入熔劑以形成熔渣；與上位控制單元相連的取樣分析裝置5，以受控對 熔煉爐1中的鋼液進行分析的取樣分析并向控制單元傳送數據結果；還有與上位控制單元 相連的脫氧裝置6，以受控向熔煉爐1中加入脫氧劑以盡量減小鋼液中的含氣量。 熔煉爐1優選的實施例是采用酸性的高頻或中頻感應電爐進行熔煉，并根據爐子 1的容量大小來確定預裝量。在熔煉時首先在爐1中底部上由上位控制單元8控制造渣裝 置4撒上一層熔劑(厚度約10mm左右)，同時根據爐子的容量大小再裝料，應先裝入部分小 料后即可送電熔化，隨著爐料的熔化，應陸續裝入未裝完的爐料，為防止"架橋"(即阻塞) 現象，應做到"下緊上松"，并且在熔煉過程中應及時捅料，以便爐料的熔化，并及時由上位 控制單元8控制造渣裝置4撒上熔劑進行造渣，熔劑用量以覆蓋住整個熔池液面為準。 在本實用新型優選的實施例中，所述上位控制單元8可以根據所獲得的溫度監控 裝置2傳送的溫度信號，對熔煉爐1的溫度和下料裝置3的工作作出如下的控制 當所述溫度監控裝置2監測到所述熔煉爐1內熔煉鋼液升溫至1550-1560°C時，所 述下料裝置3分別加入元素碳、鉬鐵、鉻鐵、鎳、鈦鐵，對其攪拌后通過下料裝置3覆蓋上熔 劑造渣，然后繼續升溫； 當所述溫度監控裝置2監測到所述熔煉爐1內熔煉鋼液升溫至1570-1580°C時，所 述下料裝置3加入硅鐵； 然后控制取樣分析裝置5進行爐前取樣分析，分析儀器可優選的采用光譜儀，根 據取樣分析裝置5向上位控制單元所傳送的爐前化學成份，所述控制單元控制所述下料裝 置3再添補相應元素； 當所述溫度監控裝置2監測到所述熔煉爐1內熔煉鋼液升溫至1590-1600°C時，所 述下料裝置3加入錳鐵； 然后上位控制單元控制脫氧裝置6脫氧以盡量減小鋼液的含氣量，脫氧優選的為 鋁，其比例為0. 03-0. 06% ，并及時控制造渣裝置4撒上熔劑造渣；然后控制取樣分析裝置5 進行爐后取樣分析，并結合控制下料裝置3直至達到成份要求范圍為止； 當所述溫度監控裝置2監測到所述熔煉爐1內熔煉鋼液升溫至1610-163(TC時，所 述熔煉爐1斷電扒渣并出鋼液澆注。 根據優選實施例中介紹，由于采用酸性爐進行熔煉，同時通過控制單元根據溫度 監控裝置與一定鋼液的溫度相對應加入不同合金元素，因此使得貴重的重要合金元素的燒 損降到最低，例如最后加入的錳鐵的有效成分便得到最大的保護。這不僅使得整個熔煉過 程生產工藝簡單、污染小，同時生產成本也得到了有效的控制。另外，作為技術的進一步改 進，通過在適當步驟間進行熔劑造渣，排出了熔液中的雜質，熔煉產品的精度和合格品率更 加可靠和得以提高；又添加了爐前取樣分析(還可以進行爐中取樣分析)，使得工藝過程更 加緊湊，生產效率和過程更加可靠，設備利用率高。 經本熔煉設備系統所得到的所述耐磨合金鑄鋼，其抗拉強度1500-1800MPa，屈服 強度1200-1400MPa，延伸率S s7-15X，V型缺口沖擊韌性Akv25-40J，硬度48-55HRC。本 實用新型中的合金鑄鋼及其熔煉設備系統具有生產工藝簡單、成本低、強韌性高、淬透性 與淬硬性好且無污染的特點。所得到的合金鑄鋼適合用于在低溫環境中，如_20°C 0°C， 與凍巖、凍土層接觸的耐磨工程機械設備，適應在寒帶環境中長期工作的要求。[0034] 本實用新型中所揭示的實施例，將通過權利要求得到體現和保護，任何根據本實 用新型中所得到的啟示，均落入本實用新型所保護的范圍之中。
權利要求一種耐磨合金鑄鋼的熔煉設備系統，其特征在于，所述熔煉設備系統包括熔煉爐，置于爐內以監測所述熔煉爐內溫度的溫度監控裝置，和可向所述熔煉爐中投放材料的下料裝置，以及與上述裝置相連的上位控制單元。
2. 根據權利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熔煉設備系統，其特征在于所述熔煉爐是 酸性的高頻或中頻感應電爐。
3. 根據權利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熔煉設備系統，其特征在于還可以具有與 上位控制單元相連的并設有熔劑的造渣裝置，以控制其向所述熔煉爐中投入所述熔劑進行 造渣，所述造渣裝置中設有熔劑并可在所述下料裝置分別加入元素碳、鉬鐵、鉻鐵、鎳、鈦 鐵后，或在斷電出鋼液澆注前向所述熔煉爐中投入所述熔劑造渣。
4. 根據權利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熔煉設備系統，其特征在于還可以具有與 上位控制單元相連的取樣分析裝置，以控制其對爐中的合金元素進行取樣分析并向上位控 制單元輸出結果，所述控制單元根據所述分析結果控制所述下料裝置裝入相應元素直至達 到相應元素的所述成分范圍。
5. 根據權利要求1所述的耐磨合金鑄鋼的熔煉設備系統，其特征在于還有與上位控 制單元相連的脫氧裝置，以受控向熔煉爐中加入脫氧劑以盡量減小鋼液中的含氣量，所述 脫氧劑為0. 03-0. 06%的鋁，所述脫氧裝置在所述下料裝置投入錳鐵之后投入所述脫氧劑。
專利摘要耐磨合金鑄鋼的熔煉設備系統，鑄鋼的化學成分及其質量百分比為C0.27-0.32；Mn0.70-0.90；Si0.90-1.30；Cr1.40-1.80；Mo0.10-0.20；Ni0.10-0.20；Ti0.02-0.03，所述熔煉設備系統包括熔煉爐，溫度監控裝置，下料裝置，以及與上述裝置相連的上位控制單元；所述上位控制單元可以根據所獲得的溫度監控裝置傳送的溫度信號，對熔煉爐的溫度和下料裝置進行控制以達到上述成分和百分比，該系統還可具有造渣裝置和取樣分析裝置，以配合控制單元的工作。該系統設備簡單，控制可靠，生產成本低，污染小。
文檔編號C21C7/06GK201485494SQ20092015643
公開日2010年5月26日 申請日期2009年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者王程懿 申請人:寧波市鄞州商業精密鑄造有限公司