專利名稱：一種低成本礦用圓環(huán)鏈用鋼及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及圓環(huán)鏈用鋼技術領域，具體地說是一種低成本礦用圓環(huán)鏈用鋼及其生產(chǎn)工藝。
二、技術背景礦用高強度圓環(huán)鏈是采煤機械和運輸機械重要的組成部分，屬于易損部件，消耗量大。按國家標準規(guī)定，圓環(huán)鏈分為B、C和D三個級別。目前B級、C級圓環(huán)鏈使用量較大。用于生產(chǎn)B級圓環(huán)鏈的原材料通常為低碳合金鋼，廣泛采用的是20MnSi和25MnV，通過調(diào)質(zhì)處理來達到成品圓環(huán)鏈的力學性能要求。C級礦用圓環(huán)鏈較B級提高了一個級別，目前生產(chǎn)C級圓環(huán)鏈用鋼的品種單調(diào)，小規(guī)格(≤φ18mm)的采用25MnV，大規(guī)格(≥φ22mm)的采用23MnCrNiMo54鋼。而目前國產(chǎn)23MnCrNiMo54鋼在進行C級圓環(huán)鏈生產(chǎn)時的問題很多，特別是批量供應時，鋼的內(nèi)在質(zhì)量、組織的不均勻性、不一致性，致使圓環(huán)鏈生產(chǎn)過程中返工量增加，如退火后硬度不均勻影響閃光對焊，造成焊縫載預拉伸時開裂，甚至有時由于剪切斷面問題造成機器熱編不能順利進行。同時23MnCrNiMo54鋼的性能要求、規(guī)定的成分所決定的生產(chǎn)工藝以及合金成本，使得鋼材的價格高達1萬元到1.5萬元/噸，這就使得圓環(huán)鏈的生產(chǎn)成本大大提高，很高的圓環(huán)鏈的價格才能使煤礦機械企業(yè)獲得利潤。采用國外進口23MnCrNiMo54鋼，雖然質(zhì)量過關，但價格極其昂貴。
本發(fā)明的目的是提供一種低成本礦用圓環(huán)鏈用鋼及其生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明解決技術解決方案是除鐵以外含有的主要成分及質(zhì)量百分數(shù)如下C0.17％--0.30％；Mn1.0％--2.0％；Si0.1％--0.8％；Mo0.1％--0.5％ V0.02-0.15％。
其輔助成份及質(zhì)量百分數(shù)為S≤0.03％；P≤0.03％；Cr0.05％。
本發(fā)明的圓環(huán)鏈用鋼的生產(chǎn)工藝為電爐煉鋼或轉爐+爐外精煉、鑄錠或連鑄成鋼坯，經(jīng)軋鋼成圓鋼，軋制溫度1200℃，壓縮比≥5，冷速≤2℃/s。
根據(jù)高強度C級圓環(huán)鏈的使用性能要求和生產(chǎn)工藝要求，以及結合現(xiàn)有的轉爐和電爐煉鋼+連鑄+熱軋的生產(chǎn)工藝路線及裝備水平，本發(fā)明鋼的設計是基于以低碳馬氏體為圓環(huán)鏈產(chǎn)品的使用組織，采用最佳的Mn、Mo、Cr、Si的多元合金化作用，在經(jīng)淬火回火后，滿足圓環(huán)鏈的各項力學性能要求。同時在熱軋條件下，能夠獲得非馬氏體組織，省去23MnCrNiMo54鋼的軋后退火工序，具有均勻的組織和較低的硬度，有利于圓環(huán)鏈的剪切下料，在大規(guī)格熱編鏈時，能夠達到焊縫間隙均勻一致，為良好的閃光對焊創(chuàng)造基本條件。
C是制造大規(guī)格C級圓環(huán)鏈的重要元素，它對鋼基體的塑性、韌性以及對焊焊縫的焊接強度和韌性起著重要作用。研究表明，在Mn含量較高的情況下，在基體組織為貝氏體或馬氏體時，C含量超過0.3％時，將使鋼的塑性尤其是斷面收縮率和沖擊值大大下降。
Mn是本發(fā)明鋼中添加的主要合金元素，它與少量的Mo配合添加，可以顯著影響鋼的組織轉變動力學，起到抑制擴散性組織轉變的作用。同時，它固溶于鐵素體中，起到固溶強化作用?？紤]到圓環(huán)鏈力學性能的要求以及鋼材以及圓環(huán)鏈生產(chǎn)工藝性能的要求，Mn的添加量以2％為最高限度。
合金元素Mo的加入，可以改善鋼的閃光對焊性能，特別是提高對焊過程中的抗過熱能力，同時Mo與Mn聯(lián)合作用，又可以顯著提高奧氏體的穩(wěn)定性，提高鋼的淬透性，以確保大規(guī)格圓環(huán)鏈的力學性能達到標準的要求。
合金元素Si的添加，主要是為了提高鋼的抗回火能力，提高鋼的屈服強度，使得成品圓環(huán)鏈的試驗伸長率滿足國家標準的要求。考慮到硅含量的增加，將增加材料的電阻，在進行閃光對焊時，將使得材料的電弧電流增大，產(chǎn)生高的溫度，造成材料的過熱，同時由于硅易于氧化，形成夾雜時，將對焊縫造成嚴重危害。因此在本設計鋼種中，與以往所研制的鋼種不同，對硅的含量加以限制，只作為附加元素添加，Si的添加量低于0.9％。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的鋼在確保深加工產(chǎn)品圓環(huán)鏈力學性能和工藝性能的前提下，與23MnNiCrMo54鋼相比，實現(xiàn)其生產(chǎn)工藝的廣泛適應性，采用我國煉鋼企業(yè)普遍已經(jīng)建設的電爐煉鋼或轉爐煉鋼+爐外精煉+連鑄+熱軋的生產(chǎn)工藝路線進行生產(chǎn)，省去23MnNiCrMo54鋼軋后必須進行的退火處理工序，避免23MnNiCrMo54鋼軋后退火造成的組織、硬度不均勻而影響焊接的問題，簡化了生產(chǎn)工藝。與23MnCrNiMo54相比，省去了貴重合金元素Ni，合金元素Mo的含量也有所降低，顯著降低鋼材生產(chǎn)成本。目前生產(chǎn)大規(guī)格圓環(huán)鏈用進口23MnCrNiMo54鋼售價大約為20000元/噸，國產(chǎn)同類鋼約為15000元/噸，而本發(fā)明鋼售價在10000元/噸以下。下面是本發(fā)明產(chǎn)品與GB/T10560的各項指標對比數(shù)據(jù)

四、實施方式實例1規(guī)格φ22圓鋼生產(chǎn)22×86C級礦用圓環(huán)鏈鋼的成分(％)C0.22；Si0.55；Mn1.87；Mo0.28；Cr0.05；V0.08 S0.03％；P0.01％。
鋼的生產(chǎn)工藝轉爐+LF精煉+150方坯連鑄+熱軋成φ22mm圓鋼。軋制溫度1200℃，壓縮比5，冷速1.8℃/s。
圓環(huán)鏈生產(chǎn)工藝剪切下料+熱編+噴砂+閃光對焊+預拉伸+調(diào)質(zhì)熱處理+二次預拉伸---22×86圓環(huán)鏈成品。
圓環(huán)鏈抗彎性能在880℃淬火+420℃/1.5h回火條件下，彎曲合格(按GB/T12718-91檢驗)。
拉伸力學性能破斷負荷750KN；破斷伸長率15％；試驗伸長率1.4％疲勞性能大于30000次。
(標準要求破斷負荷≥610KN；破斷伸長率≥12％；試驗伸長率≤1.6％疲勞性能大于30000次。)實例2規(guī)格φ26圓鋼生產(chǎn)26×86C級礦用圓環(huán)鏈鋼的成分(％)C0.29；Si0.70；Mn1.56；Mo0.40；Cr0.05；V0.10 S0.01％；P0.02％。
鋼的生產(chǎn)工藝轉爐+LF精煉+150方坯連鑄+熱軋成φ26mm圓鋼軋制溫度1200℃，壓縮比6，冷速2℃/s。
圓環(huán)鏈生產(chǎn)工藝剪切下料+熱編+噴砂+閃光對焊+預拉伸+調(diào)質(zhì)熱處理+二次預拉伸---26×86圓環(huán)鏈成品圓環(huán)鏈抗彎性能在880℃淬火+420℃/1.5h回火條件下，彎曲合格(按GB/T12718-91檢驗)。
拉伸力學性能破斷負荷920KN；破斷伸長率16％；試驗伸長率1.2％疲勞性能大于30000次。
(標準要求破斷負荷≥850KN；破斷伸長率≥12％；試驗伸長率≤1.6％疲勞性能大于30000次)實例3規(guī)格φ22圓鋼生產(chǎn)22×86C級礦用圓環(huán)鏈鋼的成分(％)C0.20；Si0.15；Mn1.25；Mo0.30；Cr0.05；V0.06 S0.01％；P0.01％鋼的生產(chǎn)工藝轉爐+LF精煉+150方坯連鑄+熱軋成φ22mm圓鋼軋制溫度1200℃，壓縮比5，冷速1.8℃/s。
圓環(huán)鏈生產(chǎn)工藝剪切下料+熱編+噴砂+閃光對焊+預拉伸+調(diào)質(zhì)熱處理+二次預拉伸---22×86圓環(huán)鏈成品圓環(huán)鏈抗彎性能在880℃淬火+420℃/1.5h回火條件下，彎曲合格(按GB/T12718-91檢驗)。
拉伸力學性能破斷負荷720KN；破斷伸長率16％；試驗伸長率1.3％疲勞性能大于30000次。
(標準要求破斷負荷≥610KN；破斷伸長率≥12％；試驗伸長率≤1.6％疲勞性能大于30000次。)
權利要求
1.一種低成本礦用圓環(huán)鏈用鋼，其特征為除鐵以外含有的主要成分及質(zhì)量百分數(shù)如下C0.17％--0.30％；Mn1.0％-2.0％；Si0.1％-0.8％；Mo0.1％-0.5％V0.02-0.15％。
2.如權利要求1所述的一種低成本礦用圓環(huán)鏈用鋼，其特征為輔助成份及質(zhì)量百分數(shù)為S≤0.03％；P≤0.03％；Cr0.05％。
3.一種生產(chǎn)權利要求1所述的一種低成本礦用圓環(huán)鏈用鋼的生產(chǎn)工藝，其特征為，電爐煉鋼或轉爐+爐外精煉、鑄錠或連鑄成鋼坯，經(jīng)軋鋼成圓鋼，軋制溫度1200℃，壓縮比≥5，冷速≤2℃/s。
全文摘要
本發(fā)明涉及圓環(huán)鏈用鋼技術領域，具體地說是一種低成本礦用圓環(huán)鏈用鋼及其生產(chǎn)工藝。目前生產(chǎn)C級圓環(huán)鏈用鋼大規(guī)格(≥φ22mm)的采用23MnCrNiMo54鋼，國產(chǎn)23MnCrNiMo54鋼在進行C級圓環(huán)鏈生產(chǎn)時的問題很多。同時23MnCrNiMo54鋼材的價格高達1萬元到1.5萬元/噸，國外進口23MnCrNiMo54鋼，價格達2萬元/噸。本發(fā)明的技術解決方案是除鐵以外含有的主要成分及質(zhì)量百分數(shù)為C0.17％－0.30％；Mn1.0％－2.0％；Si0.1％－0.8％；Mo0.1％－0.5％V0.02－0.15％。生產(chǎn)工藝為電爐煉鋼或轉爐+爐外精煉、鑄錠或連鑄成鋼坯，經(jīng)軋鋼成圓鋼，軋制溫度1200℃，壓縮比≥5，冷速≤2℃/s。本發(fā)明的產(chǎn)品符合GB/T10560要求，價格為1萬元/噸以下。
文檔編號C21D8/02GK1827822SQ20061007270
公開日2006年9月6日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權日2006年4月7日
發(fā)明者李貴陽, 王寶奇, 馬立明, 張志強, 馮建航 申請人:宣化鋼鐵集團有限責任公司