[发明专利]国产23MnCrNiMo54钢制造方法及其在C级大规格矿用圆环链上的应用

说明书

国产23MnCrNiMo54钢制造方法及其在C级大规格矿用圆环链上的应用，属于国产23MnCrNiMo54钢技术领域。对国产23MnCrNiMo54钢原材料采用1150℃×6h扩散退火+880℃×15min淬火+700℃×10h高温回火的热处理方案可消除组织不均匀造成的不利影响，对中频感应加热实际工况下Φ30×108mm大规格C级矿用圆环链采用900℃×15min+5％浓度盐水淬火+400℃～600℃差温回火，使其肩顶部回火温度不高于400℃，直部回火温度不高于600℃，可获得足够高的强度和良好的塑性，在此方案下进行热处理后的圆环链性能测试结果均超过国家圆环链性能标准要求。

技术领域

本发明属于国产23MnCrNiMo54钢技术领域，涉及大规格C级矿用圆环链的优化制备及单环修复工艺。

背景技术

矿用圆环链是煤矿井下工作面刮板输送机、滚筒采煤机和巷道掘进机的一个重要传动部件，有承载能力大、传动效率高的特性，它由多个单环相互连接，链环长度达几百米。但井下设备维修的操作空间狭窄，无法使用更换链条的起重设备，矿用圆环链在使用过程中一旦发生期望寿命之内的突然断裂，将对采煤生产产生严重影响，对于制造圆环链的钢材以及圆环链的生产工艺都提出了高层次的要求，即产品的均一性。

矿用圆环链的服役条件比较恶劣，一方面承载的载荷具有拉伸、交变以及冲击的特征，另一方面还经受磨损及腐蚀的作用。矿用圆环链的质量主要由钢材的质量以及圆环链的生产工艺、装备水平决定，目前具有较高强度和合理韧性的由23MnCrNiMo54钢制作的C级链条占据市场主流。圆环链规格的提高，对链条的生产技术、装备以及原材料提出新的要求，国内目前能够生产Φ30mm×108mm规格以上链条的厂家很少，如张家口煤矿机械制造有限公司、宁夏金牛集团、山西煤矿机械制造有限公司等，但这些企业多采用从德国、瑞典、日本进口的大规格圆环链生产装备。国产钢材难以与从国外进口的自动化水平较高的先进圆环链生产设备相适应，也很难与高质量的进口钢材相竞争。国产23MnCrNiMo54钢在进行C级圆环链生产时问题很多，特别是批量供应时，钢内在质量、组织的不均匀性，致使圆环链生产过程中返工量增加，降低生产效率，生产设备能力不能充分发挥，如退火后硬度不均匀会影响闪光对焊，造成焊缝在预拉伸时开裂，甚至有时由于剪切断面问题造成机器热编不能顺利进行。由此可见，在矿用圆环链生产装备水平得到显著提升的同时，制造高性能级别大规格矿用圆环链的关键在于所用钢材的类型及质量。

发明内容

为了提高国产矿用圆环链用钢的综合性能，本发明利用均匀化退火，选择合适的退火、淬火和回火等热处理方案调整原料国产23MnNiCrMo54钢及其圆环链制造过程，以改善国产圆环链用钢的显微组织结构，降低圆环链的成分组织不均匀性和元素偏析，使产品性能有所提升。

本发明的技术方案：

国产23MnCrNiMo54钢制造方法，对国产23MnCrNiMo54钢原材料采用1150℃下扩散退火6h、880℃下淬火15min、700℃下高温回火10h的热处理方案，来消除组织不均匀造成的不利影响。

国产23MnCrNiMo54钢在C级大规格矿用圆环链上的应用，对中频感应加热实际工况下Φ30×108mm大规格C级矿用圆环链，采用在900℃下5％质量浓度盐水中淬火15min、差温回火的工艺，差温回火中圆环链肩顶部回火温度不高于400℃，直部回火温度不高于600℃，获得足够高的强度和良好的塑性。

所述的盐为氯化钠。

上述矿用圆环链的热处理工艺设计过程包括如下步骤：

步骤一、对圆环链用国产23MnNiCrMo54钢和日本进口钢进行钢组织与性能研究，分析造成二者性能差异主要因素。

步骤二、分析退火处理、淬火处理和及不同温度、时间的回火工艺对圆环链用国产23MnNiCrMo54钢原材料组织及性能的影响，并确定合理工艺参数。