[发明专利]一种超高强度铸钢及其制备方法和焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸钢及其制备方法和焊接工艺，尤其涉及一种超高强度铸钢及其制备方法和焊接工艺。

背景技术

目前，煤矿行业用液压支架上柱窝类、连接头类、导轨等一些零部件都采用铸钢件。由于支架在工作时要承受来自顶板的垂直压力以及大量煤、石下落引起的交变冲击载荷，因此，要求柱窝类铸钢件要具有较好的综合机械性能和很好的焊接性能。

随着市场的需要，煤机行业都在大力发展高端的大采高液压支架，由于综采工作面高，支护强度要求也相应地大大提高，这就需要结构件采用大量的高强度钢板，液压支架用钢的强度级别已由50kg、60kg发展到100kg、110kg，甚至到120kg级。

结构件的钢板强度提高，柱窝类铸钢件的强度也要与之相匹配，现有的两种常用材质ZG27SiMn和ZG30Cr06的屈服强度、抗拉强度均较低R_eL、R_m＜1000MPa，已不能满足产品对材料力学性能的要求。

故需要重新开发新型的高强度铸钢材料，其力学性能主要是要求抗拉强度R_m＞1000MPa。经查询国内外相关国家标准及同行业铸钢规范资料，比较接近上述性能的低合金高强度钢有锻钢AISI8620(美国钢铁学会标准AISIA29/A29M-2005)，但由于其C和Cr元素含量较低，故其强度不高，而且由于铸钢的性能要比同样成分的锻钢差，故其不能满足使用性能的需要，在其基础上仍需进一步提高。

发明内容

本发明针对现有铸钢强度较低的不足，提供一种超高强度铸钢及其制备方法和焊接工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种牌号为ZG22CrNiMoRe的超高强度铸钢的化学成分重量百分比为：C 0.20％～0.25％，Si 0.6％～0.9％，Mn 0.3％～0.6％，Cr 0.9％～1.2％，Mo 0.15％～0.25％，Ni 0.9％～1.2％，Ti 0.02％～0.04％，稀土元素Re_残留 0.01％～0.02％，Al_残留 0.03～0.05％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述稀土元素Re是以稀土硅铁合金的形式加入的，所述稀土硅铁合金牌号为FeSiRe23、FeSiRe26、FeSiRe29、FeSiRe32-A、FeSiRe32-B、FeSiRe35-A或者FeSiRe35-B，其中，Re为主要包含铈、镧和钇的混合物。

本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种超高强度铸钢的制备方法包括以下步骤：

步骤10：按上述超高强度铸钢的化学成分中除稀土元素和铝元素外的各化学成分配比投料，进行熔炼和除渣处理；

步骤20：钢水出炉前在浇包底部加入终脱氧剂Al和混合稀土元素，搅拌均匀，然后钢水出炉，在浇包内再次静置捞渣，最后浇注形成工件；

步骤30：采用依次退火、正火和调质的工艺过程对工件进行热处理。

进一步，所述步骤10包括：首先，用废钢和废铁进行配料后并进行熔炼，熔炼温度为1550℃～1580℃；接着，待废钢和废铁完全熔化后，再加入铬铁合金、钼铁合金和电解镍板，并在出炉前7min～10min，进行排渣处理；接着，再加入硅铁合金和锰铁合金，并在出炉前2min～3min，加入钛铁合金，而后出炉。

进一步，所述步骤10中混合稀土元素为稀土硅铁合金，所述稀土硅铁合金牌号为FeSiRe23、FeSiRe26、FeSiRe29、FeSiRe32-A、FeSiRe32-B、FeSiRe35-A或者FeSiRe35-B，其中，Re为主要包含铈、镧和钇的混合物。

进一步，所述步骤20中出炉后的钢水的温度为1630℃～1660℃。

进一步，所述步骤20中终脱氧剂Al的加入量占钢水重量的0.08～0.12％，所述混合稀土元素的加入量占钢水重量的0.15％～0.2％。

进一步，所述步骤20包括：首先，在浇包底部放入终脱氧剂Al和稀土硅铁合金，搅拌均匀，然后钢水出炉，所述稀土硅铁合金块状尺寸要小于5mm，所述稀土硅铁合金在加入前进行1h～2h的烘烤；接着，将出炉后的钢水转移至浇包内，待钢水在浇包中静置1分钟～3分钟后捞渣，再在1570℃～1600℃进行浇注形成工件。

进一步，所述步骤30包括：

退火处理的过程是在890℃～910℃下保温200min，当炉内温度降到500℃时拉出自然冷却；