本發明屬于耐磨材料
技術領域：
，涉及一種Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，本發明還涉及上述Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的制備方法。
背景技術：
：耐磨鑄鋼在冶金、礦山、機械、電力、農機、石油、化工，乃至航空航天、國防、軍工等領域都有廣泛的應用，常用耐磨鑄鋼是高錳鋼和各種合金鑄鋼。中國發明專利《一種破碎機用輕質高錳鋼襯板及其制備方法》(申請日2015.09.18，公開號CN105154764A，公開日2015.12.16)公開了一種破碎機用輕質高錳鋼襯板及其制備方法，襯板化學成分質量百分比為：1.0％～1.5％C、0.3％～0.5％Si、18％～26％Mn、6％～8％Al、0.002％～0.005％B、0.01％～0.03％RE(La和Ce混合稀土)、P≤0.01％、S≤0.03％，余量為Fe及不可避免雜質，襯板密度在6.6～7.1g/cm3之間。制備方法包括熔煉、澆鑄、分離、熱處理、噴丸，該襯板比現有高錳鋼襯板密度降低9％～15％；除此之外，該發明的鋼種還具有優異的硬度和沖擊韌性，其耐磨性可比普通高錳鋼提高40％以上。中國發明專利《一種用于顎式破碎機的高耐磨高錳鋼顎板及其制備方法》(申請日2015.08.10，公開號CN105088080A，公開日2015.11.25)還公開了一種用于顎式破碎機的高耐磨高錳鋼顎板及其制備方法，其各化學成分及質量百分比為：Mn12.6～13.9、Cr1.5～2.3、Mo0.5～1.0、Si0.5～0.8、C1.0～1.5、V0.3～0.5、W0.4～0.7、Ta0.2～0.4、Al0.15～0.25、Sc0.06～0.12、Eu0.04～0.08、S≤0.04、P≤0.06、余量為Fe。該發明制得的高錳鋼顎板具有硬度高、耐磨性好，強度高，韌性好，且抗沖擊性能強的優點，其耐磨性是傳統Mn13的2倍以上。中國發明專利《耐磨增強的鋼及其制備方法》(申請日2015.08.10，公開號CN105026597A，公開日2015.11.25)還公開了一種具有增強的耐磨性的高錳(Mn)鋼，和制造該具有增強的耐磨性的高錳鋼組合物的方法，公開內容的有利鋼組合物/組件改進了以下性能中的一種或多種：耐磨性、延展性、抗裂性、耐腐蝕性、疲勞壽命、表面硬度、抗應力腐蝕性、抗疲勞性和/或耐環境裂化性。中國發明專利《一種鋼球磨機的襯板及其加工工藝》(申請日2014.12.02，公開號CN105002429A，公開日2015.10.28)還公開了一種鋼球磨機的襯板，其特征在于其化學成分以重量百分比計如下：C1.6～1.8，Si0.8～1.1，Mn18.00～22.00，P≤0.10，Cu≤0.5，Zr≤0.5，Cr1.00～3.00，Re0.06～0.10，Mo≤0.8，R＜0.08，Co0.3～0.6，余量為Fe。該發明改變原襯板的材料，將納米材料B4C和Re加入鋼材料中，增加錳的含量至18～22％，從而提高了球磨機襯板的硬度和沖擊韌性，耐磨度可比普通高錳鋼提高30％以上。中國發明專利《一種破碎機用高錳鋼篩板及其制備方法》(申請日2014.12.02，公開號CN104988431A，公開日2015.10.28)還公開了一種破碎機用高錳鋼篩板及其制備方法，所述篩板包括設有若干篩孔的基板，所述基板的材質為高錳鋼，所述高錳鋼中含有的化學元素成分及其質量百分比如下：C：1.25～1.45％、Mn：13.5～15.0％、Cr：2.5～3.5％、Si：1.2～2.5％、Mo：0.15～0.35％、B：0.35～0.55％、Ti：0.15～0.25％、S：≤0.05％、P：≤0.05％；余量為Fe。所述制備方法包括消失模的制備，造型、熔煉、扒渣、變質處理、澆注、清砂、水韌處理等步驟。與現有技術相比，該發明提供的破碎機用高錳鋼篩板采用高錳鋼通過消失模鑄造方法生產，生產的篩板具有耐磨性好、強度高、使用壽命長、成本低等優勢。中國發明專利《超高錳多元素稀土耐磨合金鋼襯板的制備方法》(申請日2015.07.03，公開號CN104962825A，公開日2015.10.07)還公開了一種超高錳多元素稀土耐磨合金鋼襯板的制備方法，按質量百分比計，襯板包括以下成分：C：0.9～1.4％，Mn：16.0～19.0％，Si：＜1.0％，Cr：1.5～3.0％，Mo：0.3～1.0％，V：0.2～0.5％，Ti：0.1～0.4％，Cu：＜0.3％，S：＜0.035％，P：＜0.05％，RE：0.2％，其余為鋼；襯板的制備方法包括以下步驟：加入熔煉爐熔化鑄造襯板，將襯板放至熱處理爐中進行正火調質處理；風冷處理；將風冷處理后的襯板低溫回火處理；進行機械性能測試、打磨、拋光。該發明的有益效果是：合金鋼具備了普通高錳鋼的韌性強度，同時增強了基體初始硬度，材料在使用中經小能量沖擊能快速硬化，達到優良的抗磨損能力，提高產品使用壽命。但是，高錳鋼只有在高沖擊工況下發生加工硬化，才會具有優異的耐磨性。為了進一步提高合金鋼耐磨性，中國發明專利《一種大型球磨機襯板及其制備方法》(申請日2015.07.03，公開號CN104651731A，公開日2015.10.07)公開了一種大型球磨機襯板及其制備方法，首先將廢鋼、增碳劑、鉻鐵、氮化鉻鐵、鈮鐵、硼鐵、錳鐵和硅鐵在電爐內混合加熱熔化，鋼水溫度達到1580～1600℃時，加入鋁脫氧，將爐內鋼水的化學組成及其質量分數調整至0.70～0.85％C，1.8～2.0％Cr，0.05～0.09％N，0.12～0.18％Nb，0.6～1.0％Mn，0.25～0.60％Si，0.004～0.008％B，0.05～0.08％Al，≤0.04％S，≤0.05％P，余量為Fe和不可避免的微量雜質元素，然后對鋼水進行微合金化處理，并澆注成襯板，襯板熱處理后具有硬度高和耐磨性好等特點。中國發明專利《一種高強度耐磨合金鋼及其制備方法》(申請日2015.08.25，公開號CN105177465A，公開日2015.12.23)還公開了一種高強度耐磨合金鋼，由以下重量組分組成：碳0.15～0.27％、硅0.25～0.46％、硼0.12～0.18％、鎳0.05～0.14％、鈦0.16～0.22％、鋁0.04～0.09％、銻0.5～1.2％、鉻0.6～1.8％、鋯0.4～1.3％、鋅0.05～0.8％、復合稀土元素0.04～0.1％、磷≤0.03％、硫≤0.03％、余量為鐵。該發明的合金鋼耐磨性大大提高，耐磨性是高鉻鑄鐵、高錳鋼的4～8倍，且脆性小、相對生產成本低。中國發明專利《一種高強度耐磨球墨鑄鋼及其制備方法》(申請日2015.09.21，公開號CN105112790A，公開日2015.12.02)還公開了一種高強度耐磨球墨鑄鋼及其制備方法，該球墨鑄鋼含有球狀石墨，其化學成分(按質量百分比)如下：C：1.35～1.5％，Si：1.3～1.6％，Mn：0.6～0.8％，Cr：0.8～1.0％，Mo：0.3～0.5％，P：≤0.04％，S：≤0.04％，其余為鐵和不可避免雜質；該發明的高強度耐磨球墨鑄鋼制備方法包括合金熔煉、孕育和球化處理、澆注及熱處理過程。該發明的高強度耐磨球墨鑄鋼，具有優異的力學性能、強度高、耐磨性好，尤其適用于軋輥等各類耐磨工裝部件；具體的說，該發明高強度耐磨球墨鑄鋼的抗拉強度≥800Mpa，延伸率≥1.0％，硬度≥30HRC。此外，該發明通過合金配比優化，節省Ni、V、Nb、W、Ti等貴金屬的使用，生產成本低，制作工藝簡單，具有很高的實用價值。中國發明專利《一種大直徑磨球用鋼及其制造方法》(申請日2015.04.23，公開號CN104762562A，公開日2015.07.08)還公開了一種大直徑磨球用鋼及其制造方法，其組成按質量百分數為：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％，其余為Fe和不可避免的雜質。其制備方法采用電爐冶煉、LF精煉+VD真空脫氣處理、連鑄全保護澆注生產圓坯；軋制制得圓鋼。采用該發明制得的大規格磨球圓鋼具有良好的沖擊性和耐磨性。中國發明專利《一種耐磨合金鋼、合金磨球及其制備方法》(申請日2015.02.12，公開號CN104651730A，公開日2015.05.27)還公開了一種耐磨合金鋼、合金磨球及其制備方法，解決了現有技術采用軋制工藝無法制備出韌性好、耐磨性好的合金磨球。該發明的主要技術方案為：一種耐磨合金鋼鋼，以重量百分含量計，所述耐磨合金鋼包括以下物質：碳為0.90～1.00％，硅為0.35～0.45％，錳為0.50～0.60％，鉻為1.1～1.3％，鉬為0.25～0.35％，硼為0.07～0.09％，稀土為0.3～0.5％，硫為0～0.016％，磷為0～0.015％，銅為0～0.06％，余量為鐵和不可避免的雜質。該發明主要采用軋制工藝制備出一種高韌性、抗磨損的耐磨合金鋼及合金磨球。中國發明專利《一種破碎機用中合金超高強韌性襯板及制備方法》(申請日2015.09.16，公開號CN105088084A，公開日2015.11.25)還公開了一種破碎機用中合金超高強韌性襯板及制備方法，襯板化學成分的重量百分比為：C0.25％～0.45％；Si1.0％～1.5％；Cr0.5％～1.6％；Mn1.8％～2.2％；Mo0.3％～0.5％；B0.002％～0.004％；Nb0.03％～0.05％；Ti0.01％～0.03％；RE≤0.4％；余量為Fe及不可避免雜質，襯板組織的體積百分比為50％～55％下貝氏體、40％～45％板條狀馬氏體以及5％以下的殘余奧氏體。制備方法包括熔煉、澆鑄、分離、熱處理，該發明破碎機襯板其表面硬度可以達到50～51HRC，硬度分布均勻，沖擊韌性在100J/cm2～300J/cm2，抗拉強度均達到1500MPa以上，達到超高強度鋼的要求。生產工藝易操作，在較大的冷速范圍內獲得均勻的下貝氏體與馬氏體復相組織，保證有較高的耐磨性，突破高錳鋼襯板傳統，且成本具有一定優勢。但是，上述耐磨合金鋼或存在貴重合金元素加入量較多，或耐磨性仍無法滿足工業要求。技術實現要素：本發明的目的是提供一種Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的制備方法，解決了現有方法制備的耐磨鑄鋼含有貴重合金元素，生產成本高，并且耐磨性不足的問題。本發明所采用的技術方案是，一種Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的制備方法，具體按以下步驟實施：步驟1，稱取硅鋼片廢料、高錳鋼廢料、碳素鉻鐵、Q235廢鋼和金屬鋁，將Q235廢鋼、碳素鉻鐵和高錳鋼廢料混合加熱熔化，當鋼水溫度達到1520～1550℃時，加入硅鋼片廢料，當硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1610～1635℃，加入金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包；步驟2，鋼水全部進入鋼包后，向鋼包內加入多元微合金線對鋼水進行爐外微合金化處理和復合變質處理；步驟3，將經步驟2處理的鋼水進行攪拌、扒渣和靜置后，在溫度降至1480～1505℃時澆入鑄型，鋼水澆注完畢2～4小時后，取出鑄件，進行清砂和打磨處理，然后入爐加熱、保溫，出爐油冷淬火后保溫，最后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，即獲得Si-Mn合金化耐磨鑄鋼。本發明的特點還在于，步驟1中硅鋼片廢料、高錳鋼廢料、碳素鉻鐵、Q235廢鋼和金屬鋁的的質量分數為：硅鋼片廢料61～63％，高錳鋼廢料23～25％，碳素鉻鐵2.5～2.8％，Q235廢鋼11～12.5％，金屬鋁0.08～0.12％，以上原料質量百分比之和為100％。步驟1中硅鋼片廢料的化學組成及其質量分數為：Si2.9-3.5％，Al0.3-0.6％，C＜0.08％，S＜0.002％，Mn＜0.20％，P＜0.015％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％；高錳鋼廢料的化學組成及其質量分數為：C0.95～1.35％，Mn11～14％，Si0.3～1.0％，S＜0.04％，P＜0.07％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。碳素鉻鐵的化學組成及其質量分數為：Cr62.0～68.0％，C7.0～8.5％，Si1.0～3.5％，S＜0.04％，P＜0.05％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。Q235廢鋼的化學組成及其質量分數為：C0.14～0.22％，Mn0.30～0.65％，Si≤0.30％，S≤0.050％，P≤0.045％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。步驟2中多元微合金線的直徑為Ф6.0～8.5mm，多元微合金線的用量為鋼包內鋼水質量分數的1.2～1.5％。步驟2中多元微合金線的化學組成及其質量分數為：B0.42～0.60％，Y4.2～5.5％，V4.0～4.8％，N2.5～3.2％，Ti5.5～6.5％，Ca6.2～7.5％，K2.5～3.3％，S＜0.02％，P＜0.03％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。步驟3中入爐加熱溫度為910～935℃，保溫時間為2～6小時。步驟3中油冷淬火過程中油溫為60～80℃，當鑄件溫度降至350～410℃時停止油淬。步驟3中油冷淬火后鑄件的保溫溫度為260～320℃，保溫時間為16～20小時。本發明的有益效果是，本發明與現有技術相比，具有以下優點：1)本發明以廉價的高錳鋼廢料和硅鋼片廢料為主要原料，并加入適量高碳鉻鐵，不含鉬、鎳、銅等昂貴合金元素，生產成本大幅度降低，比鉬、鎳合金化耐磨鑄鋼降低50％以上，比高錳鋼降低15％以上；2)本發明生產工藝簡便，易于實現規模化生產，且鋼水流動性好，鑄造成型性能優異；3)本發明鑄鋼力學性能優異，硬度達到55～57HRC，硬度分布均勻，沖擊韌性達到138～148J/cm2，抗拉強度達到1650MPa以上，達到超高強度耐磨鋼的要求，本發明鑄鋼耐磨性優異，用做球磨機襯板、破碎機錘頭和挖掘機斗齒，使用壽命比高錳鋼提高2倍以上，推廣應用具有良好的經濟效益和社會效益。具體實施方式下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。本發明一種Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的制備方法，具體按以下步驟實施：步驟1，按照質量百分比稱取原料：61～63％的硅鋼片廢料，23～25％的高錳鋼廢料，2.5～2.8％的碳素鉻鐵，11～12.5％的Q235廢鋼和0.08～0.12％的金屬鋁配料，以上原料質量百分比之和為100％。其中硅鋼片廢料的化學組成及其質量分數為：Si2.9-3.5％，Al0.3-0.6％，C＜0.08％，S＜0.002％，Mn＜0.20％，P＜0.015％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。高錳鋼廢料的化學組成及其質量分數為：C0.95～1.35％，Mn11～14％，Si0.3～1.0％，S＜0.04％，P＜0.07％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。碳素鉻鐵的化學組成及其質量分數為：Cr62.0～68.0％，C7.0～8.5％，Si1.0～3.5％，S＜0.04％，P＜0.05％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。Q235廢鋼的化學組成及其質量分數為：C0.14～0.22％，Mn0.30～0.65％，Si≤0.30％，S≤0.050％，P≤0.045％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。步驟2，將Q235廢鋼、碳素鉻鐵和高錳鋼廢料混合加熱熔化，當鋼水溫度達到1520～1550℃時，加入硅鋼片廢料，當硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1610～1635℃，加入金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包。步驟3，鋼水全部進入鋼包后，向鋼包內加入直徑Ф6.0～8.5mm的多元微合金線對鋼水進行爐外微合金化處理和復合變質處理。多元微合金線加入量為鋼包內鋼水質量分數的1.2～1.5％，多元微合金線的化學組成及其質量分數為：B0.42～0.60％，Y4.2～5.5％，V4.0～4.8％，N2.5～3.2％，Ti5.5～6.5％，Ca6.2～7.5％，K2.5～3.3％，S＜0.02％，P＜0.03％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。步驟4，將經步驟3處理的鋼水進行攪拌、扒渣和靜置后，在溫度降至1480～1505℃時澆入鑄型，鋼水澆注完畢2～4小時后，開箱取出鑄件，進行清砂和打磨處理，然后入爐加熱至910～935℃，保溫2～6小時后，出爐油冷淬火，油溫60～80℃，當油冷淬火后的鑄件溫度降至350～410℃時，將鑄件從淬火油中取出，入溫度為260～320℃保溫爐中保溫16～20小時，最后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，即可獲得Si-Mn合金化耐磨鑄鋼。本發明主要利用硅鋼片廢料中的硅和高錳鋼廢料中的錳，用于耐磨鑄鋼的合金化，此外還加入少量碳素鉻鐵用于補充鑄鋼中的碳，碳素鉻鐵中的鉻還有使鑄鋼淬透性和抗回火穩定性提高的作用。為了充分發揮硅、錳以及鉻元素的作用，本發明采用質量分數為61～63％的硅鋼片廢料，23～25％的高錳鋼廢料，2.5～2.8％的碳素鉻鐵，11～12.5％的Q235廢鋼和0.08～0.12％的金屬鋁配料。此外，在鋼水熔化過程中，先將質量分數11～12.5％的Q235廢鋼、2.5～2.8％的碳素鉻鐵和23～25％的高錳鋼廢料混合加熱熔化，由于高錳鋼廢料中碳、錳含量高，熔點低，易熔化，而碳素鉻鐵因碳含量高，熔點低，也易熔化，而Q235廢鋼中硅、錳等合金元素含量低，不易燒損，因此，先熔化高錳鋼廢料、碳素鉻鐵和Q235廢鋼。此外，硅鋼片廢料厚度薄，極易氧化燒損，因此當鋼水溫度達到1520～1550℃時，加入質量分數為61～63％的硅鋼片廢料，可利用硅鋼片廢料厚度薄、易熔化的特點，不僅可以減少合金元素的燒損，而且可以提高鋼水冶煉效率，降低能耗。當硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1610～1635℃，加入質量分數0.08～0.12％的金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包。當鋼水全部進入鋼包后，繼續往鋼包內加入直徑Ф6.0～8.5mm的多元微合金線對鋼水進行爐外微合金化處理和復合變質處理，多元微合金線加入量占鋼包內鋼水質量分數的1.2～1.5％，多元微合金線的化學組成及其質量分數為：B0.42～0.60％，Y4.2～5.5％，V4.0～4.8％，N2.5～3.2％，Ti5.5～6.5％，Ca6.2～7.5％，K2.5～3.3％，S＜0.02％，P＜0.03％，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。其中加入適量硼元素，一方面可以提高Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的淬透性，防止淬火組織中出現低硬度的珠光體基體組織，另外硼與錳的結合，可以促進淬火組織中出現性能優異的貝氏體組織。此外，加入K、Ca、Y可以脫氧、脫硫，并改善夾雜物形態和分布，大幅度提高鑄鋼的強度和韌性。加入N、V、Ti等可以在鋼水凝固初期，生成高熔點的VN、TiN顆粒，可以作為結晶核心，促進凝固組織的細化，從而改善鑄鋼的強韌性。鋼水經攪拌、扒渣和靜置后，當溫度降至1480～1505℃時澆入鑄型，鋼水澆注完畢2～4小時后，開箱取出鑄件，經清砂和打磨處理后，入爐加熱至910～935℃，保溫2～6小時，實現組織的奧氏體化；然后出爐油冷淬火，油溫60～80℃，當油冷淬火后的鑄件溫度降至350～410℃時停止油淬，可防止鑄鋼因淬火冷卻過快而開裂；將鑄件從淬火油中取出，入溫度為260～320℃保溫爐中保溫16～20小時，有利于鑄鋼淬火后獲得性能優異的貝氏體組織；最后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，實現淬火應力的去除，即可獲得性能優異的Si-Mn合金化耐磨鑄鋼。本發明與現有技術相比，具有以下優點：1)本發明以廉價的高錳鋼廢料和硅鋼片廢料為主要原料，并加入適量高碳鉻鐵，不含鉬、鎳、銅等昂貴合金元素，生產成本大幅度降低，比鉬、鎳合金化耐磨鑄鋼降低50％以上，比高錳鋼降低15％以上；2)本發明生產工藝簡便，易于實現規模化生產，且鋼水流動性好，鑄造成型性能優異；3)本發明鑄鋼力學性能優異，硬度達到55～57HRC，硬度分布均勻，沖擊韌性達到138～148J/cm2，抗拉強度達到1650MPa以上，達到超高強度耐磨鋼的要求，本發明鑄鋼耐磨性優異，用做球磨機襯板、破碎機錘頭和挖掘機斗齒，使用壽命比高錳鋼提高2倍以上，推廣應用具有良好的經濟效益和社會效益。以下結合實施例對本發明做進一步詳述：實施例1：采用500公斤中頻感應電爐熔煉制備Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，具體制備工藝步驟如下：步驟1，按照質量百分比稱取原料：61％的硅鋼片廢料(硅鋼片廢料的化學組成及質量分數％為：3.47Si，0.33Al，0.05C，0.0017S，0.11Mn，0.013P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)，25％的高錳鋼廢料(高錳鋼廢料的化學組成及質量分數％為：0.96C，11.53Mn，0.49Si，0.021S，0.050P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)，2.8％的碳素鉻鐵(碳素鉻鐵的化學成分質量分數％為：62.55Cr，7.94C，1.89Si，0.026S，0.039P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)，11.1％的Q235廢鋼(Q235廢鋼的化學成分質量分數％為：0.19C，0.34Mn，0.16Si，0.028S，0.035P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)和0.1％的金屬鋁配料；步驟2，先將質量分數11.1％的Q235廢鋼、2.8％的碳素鉻鐵和25％的高錳鋼廢料混合加熱熔化，當鋼水溫度達到1523℃時，加入質量分數為61％的硅鋼片廢料，當硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1614℃，加入質量分數0.1％的金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包；步驟3，鋼水全部進入鋼包后，繼續往鋼包內加入直徑Ф6.0mm的多元微合金線對鋼水進行爐外微合金化處理和復合變質處理，多元微合金線加入量為鋼包內鋼水質量分數的1.2％，多元微合金線的化學組成質量分數％為：0.49B，4.87Y，4.61V，2.86N，5.97Ti，6.80Ca，2.77K，0.009S，0.021P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％；步驟4，處理后的鋼水經攪拌、扒渣和靜置后，當溫度降至1489℃時澆入鑄型，鋼水澆注完畢3小時后，開箱取出鑄件，經清砂和打磨處理后，入爐加熱至925℃，保溫4小時后出爐油冷淬火，油溫61℃，當油冷淬火后的鑄件溫度降至370～390℃時，將鑄件從淬火油中取出，入溫度為280℃保溫爐中保溫18小時，然后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，即可獲得Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，其力學性能見表1。實施例2：采用1000公斤中頻感應電爐熔煉制備Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，具體制備工藝步驟如下：步驟1，按照質量百分比稱取原料：61％的硅鋼片廢料(硅鋼片廢料的化學組成及質量分數％為：2.97Si，0.51Al，0.057C，0.0017S，0.09Mn，0.011P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)，23.88％的高錳鋼廢料(高錳鋼廢料的化學組成及質量分數％為：1.24C，13.74Mn，0.69Si，0.022S，0.059P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)，2.5％的碳素鉻鐵(碳素鉻鐵的化學成分質量分數％為：67.67Cr，8.35C，2.09Si，0.032S，0.040P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)，12.5％的Q235廢鋼(Q235廢鋼的化學成分質量分數％為：0.16C，0.59Mn，0.21Si，0.029S，0.036P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)和0.12％的金屬鋁配料；步驟2，先將質量分數12.5％的Q235廢鋼、2.5％的碳素鉻鐵和23.88％的高錳鋼廢料混合加熱熔化，當鋼水溫度達到1549℃時，加入質量分數為61％的硅鋼片廢料，當硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1633℃，加入質量分數0.12％的金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包；步驟3，鋼水全部進入鋼包后，繼續往鋼包內加入直徑Ф8.5mm的多元微合金線對鋼水進行爐外微合金化處理和復合變質處理，多元微合金線加入量為鋼包內鋼水質量分數的1.5％，多元微合金線的化學組成質量分數％為：0.58B，5.45Y，4.06V，3.20N，6.48Ti，7.39Ca，2.54K，0.013S，0.019P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％；步驟4，處理后的鋼水經攪拌、扒渣和靜置后，當溫度降至1483℃時澆入鑄型，鋼水澆注完畢2小時后，開箱取出鑄件，經清砂和打磨處理后，入爐加熱至910℃，保溫6小時后出爐油冷淬火，油溫77℃，當油冷淬火后的鑄件溫度降至350～370℃時，將鑄件從淬火油中取出，入溫度為320℃保溫爐中保溫16小時，然后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，即可獲得Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，其力學性能見表1。實施例3：采用500公斤中頻感應電爐熔煉制備Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，具體制備工藝步驟如下：步驟1，按照質量百分比稱取原料：63％的硅鋼片廢料(硅鋼片廢料的化學組成及質量分數％為：3.24Si，0.51Al，0.05C，0.0013S，0.13Mn，0.012P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)，23.32％的高錳鋼廢料(高錳鋼廢料的化學組成及質量分數％為：1.27C，13.08Mn，0.47Si，0.026S，0.065P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)，2.6％的碳素鉻鐵(碳素鉻鐵的化學成分質量分數％為：65.10Cr，7.61C，1.82Si，0.037S，0.034P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)，11％的Q235廢鋼(Q235廢鋼的化學成分質量分數％為：0.18C，0.47Mn，0.19Si，0.035S，0.041P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％)和0.08％的金屬鋁配料；步驟2，先將質量分數11％的Q235廢鋼、2.6％的碳素鉻鐵和23.32％的高錳鋼廢料混合加熱熔化，當鋼水溫度達到1539℃時，加入質量分數為63％的硅鋼片廢料，當硅鋼片廢料全部熔化后，將鋼水升溫至1624℃，加入質量分數0.08％的金屬鋁脫氧，然后將鋼水出爐到鋼包；步驟3，鋼水全部進入鋼包后，繼續往鋼包內加入直徑Ф6.0mm的多元微合金線對鋼水進行爐外微合金化處理和復合變質處理，多元微合金線加入量占鋼包內鋼水質量分數的1.4％，多元微合金線的化學組成質量分數％為：0.44B，4.27Y，4.79V，2.55N，5.51Ti，6.23Ca，3.27K，0.008S，0.017P，余量為Fe及其不可避免的雜質元素，各元素的總和為100％。步驟4，處理后的鋼水經攪拌、扒渣和靜置后，當溫度降至1498℃時澆入鑄型，鋼水澆注完畢4小時后，開箱取出鑄件，經清砂和打磨處理后，入爐加熱至935℃，保溫2小時后出爐油冷淬火，油溫69℃，當油冷淬火后的鑄件溫度降至395～410℃時，將鑄件從淬火油中取出，入溫度為260℃保溫爐中保溫20小時，然后爐冷至溫度低于150℃出爐空冷，即可獲得Si-Mn合金化耐磨鑄鋼，其力學性能見表1。表1Si-Mn合金化耐磨鑄鋼的力學性能力學性能硬度/HRC沖擊韌性(J/cm2)抗拉強度/MPa實施例156.9139.51695實施例255.8147.11710實施例356.2142.61670本發明Si-Mn合金化耐磨鑄鋼以廉價的高錳鋼廢料和硅鋼片廢料為主要原料，并加入適量高碳鉻鐵，不含鉬、鎳、銅等昂貴合金元素，生產成本大幅度降低，比鉬、鎳合金化耐磨鑄鋼降低50％以上，比高錳鋼降低15％以上。本發明Si-Mn合金化耐磨鑄鋼力學性能優異，硬度達到55～57HRC，硬度分布均勻，沖擊韌性達到138～148J/cm2，抗拉強度達到1650MPa以上，其耐磨性優異，用做球磨機襯板、破碎機錘頭和挖掘機斗齒，使用壽命比高錳鋼提高2倍以上，推廣應用本發明產品，可降低工人勞動強度，提高設備運轉效率，具有良好的經濟和社會效益。當前第1頁1 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