专利名称：高锰钢熔炼工艺及高锰钢铸件的利记博彩app
技术领域：
本发明创造涉及一种合金结构钢特别是高锰钢的熔炼工艺技术以及使用该技术浇注的高锰钢铸件。
背景技术：
高锰钢系奥氏体耐磨钢，其基体具有一般材料很难达到的高塑高韧性，高锰钢铸件经常被用作一些耐磨耐损耐冲击的机械零部件。对高锰钢熔炼的传统工艺，机械工业出版社1997年出版《铸造手册第二分册铸钢》一书中有较为详细的描述，其工艺要求在炉料化清后加入烤红的锰铁并要充分搅拌钢液；另在2003年第3期的《新技术新工艺》热加工技术上刊载了由昆明理工大学和攀钢集团机制公司合著的文章“高锰钢熔炼工艺对夹杂物的影响”，该文章强调合金化锰铁应在预脱氧后加入，合金化锰铁应充分预热，分批加入，每批加入后要进行充分搅拌。
传统的工艺对普通民用高锰钢的熔炼和铸造基本能满足要求，民用高锰钢铸件都是在粗糙的环境中工作，如破碎机、履带等，因而对铸件的表面及内在缺陷要求不高。但在航空零件的制造中，使用上述工艺就难以铸造出能满足我国航空工业有关结构钢熔模铸件技术标准的要求，目测和荧光检查时大多存在表面凹下缺陷、夹渣及裂纹现象，不能满足高质量要求的航空零件使用要求。
分析出现上述现象的原因，在高锰钢的熔炼中，钢液中的自由氧与锰、铁和碳元素结合生成氧化锰、氧化铁和一氧化碳、二氧化碳气体，气体逸出钢液，氧化铁在1420℃时即可溶解，Fe元素被钢液中的C和Mn所取代还原，因而钢液中的氧化物大都是氧化锰，氧化锰是一种密度大，分解温度高(约1650℃)，不易清除的氧化渣，传统工艺要求对钢液要充分搅拌，必然会增加钢液中的自由氧，而导致更多的氧化锰渣形成。众所周知的是钢液中的含渣量是影响铸件质量的重要原因，因此尽可能的减少钢液中氧化锰渣的含量是提高高锰钢铸件质量的有效途径。
发明内容
通过对传统工艺的分析，要提高高锰钢铸件的质量，重点是在高锰钢的熔炼中控制炉内渣的形成和如何排除炉内渣。本发明的目的就是提供一种利用感应电炉熔炼高锰钢的新工艺以及使用该工艺方法所铸造的高质量高锰钢铸件。
高锰钢的基本元素为Fe，主要元素为Mn(10％-14％)和C(1％-1.4％)，熔炼时通常采用锰铁、碎电极碳和钢棒为原料，其特征在于在覆盖剂的保护下，首先将锰铁和碎电极一次性装入炉内，然后再将钢棒置于锰铁和和碎电极上，随即高功率送电熔化，整个熔化过程中金属液始终处于覆盖剂的保护之下，不允许搅拌液面，待全部原料化清后更换覆盖剂，迅速升温至1500℃-1680℃加入一种晶粒细化剂，停止加温静置2-6分钟后出炉浇注高锰钢铸件。
高锰钢熔炼时，原料中也可以有一定比例的回炉料，回炉料的加入是和钢棒一起置于锰铁和碎电极之上。
所述的覆盖剂是一种碳酸盐类物质如MeC03，该盐类物质中的金属元素(Me)与氧的亲合力比锰强，同时要求其金属氧化物密度小，熔点高，高温下不流散，也就是形成的氧化物渣易浮在合金液面上被清除，该覆盖剂的主要成分可以是碳酸镁或碳酸锂。
所述的晶粒细化剂是一种金属元素，其与氧的亲合力比锰强，同时其形成的氧化物是一种致密的高熔点微粒，可以大量的作为高锰钢合金的结晶核心，防止因钢液的高温静置而导致的高锰钢晶粒粗大，影响铸件质量。
本发明的高锰钢熔炼工艺，在熔清过程中，升温的初期100℃-200℃时炉内的原料基本上是固体不易氧化，而原料中的自由氧首先随潮湿空气的蒸发而减少，随着炉温的进一步升高，位于炉底的合金化锰铁和碳逐步熔化，由于在熔炼过程中钢液始终处于覆盖剂的保护下，禁止搅拌破坏液面，最大程度的减少了空气中的氧与钢液接触，使钢液中氧化锰渣的生成减低到最少。
传统工艺只所以对钢液要进行充分搅拌，是因为锰铁在钢液熔化后加入，钢液的密度比锰铁小很多，锰铁自然下沉，而锰的比热容(481.48J/Kg.℃)大于铁的比热容(460.55J/Kg.℃)熔化速度慢可能造成合金的偏析和金属锰结冻，为避免偏析和结冻，传统工艺采取对锰铁预热烧红并分批加入熔化的钢液中，同时对钢液进行充分搅拌，使得空气中的氧大量进入钢液与金属锰结合形成氧化锰渣，最终影响高锰钢铸件的质量。
本发明的高锰钢熔炼方法，虽然锰铁在炉内熔炼的时间较长，但锰铁处在严格的与氧隔离状态下，因此锰铁反而比现有工艺烧损少，形成的氧化锰渣也少；同时，因为位于炉底的锰铁和碳电极首先受热熔化成液体，位于其上的钢棒逐渐熔化滑入炉底，将锰铁熔液挤向上部，趋于均匀状态，避免了通过搅拌实现各合金元素之间的均匀融合。实践中我们共熔炼了7炉，从未出现合金化学成分不合格的现象，也未出现锰大量烧损现象。使用该熔炼方法浇注的高锰钢铸件经过热处理后，铸件的表面光滑，其显微组织为均一的奥氏体，多余的碳化物完全溶解于奥氏体中，荧光检测铸件表面的夹渣和气孔其最大直径小于3毫米，夹渣和气孔的数量在25平方厘米的表面上不超过3个，气孔之间的距离大于15毫米。
与现有技术相比，发明工艺最大限度的降低了氧化锰渣的形成，大大提高了高锰钢铸件的质量，满足了我国航空工业有关结构钢熔模铸件技术标准(HB5001-92)的要求。
具体实施例使用中频感应电炉熔炼高锰钢合金，主要原料有碳素钢GB699，规格φ80mm×250mm；锰铁GB3795 FeMn84C0.4，块度≤5×10×30；纯铝GB1196；覆盖剂选用的是除渣剂，主要成分是碳酸镁。
装炉时，炉底装入一层覆盖剂，将计算所需的锰铁(含烧损)及计算所需的碳(含烧损)以碎电极的形式加入炉内，在锰铁和碳电极之上再撒上一层覆盖剂，然后将碳素钢钢棒以及回炉料垂直挤紧插入锰铁和碎电极上，随即高功率送电熔化，整个熔化过程中金属液始终处于覆盖剂保护之下，不允许轻易破坏液面，待炉内原料全部化清后，将金属液面的覆盖剂扒掉，同时迅速换上新的覆盖剂盖上，将炉温升至1600℃时向炉内加入占金属液重量0.03％～0.08％的金属铝，停电静置4分钟后出炉浇注。
如果钢液先注入浇包，则在浇包内预先放入0.01％的纯铝。放入纯铝的目的是防止钢液在倒包过程中带入空气中的氧与锰反应生成氧化锰渣。
使用上述熔炼方法浇注的高锰钢铸件经过热处理后，铸件的表面光滑，其显微组织为均一的奥氏体，多余的碳化物完全溶解于奥氏体中，荧光检测铸件表面符合我国航空工业有关结构钢熔模铸件技术标准(HB5001-92)的要求。
权利要求
1.高锰钢合金熔炼工艺，主要原料有锰铁、碳、钢棒和覆盖剂，利用感应电炉熔炼，其特征在于在覆盖剂的保护下，首先将锰铁和碎电极一次性装入炉内，然后再将钢棒置于锰铁和碎电极上，随即高功率送电熔化，整个熔化过程中金属液始终处于覆盖剂的保护之下，不允许搅拌液面，待全部原料化清后更换覆盖剂，迅速升温至1500℃-1680℃加入一种晶粒细化剂，停止加温静置2-6分钟后出炉浇注高锰钢铸件。
2.权利要求1所述的熔炼高锰钢合金技术，其特征在于所述的覆盖剂的主要成分是碳酸盐类，该盐的金属元素与氧的亲合力比锰强。
3.权利要求1所述的高锰钢合金熔炼工艺所浇注的高锰钢铸件，其特征在于经热处理后的铸件表面光滑，其显微组织为均一的奥氏体，多余的碳化物完全溶解于奥氏体中，荧光检测铸件表面的夹渣和气孔的最大直径小于3毫米，夹渣和气孔的数量在25平方厘米的表面上不超过3个，且夹渣与气孔之间的距离大于15毫米。
全文摘要
本发明创造涉及一种合金结构钢特别是高锰钢的熔炼工艺技术以及使用该技术浇注的高锰钢铸件。高锰钢的基本元素为Fe，主要元素为Mn(10％－14％)和C(1％－1.4％)，采用锰铁、碎电极碳和钢棒为原料，其特征在于在覆盖剂的保护下，首先将锰铁和碎电极一次性装入炉内，然后再将钢棒置于锰铁和和碎电极上，随即高功率送电熔化，整个熔化过程中金属液始终处于覆盖剂的保护之下，不允许搅拌液面。
文档编号C21C5/00GK1743489SQ20041007383
公开日2006年3月8日 申请日期2004年9月3日 优先权日2004年9月3日
发明者刘中心, 武振林, 王奋刚, 惠西胜 申请人:西安飞机工业(集团)有限责任公司