一种耐热铸钢及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种耐热铸钢，其特征在于：所述的耐热铸钢配方如下：各成分的质量百分比为：Cr：19?22.0%，Nb：0.8?1.2%，Si：1.3?1.9%，C：0.2?0.4%，Mn：9.5?10.5.%，Ni：5?7%，P：0?0.045%，S：0.15?0.25%，V：0.5?0.8%，N：0.1?0.3%，余量为Fe及不可避免的微量元素，上述各成分的质量百分比之和为100%。制成后的耐热铸钢，其材料的耐磨、耐热性能较佳，适合在高温环境下工作，工作温度可达到850?950℃，同时制造成本较低，易于推广和应用。
【专利说明】
-种耐热铸钢及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及耐热铸钢的技术领域，具体地说是一种耐热铸钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前市场上的球墨铸铁在制造时加入大量的废钢料和回炉铁，比如申请号为 "CN201110313761.9"，名称为"一种球墨铸铁及其生产方法"的发明专利，描述了一种球墨 铸铁及其生产方法，所采用的原料W重量份计:生铁45-50;废钢25-30;回炉铁20-25;焦 炭颗粒1 -1.5。生产过程是:将废钢全部投入到炉中，待废钢开始烙化时，加入焦炭颗粒并 迅速加入生铁进行覆盖，待生铁开始烙化时，逐步加入回炉料，全部炉料烙化完全后打渣、 出炉，进行孕育处理，得到球墨铸铁。上述工艺在生产铸态球墨铸铁配方传统的基本上，增 加废钢的投入量，减少生铁的用量，不另在原铁水中加儘铁和娃铁，通过增碳和烙炼工艺的 优化，得到铸态球墨铸铁，虽然制造成本大幅度降低，但硬度居中，只适用于于机械加工，但 耐热、耐磨性差，无法适合高溫工作环境。
[0003] 又比如申请号为乂N201110329105.8"，名称为"一种大断面球墨铸铁"的发明专 利，公开了 一种大断面球墨铸铁，属于铸铁冶金技术领域，该大断面球墨铸铁的质量百分比 为：(：：3.5%-3.7%，51:1.8%-1.9%，]\1。：0.1%-0.2%，口：0.045%-0.05%，5:0.01%- 0.015%，1?6:0.018%-0.02%，]\%:0.05%-0.055%，〇1:0.5%，余量为化^及不可避免的微 量元素。该大断面球墨铸铁虽然高初性、铁素体量和球化率均很高，但只适合各类高强度、 高冲击功机器模具的铸件，但耐热、耐磨性差，无法适合高溫工作环境，无法制成满轮增压 器的配件，使用局限性较大。同时现有的铸铁加工工艺复杂，制作成本很高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种改进的耐热铸钢及其制备方法，它可克服现有技术中 耐热铸钢的耐热、耐磨性差，无法适合高溫工作环境的一些不足。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是:一种耐热铸钢，其特征在于:所述的耐 热铸钢配方如下:各成分的质量百分比为:Cr:19-22.0%，Nb:0.8-1.2%，Si :1.3-1.9%，C: 0.2-0.4%，Mn:9.5-10.5. %，Ni:5-7%，P:0-0.045%，S:0.15-0.25%，V:0.5-0.8%，N: 0.1-0.3%，余量为化及不可避免的微量元素，上述各成分的质量百分比之和为100%。
[0006] -种耐热铸钢的制备方法，其特征在于:所述制备方法包括如下步骤:a、将耐热铸 钢的原料依次加入炉中进行融化，所述的耐热铸钢的原料为:合金钢、电解儘、微碳铭铁、妮 铁、儀、氮化儘、饥铁、娃铁、硫铁和增碳剂;b、待原料全部烙清后，进行第一次脱氧处理，根 据炉前分析结果，调整炉内化学成分直至达到标值;C、进行第二次脱氧处理和第一次镇静 除渣;d、升溫后进行第二次镇静除渣，最后测溫出钢，进行离屯、诱注。
[0007] 本发明的耐热铸钢所含的各成分质量百分比为：吐：19-22.0%，帅:0.8-1.2%， Si:1.3-1.9%，C:0.2-0.4%，Mn:9.5-10.5.%，Ni:5-7%，P:0-0.045%，S:0.15-0.25%，V: 0.5-0.8 %，N: 0.1-0.3 %，余量为Fe及不可避免的微量元素，该种铸铁室溫下Rm: >690MPa， Rpo.2: >350MPa，A: > 15 %。材料的耐磨、耐热性能较佳，适合在高溫环境下工作，工作溫度 可达到850-950°C。同时制造成本较低，易于推广和应用。
【具体实施方式】
[0008] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0009] 本发明所述的一种耐热铸钢，其与现有技术的区别在于:所述的耐热铸钢配方如 下：各成分的质量百分比为:灯：19-22.0%，师:0.8-1.2%，Si :1.3-1.9 %，C: 0.2-0.4%， Mn:9.5-10.5.%，Ni :5-7%，P:0-0.045%，S:0.15-0.25%，V:0.5-0.8%，N:0.1-0.3%，余 量为化及不可避免的微量元素，上述各成分的质量百分比之和为100%。
[0010] 进一步的，所述的耐热铸钢配方的各成分质量百分比为:Cr: 20.5%，Nb: 1.0%， Si:1.45%，C:0.3%，Mn:10.0%，Ni:6.0%，P:0.03%，S:0.2%，V:0.65%，N:0.2%，余量为 化及不可避免的微量元素，上述各成分的质量百分比之和为100%。
[0011] -种耐热铸钢的制备方法，其与现有技术的区别在于:所述制备方法包括如下步 骤:a、将耐热铸钢的原料依次加入炉中进行融化，所述的耐热铸钢的原料为:合金钢、电解 儘、微碳铭铁、妮铁、儀、氮化儘、饥铁、娃铁、硫铁和增碳剂;b、待原料全部烙清后，进行第一 次脱氧处理，根据炉前分析结果，调整炉内化学成分直至达到标值;C、进行第二次脱氧处理 和第一次镇静除渣;d、升溫后进行第二次镇静除渣，最后测溫出钢，进行离屯、诱注。
[0012] 进一步，a步骤中，所述的耐热铸钢的原料为质量百分比为：55-75%的合金钢、3- 7%的电解儘、10-15%的微碳铭铁、0.5-2%的饥铁、1-3%的娃铁、0.5-1 %的硫铁、0.5- 1.5 %的儀、5-8 %的氮化儘、1.5-4 %的妮铁和0-0.5 %的增碳剂，上述各成分的之和为 100%，所述的高碳高铭钢采用X5CrNil8-10钢，所述的增碳剂采用豫中铁合金出产的，增碳 剂的含碳量为99.5%。
[0013] 可选的，a步骤中，原料的加入时，先加入合金钢和微碳铭铁，然后加入饥铁等其他 材料，等上述原料基本烙化后加入剩余的娃铁，原料加入时的炉内溫度为1350-1400度;在 合金钢和微碳铭铁烙化1/3后，加入造渣材料，造渣材料覆盖钢液，所述的造渣材料加入量 占钢水总量的1%-1.5%，造渣材料由生石灰与奎石4:1混合而成，待上述合金钢和微碳铭 铁基本烙化后，加入其他剩余原材料，待钢水基本烙化完后，加入硫铁，其中硫铁的加入量 为650g。
[0014] b步骤中，待原料全部烙清后，钢液表面加入除渣剂覆盖，当炉内溫度达到1550- 1620度时加入娃铁，娃铁加入量占钢水总量的0.2%-0.5%，然后进行第一次脱氧，时间为 1-2分钟，脱氧过程中需要用除渣剂覆盖钢液表面，脱氧后取样进行炉前分析。当溫度达到 1580-1620度时加入占钢水总量的0.1 %的电解儘，1-1.5分钟后再加入娃铁，娃铁加入量占 钢水总量的0.4%-0.5%。
[0015] C步骤中，在钢液中加入占钢水总量0.1-0.15%的巧娃进行第二次脱氧，脱氧过程 中需要用除渣剂覆盖钢液表面，钢水升溫至1640-1680度时，使钢水静止1-2分钟，除去钢液 表面的浮渣；b步骤和C步骤中所述的除渣剂为高溫除渣剂，除渣剂的用量占钢水总量的 1%-3%。
[0016] d步骤中，钢液溫度降至1550-1620度时进行升溫，将钢水升溫至1640-1680度时， 使钢水静止1-2分钟，然后随时除去钢液表面的浮渣，直至达到1550-1610度的出炉溫度，然 后除去钢液表面的浮渣和除渣剂，保持炉内钢液的溫度，加入占钢水总量的0.2%的神奇牌 不诱钢精炼剂，并准备出钢。
[0017] d步骤中，离屯、诱铸时将铸棒放入快烙感应炉进行烙化，钢液坠入模溫为250-350 °C，转速为7(K)r/min的铸模内，经过转速调频器将转速调整到lOOOr/min，旋转2-3分钟后将 铸件从铸模里面取出。
[001引实施例1
[0019] 根据产品工艺出品率和钢料的化学成分，计算炉料的配比比例（按表1进行）。合金 加入量视具体成分要求进行调整。注意炉料必须干燥、干净，无杂质和模壳材料等。
[0020] 表1成分配比料表
[0021]
[0022] 首先对冷炉（炉子型号为：100蛇-1751(*)进行通电，开始通电3-4分钟内供给60% 的功率，待电流冲击稳定后，逐渐将功率增至最大值。（热炉：时间可缩短为2-3分钟）。加料 顺序:先加合金钢和微碳铭铁，随着炉料烙化，应不断捣动炉料下降，W防止搭桥。剩余炉料 在烙化过程中陆续加入，直到加完为止。并且金属液面始终要保持在烙剂层的覆盖下。不易 烙化、且烧损较小的合金料如妮铁、娃铁，可W在烙化初期加入。必要时在炉料烙化约1/3 后，加入造渣材料（生石灰：奎石= 4:1)造渣覆盖钢液，造渣材料加入量约占钢水总量的 1 % -1.5 %。待钢水基本烙化完后，加入硫铁。炉料全部烙清后，钢液表面加入除渣剂覆盖。 当溫度达到1600度左右时加入一定比例电解儘，约1.5分钟后再加入一定比例娃铁，脱氧 1.5分钟左右后渣取炉前样(脱氧过程用除渣剂覆盖）。根据炉前分析结果，调整化学成分， 直至达到配料单中目标值为止。加入0.1-0.15%的巧娃进行脱氧(注意整个脱氧过程要有 除渣剂覆盖）。钢水升溫到1650度左右时，停止电力使钢水静止约1.5分钟，渣子上浮除去浮 渣，注意整个过程要用除渣剂(Presico公司高溫除渣剂，用量占钢水总量的3.5%-5.0%) 覆盖。然后升溫。将钢水溫度升到1650度左右，停止电力使钢水静止约1.5分钟，随时除去浮 渣。直到出炉溫度，整个过程要用除渣剂覆盖。测量钢水溫度达到要求的出钢溫度后，除去 浮渣和钢液表面的除渣剂，将电炉电力调整至25-30%，W保持炉内钢液的溫度，加入占钢 水总量的0.2%的神奇牌不诱钢精炼剂，准备出钢。出钢成型的耐热铸钢具有如下机械性 能：室溫下Rm:>690MPa，化0.2:>3501?日，4:>15%;铸态硬度:皿。20-38;耐热、耐磨。具 有如下物理性能密度:7.8Kg/dm3烙点1380-1420°C，可在高溫环境下长时间工作而不变形， 同时造价较低。
[0023] 实施例2
[0024] 为了达到满轮增压器高溫下工作的性能要求，气流调节部件铸件金属材料由 1.4848Nb更改为本发明材料，采用烙模精密铸造成型。为了制得衬套类使用的金属材料，采 取了W下步骤：
[0025] 1)制模:采用事先制造好的模具，压制蜡模，经过修模、组树、蜡树清洗等工序得到 带有干净的带有蜡件的蜡树。
[0026] 2)制壳:在蜡树外面涂挂多层耐火材料组成的料将和莫来砂，制成具有一定强度 的模壳，经高溫蒸汽脱蜡，得到具有与毛巧形状相似的型腔的模壳。
[0027] 3)配比：55-75%的合金钢、3-7 %的电解儘、10-15 %的微碳铭铁、0.5-2 %的饥铁、 1-3%的娃铁、0.5-1 %的硫铁、0.5-1.5%的儀、5-8%的氮化儘、1.5-4%的妮铁和0-0.5% 的增碳剂。
[002引 4)烙炼工艺:首先对冷炉（炉子型号为：100Kg-175Kw)进行通电，开始通电3-4分钟 内供给60%的功率，待电流冲击稳定后，逐渐将功率增至最大值。（热炉：时间可缩短为2-3 分钟）。加料顺序:先加合金钢和微碳铭铁，随着炉料烙化，应不断捣动炉料下降，W防止搭 桥。剩余炉料在烙化过程中陆续加入，直到加完为止。并且金属液面始终要保持在烙剂层的 覆盖下。不易烙化、且烧损较小的合金料如妮铁、娃铁，可W在烙化初期加入。必要时在炉料 烙化约1 /3后，加入造渣材料(生石灰：奎石=4:1)造渣覆盖钢液，造渣材料加入量约占钢水 总量的1 %-1.5 %。待钢水基本烙化完后，加入硫铁。炉料全部烙清后，钢液表面加入除渣剂 覆盖。当溫度达到1600度左右时加入一定比例电解儘，约1.5分钟后再加入一定比例娃铁， 脱氧1.5分钟左右后渣取炉前样(脱氧过程用除渣剂覆盖）。根据炉前分析结果，调整化学成 分，直至达到配料单中目标值为止。加入0.1-0.15%的巧娃进行脱氧(注意整个脱氧过程要 有除渣剂覆盖）。钢水升溫到1650度左右时，停止电力使钢水静止约1.5分钟，渣子上浮除去 浮渣，注意整个过程要用除渣剂（Presico公司高溫除渣剂，用量占钢水总量的3.5%- 5.0 % )覆盖。然后升溫。将钢水溫度升到1650度左右，停止电力使钢水静止约1.5分钟，随时 除去浮渣。直到出炉溫度，整个过程要用除渣剂覆盖。测量钢水溫度达到要求的出钢溫度 后，除去浮渣和钢液表面的除渣剂，将电炉电力调整至25-30%，W保持炉内钢液的溫度，准 备出钢。
[0029] 5)诱注成型:将钢水诱入模壳中，冷却后得到附带诱冒口的铸棒，经过切割、打磨、 抛丸、喷砂等后处理，得到铸棒。该铸棒具有如下机械性能：室溫下Rm:>690M化，RpQ.2:> 350MPa，A: > 15 % ;铸态硬度:皿C: 20-38;耐热、耐磨。具有如下物理性能密度:7.8Kg/dm3; 烙点1380-1420°C，可在高溫环境下长时间工作而不变形，同时节省了成本。
[0030] 6)离屯、诱铸:将铸棒放入快烙感应炉进行烙化，钢液坠入模溫为250~350°C，转速 为70化/min的铸模内，经过转速调频器将转速调整到lOOOr/min，按照工艺要求旋转2~3分 钟后将铸件从铸模里面取出，运种工艺的优点是铸件致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，力学 性能高。
[0031] W上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明具体实施只局限于上述运些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可w做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明 的保护范围。
【主权项】
1. 一种耐热铸钢，其特征在于:所述的耐热铸钢配方如下:各成分的质量百分比为:Cr: 19-22·0%，Nb:0·8-1.2%，Si:1.3-1.9%，C :0.2-0.4%，Mn:9.5-10.5.%，Ni:5-7%，P:0-0.045%， S:0.15-0.25%，V:0.5-0.8%，N:0.1-0.3%，余量为Fe及不可避免的微量元素，上述各成分的 质量百分比之和为100%。2. 根据权利要求1所述的一种耐热铸钢，其特征在于:所述的耐热铸钢配方的各成分质 量百分比为：Cr:20.5%，Nb:1.0%，Si :1.45%，C:0.3%，Mn:10.0%，Ni:6.0%，P :0.03%，S:0.2%， V: 0.65%，N: 0.2%，余量为Fe及不可避免的微量元素，上述各成分的质量百分比之和为100%。3. -种耐热铸钢的制备方法，其特征在于:所述制备方法包括如下步骤:a、将耐热铸钢 的原料依次加入炉中进行融化，所述的耐热铸钢的原料为:合金钢、电解锰、微碳铬铁、铌 铁、镍、氮化锰、钒铁、硅铁、硫铁和增碳剂;b、待原料全部熔清后，进行第一次脱氧处理，根 据炉前分析结果，调整炉内化学成分直至达到标值;c、进行第二次脱氧处理和第一次镇静 除渣;d、升温后进行第二次镇静除渣，最后测温出钢，进行离心浇注。4. 根据权利要求3所述的一种耐热铸钢的制备方法，其特征在于:a步骤中，所述的耐热 铸钢的原料为质量百分比为:55-75%的合金钢、3-7%的电解锰、10-15%的微碳铬铁、0.5-2% 的钒铁、1-3%的硅铁、0.5-1%的硫铁、0.5-1.5%的镍、5-8%的氮化锰、1.5-4%的铌铁和0-0.5% 的增碳剂，上述各成分的之和为100%，所述的高碳高铬钢采用X5CrNil8-10钢，所述的增碳 剂采用豫中铁合金出产的，增碳剂的含碳量为99.5%。5. 根据权利要求3所述的一种耐热铸钢的制备方法，其特征在于:a步骤中，原料的加入 时，先加入合金钢和微碳络铁，然后加入1凡铁等其他材料，等上述原料基本恪化后加入剩余 的硅铁，原料加入时的炉内温度为1350-1400度;在合金钢和微碳铬铁熔化1/3后，加入造渣 材料，造渣材料覆盖钢液，所述的造渣材料加入量占钢水总量的1%_1.5%，造渣材料由生石 灰与莹石4:1混合而成，待上述合金钢和微碳铬铁基本熔化后，加入其他剩余原材料，待钢 水基本恪化完后，加入硫铁，其中硫铁的加入量为650g。6. 根据权利要求3所述的一种耐热铸钢的制备方法，其特征在于:b步骤中，待原料全部 熔清后，钢液表面加入除渣剂覆盖，当炉内温度达到1550-1620度时加入硅铁，硅铁加入量 占钢水总量的0.2%-0.5%，然后进行第一次脱氧，时间为1-2分钟，脱氧过程中需要用除渣剂 覆盖钢液表面，脱氧后取样进行炉前分析。7. 根据权利要求6所述的一种耐热铸钢的制备方法，其特征在于：当温度达到1580-1620度时加入占钢水总量的0.1%的电解锰，1-1.5分钟后再加入硅铁，硅铁加入量占钢水 总量的〇. 4%-0.5%。8. 根据权利要求3所述的一种耐热铸钢的制备方法，其特征在于:c步骤中，在钢液中加 入占钢水总量〇. 1-0.15%的钙硅进行第二次脱氧，脱氧过程中需要用除渣剂覆盖钢液表面， 钢水升温至1640-1680度时，使钢水静止1-2分钟，除去钢液表面的浮渣;b步骤和c步骤中所 述的除渣剂为高温除渣剂，除渣剂的用量占钢水总量的1%-3%。9. 根据权利要求3所述的一种耐热铸钢的制备方法，其特征在于:d步骤中，钢液温度降 至1550-1620度时进行升温，将钢水升温至1640-1680度时，使钢水静止1-2分钟，然后随时 除去钢液表面的浮渣，直至达到1550-1610度的出炉温度，然后除去钢液表面的浮渣和除渣 剂，保持炉内钢液的温度，加入占钢水总量的〇. 2%的神奇牌不锈钢精炼剂，并准备出钢。10. 根据权利要求3所述的一种耐热铸钢的制备方法，其特征在于:d步骤中，离心浇铸 时将铸棒放入快熔感应炉进行熔化，钢液坠入模温为250-350°C，转速为700r/min的铸模 内，经过转速调频器将转速调整到l〇〇〇r/min，旋转2-3分钟后将铸件从铸模里面取出。
【文档编号】C22C33/06GK106048461SQ201610651333
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月10日 公开号201610651333.X, CN 106048461 A, CN 106048461A, CN 201610651333, CN-A-106048461, CN106048461 A, CN106048461A, CN201610651333, CN201610651333.X
【发明人】柯胜茂, 王战红, 王军伟, 董会科, 谢明明
【申请人】上海华培动力科技有限公司