一種礦用支座用鑄鋼材料及製備方法
2023-10-17 06:35:29 2
專利名稱：一種礦用支座用鑄鋼材料及製備方法
技術領域：
本發明專利技術屬於礦用鑄鋼新材料，特別適用於支座(俗稱鑽座)的鑄
鋼材料。
背景技術：
能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎，而中國是目前世界上第 二位能源生產國和消費國。能源供應持續增長，為經濟社會發展提供了重要的 支撐。各國都在開發、製造和銷售用於開採和施工作業的設備。這些設備應用 範圍包括拆除作業、水井鑽進、油田和天然氣行業、勘探鑽孔和地基工程，所 有產品都力求實現以最低的維護成本提供儘可能高的作業效率。
其中在這些作業中使用到的鑽車都需要支座(俗稱鑽座)，其對材料的強 度、硬度等綜合性能有著較高的要求。目前主要採用的材料，大部分的強度要
求均在1034Mpa以下，因為其強度高，裂紋傾向大，焊接性能差，生產困難，
而且產品檔次不夠高。
發明內容
本發明專利技術的目的在於針對現有礦用支座用鑄鋼材料存在強度不高 的問題，提出一種綜合力學性能更高的礦用支座用鑄鋼材料。
所述鑄鋼的牌號ZG32CrMoNi，化學成分(重量百分比)C: 0.22%_0.32 %、 Mn: 0.66%-1.0%、 P《0.040%、 S《0. 040%、 Si《0.78%、 Ni: 0.40 %-0. 78%、 Cr: 0.40%-0.78%、 Mo: 0.15%-0.48%，其餘為Fe。
材料的力學性能採用淬火和回火生產，保證回火後的硬度為服c34-39 或B麗321-363，並且保證Rm^l034Mpa，可使用以下工藝(注不是絕對的要 求，取決於熱處理操作者的經驗、熱處理爐的控制方法和能力)。
上述鑄鋼材料的熱處理中性氣氛下奧氏體化溫度為攝氏870度。油淬火(油溫為攝氏55度)，淬火溫度為攝氏845度至攝氏870度(注意只要不產 生裂紋，也可採用水淬火)。回火溫度為攝氏470度-攝氏500度，時間2-3 小時，也可以水冷。
本鑄鋼材料的優點是為了滿足使用要求，使材料具有較高的強度和硬度,
元素C的含量不能低於0. 20%，但考慮到材料要有良好的焊接性能，C的含量 也不能高於0.35%，綜合考慮，C取0.22-0.32%最優；為了使材料適應各種條 件下作業，保證材料在具有較高的強度硬度的同時具有良好的低溫衝擊韌性， 材料中加入元素Ni，並配有適量Mn;為了使材料在熱處理時具有良好的淬透 性，材料中加入元素Mo，保證材料具有良好的綜合性能；材料中加入適量Cr,
保證材料在較高溫度工作狀態也具有較高的強度；為了防止材料的冷脆和熱
裂，將有害元素P、 S的含量控制在0.040。/。以下；在保證使用性能的情況下， 為了降低材料成本，對材料中貴重元素Ni和Mo的含量作了適當控制；為了使
材料中的氣體和夾雜含量更少，材料更純淨，進一步提高材料的綜合性能，採 用在還原期用矽鈣合金和矽鈣粉等進行沉澱脫氧和擴散脫氧。
具體實施例方式
1、 冶煉條件
採用電弧爐冶煉，底注式鋼包澆注。
2、 配料
(1) 鋼屑或由鋼屑打成的壓塊用量《40%，澆冒口用量《40%，其餘爐料 由碳素廢鋼或與本鋼種相似的廢鋼組成。
(2) 配碳應保證氧化期脫碳量為0.30-0.60%。
3、 補爐及裝料
(1) 上一爐出鋼後迅速地扒淨爐內殘鋼殘渣，並快速補爐。
(2) 補爐鎂砂燒結好(暗紅)後，在爐底上加入本爐次料重1.0-1.5%的 石灰，然後裝料。
4、 熔氧期
(1)每一次加入的爐料熔化60%以上或見爐門處廢鋼暗紅時進行推料、吹氧助熔。加齊料後，在熔化中後期陸續向熔池中加入少量石灰和碎礦以提前 造渣去磷。熔化期總渣量控制在3%左右。
(2) 爐料全部熔化後，取樣分析C、 P、 S、 M、 Mo、 Cu。
(3) 扒渣，造新渣，並根據取樣分析的結果，分別按規格的中下限加入 鉬鐵和鎳塊，碳不夠時用生鐵、焦炭或電極塊增碳。
(4) 吹氧升溫，當碳能保證氧化期脫碳量，溫度Tffi》156(TC時，開始加 礦、吹氧綜合氧化。氧化期做到分批加礦和石灰，均勻沸騰，自動流渣。
(5) 通過對火花、火焰或斷面的觀察，估計溫度和化學成分C、 P合適時， 停止吹氧加礦，取樣分析C、 Mn 、 P、 Ni、 Cr、 Mo，並調整爐渣為流動性良 好的薄渣層開始淨沸騰，此時應加入適量錳鐵，將[Mn]調整在0.20%以上，淨 沸騰時間為5-10分鐘。
(6) 除渣條件 C=0.14-0.20%
② P《0. 020%
③ 溫度Tffi-1600-1650。C (或結膜而不粘勺時間為30-40秒) 5、還原
(1) 迅速扒出氧化渣後，按規格下限加入錳鐵(高錳或中錳)、鉻鐵(高 鉻或中鉻)和矽鐵，然後插入鋁圈0.40-0.60Kg/t鋼，並調整Ni、 Mo，加入適 量稀薄渣料(石灰、螢石及火磚塊，比例為4: 1.5: 1)。
(2) 稀薄渣形成後，取樣分析C、 Mn 、 S、 Cr、 Ni、 Mo，並根據渣子 情況加入適量渣料，使總渣量達3%左右，然後加電石0.80-1.20 Kg/t鋼、適量 的矽鈣粉(整爐用量為1.5-2.5 Kg/t鋼)和炭粉造白渣。
(3) 渣白後攪拌取樣分析C、 Si 、 Mn 、 Cr、 S。隨即加入矽鈣合金0.8-1.2 Kg/"和適量碳粉以保持爐內還原性。還原期白渣保持時間為15 25分鐘。
(4) 根據分析結果調整成分，然後測溫，看收縮。
(5) 出鋼前2分鐘向爐內插鋁圈0.4-0.6 Kg/t ffl，同時在包內衝鋁圈 0.40-0.60Kg/t鋼。6、 出鋼條件
(1) 化學成分合格。
(2) 鋼水溫度T偶^1600-1630。C。
(3) 鋼液收縮良好(明顯凹陷)。
(4) 爐渣為流動性良好的白渣。
(5) 出鋼槽應乾淨、光滑、乾燥(》200°C)。
(6) 爐蓋應乾淨。
(7) 鋼包內襯烘烤至暗紅(溫度為7(XTC以上)。
7、 出鋼
(1) 出鋼時應做到鋼流圓而不散，大口深衝，鋼渣混衝。
(2) 整爐出鋼時間不得超過4分鐘。
(3) 出完鋼後，在包內取樣分析C、 Si、 Mn 、 P、 S、 Ni、 Cr、 Mo。
8、 澆注
(1) 出完鋼後，鎮靜4 6分鐘。
(2) 開始澆注溫度為1560 1580°C. 按照以上工藝製造的礦用支座用鑄鋼材料的化學成分如下
爐號化 學 成 分(％)CSiMnPsCrNiMo
82-7380. 310. 550. 970.0180. 0070. 700. 500.21
81-8850. 300. 420. 940, 0200.0130.710. 460. 23
按照以上工藝製造的礦用支座用鑄鋼材料的力學性能如下:
爐號力學性能Rm (Mpa)HRc
82-738119039
81-88510803權利要求
1、一種礦用支座用鑄鋼材料ZG32CrMoNi，其特徵在於，所述鑄鋼由下述重量百分比的成分組成C0.22％-0.32％、Mn0.66％-1.0％、P≤0.040％、S≤0.040％、Si≤0.78％、Ni0.40％-0.78％、Cr0.40％-0.78％、Mo0.15％-0.48％，其餘為Fe；所述鑄鋼材料採用淬火和回火生產，回火後的硬度為HRc34-39或BHN321-363，Rm≥1034Mpa。
2、 一種權利要求1所述的礦用支座用鑄鋼材料ZG32CrMoNi的熱處理方法， 其特徵在於熱處理是在中性氣氛下奧氏體化溫度為攝氏870度，採用油淬火， 油溫為攝氏55度，淬火溫度為攝氏845度至攝氏870度，回火溫度為攝氏470 度-攝氏500度，時間2-3小時；或採用水淬火，水溫為攝氏55度，淬火溫 度為攝氏845度至攝氏870度，回火溫度為攝氏470度-攝氏500度，時間 2-3小時。
全文摘要
一種礦用支座用鑄鋼材料ZG32CrMoNi，由下述重量百分比的成分組成C0.22％-0.32％、Mn 0.66％-1.0％、P≤0.040％、S≤0.040％、Si≤0.78％、Ni 0.40％-0.78％、Cr 0.40％-0.78％、Mo 0.15％-0.48％，其餘為Fe；所述鑄鋼材料採用淬火和回火生產，回火後的硬度為HRc34-39或BHN321-363，Rm≥1034MPa。該材料具有較高的強度和硬度，綜合力學性能現對於現有的礦用支座用鑄鋼材料更高。
文檔編號C22C38/44GK101440459SQ20081023722
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月25日 優先權日2008年12月25日
發明者何志頻, 劉世全, 周德文, 王小剛, 王汝光, 王順安 申請人:重慶江通機械有限責任公司