一種礦用大規格、高強度鏈條鋼及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種礦用大規格、高強度鏈條鋼，該鏈條鋼的化學成分按質量百分比計為C：0.19～0.24%，Si：≤0.25%，Mn：0.8～1.0%，P：≤0.013%，S：≤0.010%，Cr：0.40～0.60%，Mo：0.70～0.80%，Ni：0.9～1.10%，Cu：≤0.25%，Al：0.02～0.05%，V：0.08～0.13%，N：≤?0.014%，余量為Fe?及不可避免的雜質元素；鏈條鋼的直徑為40～100mm，屈服強度≥980MPa，抗拉強度為≥1180MPa，延伸率≥13%，斷面收縮率≥50%，室溫夏比沖擊功>100J。該鏈條鋼同時實現了大規格、尺寸精度高、閃光焊接性能優異。

【技術實現步驟摘要】
一種礦用大規格、高強度鏈條鋼及其制備方法
本專利技術屬于特種鋼冶煉領域，具體涉及一種礦用高強度鏈條鋼及其制備方法。
技術介紹
礦用圓環鏈是煤礦井下機械化采煤的主要設備，主要作為刮板輸送機、刮板轉載機、采煤機和刨煤機上的傳動鏈，工作環境多在潮濕、腐蝕性物質多的地下，因此，要求具有強度高、韌性好、抗疲勞、耐磨損等性能。另外，礦用鏈條的制造必須通過焊接工藝制造鏈環，鏈環的焊接性能又取決于鋼材的碳當量（Cq）的高低，同時，礦用鏈條的制造工藝是采用焊接后+熱處理來實現鏈條的力學性能的，閃光焊接是對原材料進行重熔和重結晶過程，受高溫與氧化的共同作用，焊縫的化學成分相對母材將發生改變，焊接縫兩側會形成熱影響區，因此焊縫將成為鏈條最薄弱的環節。通常，要求礦用高強度鏈條鋼的屈服強度≥980MPa，抗拉強度在≥1180MPa，延伸率≥10%，常溫下的夏比沖擊功≥40J。然而，隨著強力采煤技術的發展，采煤工作面單位產量增大，刮板輸送機等設備向重型、大規格方向發展，與之配套的鏈條也需要強度更高的大規格型號。加上各煤機廠自動化程度提高，對鋼材尺寸精度也同樣提出了更高的要求。基于前述發展現狀，必須開發更大直徑、更高尺寸精度的礦用高強度鏈條鋼，以滿足市場需求。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種礦用高強度鏈條鋼，其直徑在40～100mm范圍，同時具備優良的閃光可焊性，使下游制造的鏈環完全滿足礦用要求。本專利技術所要解決的另一技術問題是針對上述現有技術現狀提供一種制造上述礦用大規格、高強度鏈條鋼的制造方法。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案為，一種礦用大規格、高強度鏈條鋼，該鏈條鋼的化學成分按質量百分比計為C：0.19～0.24%，Si：≤0.25%，Mn：0.8～1.0%，P：≤0.013%，S：≤0.010%，Cr：0.40～0.60%，Mo：0.70～0.80%，Ni：0.9～1.10%，Cu：≤0.25%，Al：0.02～0.05%，V：0.08～0.13%，N：≤0.014%，余量為Fe及不可避免的雜質元素；鏈條鋼的直徑為40～100mm，屈服強度≥980MPa，抗拉強度為≥1180MPa，延伸率≥13%，斷面收縮率≥50%，室溫夏比沖擊功>100J。進一步地，該鏈條鋼的化學成分按質量百分比計為C：0.19～0.24%，Si：≤0.25%，Mn：0.9～0.95%，P：≤0.013%，S：≤0.010%，Cr：0.45～0.50%，Mo：0.75～0.80%，Ni：0.95～1.0%，Cu：≤0.25%，Al：0.025～0.03%，V：0.08～0.09%，N：≤0.014%，余量為Fe及不可避免的雜質元素；鏈條鋼的直徑為40～100mm，屈服強度≥1120MPa，抗拉強度為≥1180MPa，延伸率≥13%，斷面收縮率≥50%，室溫夏比沖擊功>100J。本專利技術礦用大規格、高強度鏈條鋼的化學成分是這樣確定的:C：是確保鋼材強度所必須的元素，提高鋼中的碳含量將增加鋼的非平衡組織轉變能力，從而提高鋼的強度。但過高的C含量對鋼的延性、韌性不利并顯著增加材料的碳當量，不利于鋼材的焊接性能。為了保證鏈條鋼的塑性、韌性、切削性和焊接性，碳含量不宜高。本專利技術控制碳含量為0.19～0.24%。Si：是鋼中的脫氧元素，并以固溶強化形式提高鋼的強度。Si含量低于0.10%時，脫氧效果較差，Si含量較高時會增加鋼的脆性，并降低閃光焊接的可焊性和焊縫的性能。本專利技術Si是作為殘余元素的形式存在的，其含量控制為≤0.25%。Mn：是提高鋼淬透性的元素，并起固溶強化作用以彌補鋼中因C含量降低而引起的強度損失。當鋼中Mn含量低于0.8%時，無法充分發揮強度確保的作用，但當Mn含量過高時則會增加其碳當量從而損壞焊接性能。本專利技術Mn含量控制為0.8～1.0%。Ni：是非碳化物形成元素，Ni以固溶形式存在于鋼中，與Cr配合使用時，可顯著提高鋼的淬透性。Ni降低共析點的含C量，增加珠光體的體積分數，有利于提高強度。Ni降低Ar3轉變溫度，使鐵素體晶粒變細，同時，可使珠光體片間距減小，有利于韌性的提高。由碳當量公式可知，Ni的系數較小，對焊接性能的害處較小，為保證焊縫處性能，本專利技術將其含量控制在0.9～1.10%，有利于達到最優的性價比。Cr：是中等碳化物形成元素，加熱時溶入奧氏體的Cr強烈提高淬透性。鋼中的Cr，一部分置換鐵形成合金滲碳體，提高穩定性；一部分溶入鐵素體中，起固溶強化作用，提高鐵素體的強度和硬度，但Cr含量過高時，則將降低材料的韌性并且顯著增加碳當量從而降低鏈條鋼的閃光焊接性能，本專利技術將其含量控制在0.40～0.60%。Mo：存在于鋼的固溶體和碳化物中，有固溶強化作用，能改善鋼的淬透性和回火穩定性，還能細化晶粒，改善碳化物不均勻性，從而提高鋼的強度和韌性。Mo對珠光體轉變有顯著的推遲作用，而對貝氏體轉變影響較小，因而在相當大的冷卻速度范圍內可獲得全部是貝氏體的組織。但添加過多會顯著提高材料的碳當量從而不利于鏈條鋼的閃光焊接性能。另外，Mo也是貴重金屬，含量過高會增加成本。本專利技術中Mo的含量控制在0.70～0.80%。Cu：可提高鋼材的淬透性和耐腐蝕性能，降低鋼材的氫致裂紋敏感性。但過高的Cu含量不利于鋼材的焊接性能，而且也易產生銅脆現象，惡化鋼材的表面性能，本專利技術Cu是以殘余元素的形式存在的，其含量控制在≤0.25%。V：是使V(C，N)析出的元素，能以彌散析出的形式顯著提高鋼的強度。但若添加量過高，則將降低鋼的韌性和焊接性能。本專利技術控制其含量在0.08～0.13%。Al：主要作用是固氮和脫氧，Al與N結合形成的AlN可以有效地細化晶粒，但含量過高會損害鋼的韌性，本專利技術控制其含量在0.02～0.05%。S、P：為鋼中的有害雜質元素，易形成偏析、夾雜等缺陷。作為雜質元素會給鋼材的韌性（特別是心部的韌性）和閃光焊接熱影響區的韌性帶來不利的影響，應盡量地減少其含量。本專利技術控制P≤0.013%，S：≤0.010%。本專利技術解決另一技術問題的技術方案為，一種制造上述礦用大規格、高強度鏈條鋼的方法，工藝步驟如下：首先將冶煉原料依次經KR鐵水預處理、電爐或轉爐冶煉、LF精煉、VD或RH精煉和連鑄，得到滿足化學成分要求、規格為300×340mm2～390×510mm2的鑄坯；將鑄坯放入緩冷坑，緩冷48小時以上，出坑；然后將鑄坯加熱至1150～1240℃，保溫3～4小時，出爐；經高壓水除鱗后進行粗軋，粗軋工藝為先在往復式軋機上進行軋制：開軋溫度1100～1150℃、軋制總道次數10～15道次、單道次最大壓下量60mm，然后再轉至平立交替式連軋軋機，經2～4道次軋制開坯成140×140mm2～200×200mm2的方坯，軋制壓縮比大于4.9；粗軋完成后將得到的方坯放入緩冷坑緩冷，下坑溫度≥450℃，緩冷時間≥48h；之后將方坯二次加熱至1180～1220℃，保溫2～3小時，出爐；經高壓水除鱗后進行精軋，精軋工藝：開軋溫度1000～1100℃、終軋溫度800～900℃、軋制壓縮比大于8，軋成成品圓鋼；將成品圓鋼堆冷，堆冷后進行退火處理，退火工藝為對圓鋼進行加熱并在高溫轉變區690℃停留10小時以上，然后以不高于30℃/h的冷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種礦用大規格、高強度鏈條鋼，其特征在于：該鏈條鋼的化學成分按質量百分比計為C：0.19～0.24%，Si：≤0.25%，Mn：0.8～1.0%，P：≤0.013%，S：≤0.010%，Cr：0.40～0.60%，Mo：0.70～0.80%，Ni：0.9～1.10%，Cu：≤0.25%，Al：0.02～0.05%，V：0.08～0.13%，N：≤?0.014%，余量為Fe?及不可避免的雜質元素；鏈條鋼的直徑為40～100mm，屈服強度≥980MPa，抗拉強度為≥1180MPa，延伸率≥13%，斷面收縮率≥50%，室溫夏比沖擊功>100J。

【技術特征摘要】
1.一種礦用大規格、高強度鏈條鋼的制備方法，其特征在于：該鏈條鋼的化學成分按質量百分比計為C：0.19～0.24%，Si：≤0.25%，Mn：0.8～1.0%，P：≤0.013%，S：≤0.010%，Cr：0.40～0.60%，Mo：0.70～0.80%，Ni：0.9～1.10%，Cu：≤0.25%，Al：0.02～0.05%，V：0.08～0.13%，N：≤0.014%，余量為Fe及不可避免的雜質元素；鏈條鋼的直徑為40～100mm，屈服強度≥980MPa，抗拉強度為≥1180MPa，延伸率≥13%，斷面收縮率≥50%，室溫夏比沖擊功>100J；工藝步驟如下：首先將冶煉原料依次經KR鐵水預處理、電爐或轉爐冶煉、LF精煉、VD或RH精煉和連鑄，得到滿足化學成分要求、規格為300×340mm2～390×510mm2的鑄坯；將鑄坯放入緩冷坑，緩冷48小時以上，出坑；然后將鑄坯加熱至1150～1240℃，保溫3～4小時，出爐；經高壓水除鱗后進行粗軋，粗軋工藝為先在往復式軋機上進行軋制：開軋溫度1100～1150℃、軋制總道次數10～15道次、單道次最大壓下量60mm，然后再轉至平立交替式連軋軋機，經2～4道次軋制開坯成140×140mm2～200×200mm2的方坯，軋制壓縮比大于4.9；粗軋完成后將得到的方坯放入緩冷坑緩冷，下坑溫度≥450℃，緩冷時間≥48h；之后將方坯二次加熱至1180～1220℃，保溫2～3小時，出爐；經高壓水除鱗后進行精軋，精軋工藝：開軋溫度1000～1100℃、終軋溫度800～900℃、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鮑雪君，曾海霞，張劍鋒，左錦中，劉學文，樊啟航，李少云，余蘋，
申請(專利權)人：江陰興澄特種鋼鐵有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32