[发明专利]一种高锰钢复合变质剂

说明书

技术领域

本发明属于冶炼领域，尤涉及一种高锰钢复合变质剂。

背景技术

锰钢导热率低，凝固范围宽，在凝固过程中树枝晶生成粗大。同时，大量的碳化物析出在晶粒周围显网状分布。这导致在随后的热处理过程中需要较高的奥氏体化温度和较长的保温时间才能溶解这些碳化物。但这又会导致晶粒进一步粗大，从而影响高锰钢的使用寿命。我国在70年代后期开始采用稀土硅铁作为变质剂对锰钢进行变质处理，这类变质剂单纯依赖稀土，虽然能够改善铸态碳化物的分布，但碳化物在基体中分布不均匀。同时，稀土变质剂对于晶粒大小影响也不明显。

专利文献（ ZL200710100782.6）公开了一种用于奥锰钢的新型复合变质剂，包括稀土合金、钛铁、硅钙和铝，用量分别为含Re占钢液重量0.20％～0.25％的稀土合金、钛占钢液重量0.02％～0.03％的钛铁、占钢液重量0.20％～0.25％的硅钙和占钢液重量0.15％～0.20％的铝；炉内处理是在调整钢液成份的合金化阶段加入，加入时间是在加入锰铁对钢液的锰含量进行微调之后，向熔池中加入1/3的稀土合金，出钢前加入铝；炉外处理是在钢包中加入硅钙、2/3的稀土合金和钛铁。采用Re-Ca-Ti-Al多元素复合变质剂，钢液变质过程的有效时间延长，变质效果好。该发明能够有效的改善铸态碳化物的分布，也有部分控制晶粒尺寸的作用，但不能有效地细化晶粒，因此这类变质剂对于高锰钢铸件的寿命提高有限。

发明内容

本发明目的是研制一种高锰钢复合变质剂，能够将高锰钢晶粒度提高2～5个等级，将铸态碳化物提高1个等级，从而提高高锰钢铸件的使用寿命。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下： 一种高锰钢复合变质剂，其特征在于所述复合变质剂包括钒渣、CrN、钛铁、稀土硅铁、铝、细块状B、粉末状Nb，用量分别为含V占钢液重量0.2%的钒渣、含N占钢液重量0.07%的CrN、含Ti占钢液重量0.1%的钛铁、含Re占钢液重量0.02%的稀土硅铁、占钢液重量0.08％的铝、占钢液重量0.002~0.003％的B、占钢液重量0.03％的Nb。

上述变质剂，其中的Ti可以细化铸态组织，防止脆裂,并能抵消磷的危害。

上述变质剂，其中的V可以细化晶粒，并提供锰钢的屈服强度。

上述变质剂，其中的Nb可以细化晶粒， 并减少组织中网状碳化物。既可以提高锰钢的强度,也可以提高锰钢的韧性。

上述变质剂，其中的Re作为有效的变质剂，可以改变碳化物的形态，净化晶界。

上述变质剂，其中的B的微量加入，对于晶粒细化的效果十分明显，并能够增加锰钢的淬透性。

上述变质剂，其中的N的微量存在可以增加锰钢的硬化作用。

上述变质剂，其中的Al随着温度的降低会增加锰钢的延展性。

本发明的使用方法如下： 

步骤1：钢液温度达到1600℃时准备出钢；

步骤2：钢水充分脱氧后，将钢液倒入底部装有本发明的钢包中；

步骤3：待钢液充满钢包后，向钢包中撒一层干燥的珍珠岩粉，静置3~5分钟，测温,待钢液温度在1420~1440℃时进行浇注。

在出钢前加入本发明后，能够将高锰钢晶粒度提高2～5个等级，将铸态碳化物提高1个等级，从而提高高锰钢铸件的使用寿命。经过高锰钢铸造企业进行的试验, 鄂板和轧臼壁铸件的使用寿命均提高了1~1.5倍，大大减少了材料的损耗和浪费。该变质剂核算到单位吨位的钢水中的成本约为600人民币每吨。考虑到回炉料的遗传性，后续的加入量会略有减少。同时，由于变质剂的加入，碳化物的形态和分布比较好，减少了奥氏体化的保温时间，减少了电费。最重要的是同样的产品，使用寿命增加至少1倍，大大减少了材料的损耗。

附图说明

图1未加高锰钢复合变质剂前GNT铸件晶粒度金相组织图。

图2未加高锰钢复合变质剂前GNT 铸件碳化物金相组织图。

图3未加高锰钢复合变质剂前HJ铸件晶粒度金相组织图。

图4未加高锰钢复合变质剂前HJ铸件碳化物金相组织图。

图5加入高锰钢复合变质剂后GNT铸件晶粒度金相组织图。

图6加入高锰钢复合变质剂后GNT铸件碳化物金相组织图。

图7加入高锰钢复合变质剂后HJ铸件晶粒度金相组织图。

图8加入高锰钢复合变质剂后HJ铸件碳化物金相组织图。

具体实施方式

以下以本发明的5个实施例（如表1所示），进一步说明本发明的优异性能。

表1：