[发明专利]一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺

说明书

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体来说涉及一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺。其组成按重量百分数计为C：1.00～1.10％、Si：0.30～0.55％、Mn：1.05～1.15％、P≤0.025％、S≤0.035％、Cr：0.65～0.75％、Al：0.015～0.030％、Ti：0.010～0.025％、N：60～100ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过适当提高碳含量，添加一定量的Al、Ti、N等元素微合金化，设计工艺参数，达到细化晶粒、固溶强化目的，冶炼的磨球钢化学成分均匀、纯净度高，晶粒细小，有效提高了钢的耐磨性、硬度、韧性等技术指标，完全满足高端磨球钢用户的使用要求。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体来说涉及一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺。

背景技术

磨球用钢是制作磨球钢球的原料，磨球钢球是球磨机中最常用的研磨体，广泛应用于矿山、电力、陶瓷、冶金机械、水泥建材、化工能源等领域，是研磨行业的各类易磨损件中消耗量最大的一种材料，由于磨球钢的工作状态为随着球磨机的转动，磨球随筒体内壁作圆曲线运动，此间产生滑动和滚动研碎物料，磨球被提升到一定高度后，磨球脱离转动的筒体，呈抛物线跌落到达底部时，球与球、球与物料或衬板发生冲击，通过巨大的冲击功来粉碎和碾碎物料，在使用过程中磨球将受到了反复冲击和物料挤压作用，因此，磨球钢用户对球磨机磨球用钢的质量要求非常苛刻，要求原材料必须具有较高的纯净度和均匀性、高的耐磨性、高的硬度和良好的表面质量等特性。

近年来，随着国内外矿山、建筑、冶金和水泥等行业的迅速发展，国内外磨球用钢的需求量越来越大，磨球成本低，磨耗低，破碎率低，磨矿效率高是用户衡量磨球用钢的关键指标，因此，如何设计其化学成分，并配备合理的冶炼工艺参数，在低成本的条件下，冶炼出硬度高、耐磨性好、韧性好、合金元素用量少、工艺简单、成本低廉，符合用户最终要求的的磨球用钢材料，是目前磨球用钢的相关生产厂家所遇到的共同难题。

目前，授权公告号为CN103228807B的中国发明专利公开了一种耐磨钢，其碳含量低、合金元素含量高，钢的硬度和强度较低，生产成本较高；授权公告号为CN108315645B的中国发明专利公开了一种耐磨钢及其生产工艺，其贵重合金W、V含量较高，生产成本高。授权公告号为CN201210219595.0的中国发明专利公开了一种高碳低合金耐磨球用钢及其生产工艺中，提出了高碳低合金耐磨球用钢，化学成分重量百分比(wt％)为：C 0.95.1.05％，Si0.15.0.35％，Mn 1.00.1.20％,Cr 0.45.0.65％，AL 0.020.0.045％，Ni≤0.25％，Mo≤0.25％，S≤0.025％，P≤0.025％，Cu≤0.25％，余为Fe。其中通过成分的优选后，可以达到优异的耐磨和耐冲击性能。但其中的C含量仅能选择0.95.1.05％范围，Cr仅能选择在0.45.0.65％范围，如果想通过进一步提高碳、铬含量来提高材料的耐磨、硬度等技术指标，则会导致产生较严重的铸坯偏析，同时碳含量高时铸坯较硬，矫直及拉坯时容易产生表面裂纹等缺陷，会降低磨球的耐磨性，耐冲击性能等技术指标，使其使用寿命下降，且在其中并未研究耐磨钢球的淬火工艺以及淬火后表面硬度均匀等性能。因此，如何进一步提高高碳低合金用钢的耐磨和耐冲击性能，还能通过对淬火工艺的控制，得到硬度高且均匀，耐磨性好、韧性好的耐磨钢，是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对以上技术难题，通过设计合理的化学成分、选择合理的工艺参数，提供一种含氮高碳磨球用钢及其低成本冶炼工艺，能够确保其化学成分均匀、纯净度高，且工艺简单、成本低廉、晶粒细小、合金元素用量少，制得的磨球硬度高、耐磨性好、韧性好，完全满足用户的使用要求。

为了实现上述目的，本发明所涉及的一种含氮高碳磨球用钢，其化学成份按重量百分数计为[C]：1.00～1.10％、[Si]：0.30～0.55％、[Mn]：1.05～1.15％、[P]≤0.025％、[S]≤0.035％、[Cr]：0.65～0.75％、[Al]：0.015～0.030％、[Ti]：0.010～0.025％、[N]：60～100ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。