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一种无镍高强度矿用圆环链 钢及其生产方法

阅读：891发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种无镍高强度矿用圆环链钢及其生产方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种无镍高强度矿用圆环链钢及其生产方法。无镍高强度矿用圆环链钢化学成分组成及其质量百分含量为：C 0.26～0.32%，Si 0.81～1.5%，Mn 1.1～1.6%，Cr 0.6～1.2%，Mo 0.5～0.8%，Al 0.02～0.05%，P＜0.015%，S＜0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序；连铸及冷却工序中，铸坯 600～650℃时堆垛缓冷，冷却时间≥12小时；轧制工序是将铸坯轧成Φ26~55mm的棒材；热处理工序是将棒材在670~690℃ 退火 8~10小时，然后将棒材加热至850～900℃，再空冷或风冷。在保证力学性能的前提下，大幅降低了生产成本。，下面是一种无镍高强度矿用圆环链钢及其生产方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无镍高强度矿用圆环链钢，其特征在于，所述圆环链钢化学成分组成及其质量百分含量为：C 0.26～0.32%，Si 0.81～1.5%，Mn 1.1～1.6%，Cr 0.6～1.2%，Mo 0.5～
0.8%，Al 0.02～0.05%，P＜0.015%，S＜0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种无镍高强度矿用圆环链钢，其特征在于，所述圆环链钢为Φ26～55mm的棒材。
3.根据权利要求2所述的一种无镍高强度矿用圆环链钢，其特征在于，所述圆环链钢的力学性能：屈服强度985MPa～1043MPa，抗拉强度1193MPa～1328MPa，延伸率11～14%，断面收缩率52～58%；冲击吸收功43～72 J。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序；所述连铸及冷却工序，是将上述成分的钢水浇注成铸坯，铸坯600～650℃时堆垛缓冷，冷却时间≥12小时；所述轧制工序，是将铸坯轧成Φ26 55mm的棒材；所述热处理工序，是将棒材在670 690℃退火~ ~
8 10小时，然后将棒材加热至850～900℃，再空冷或风冷。
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5.根据权利要求4所述的无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，其特征在于，所述棒材加热至850～900℃后，再在380 430℃盐浴2 20分钟，然后空冷或风冷。
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6.根据权利要求4或5所述的无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序在转炉或电炉中进行，冶炼温度1550～1700℃，随后精炼，精炼温度1550～1700℃。
7.根据权利要求6所述的无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，初轧温度1150 1200℃，终轧温度1030 1050℃。
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说明书全文

一种无镍高强度矿用圆环链钢及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高强度低合金钢及其生产方法，尤其是一种无镍高强度矿用圆环链钢及其生产方法，属于冶金技术领域。

背景技术

[0002] 高强度矿用圆环链是采矿设备上的传动链，是采煤机、采矿机和刮板输送机牵引机构的首选，具有牵引和导向的功能。高强度矿用圆环链在矿井中与煤粉、岩粉接触，服役条件恶劣；高强度矿用圆环链承受拉-拉应力，遇有刮卡还会受到冲击载荷；而且，链环与链轮接触时，也会受到压力和摩擦。矿用圆环链容易发生接触疲劳和磨损，是易损件，其性能直接影响着采矿设备的使用寿命。例如，大型煤矿在采煤作业中刮板运输机断链一次，就可少生产上千吨煤。因此，矿用高强度圆环链钢应具有高强度、高韧性、耐磨损等综合性能。

[0003] 目前采矿行业普遍采用的高强度矿用圆环链钢，主要为GB/T 10560-2008中的25MnSiMoVA、25MnSiNiMoA、20NiCrMoA、23MnNiCrMoA、23MnNiMoCrA，以及公开号为CN
1818118A、CN 1908216A、CN103276303A、CN101397636A发明专利申请中所公布的钢种。为了保证矿用圆环链钢的淬透性和强韧性，大都含有镍，且Si含量较低。有些不含镍，但力学性能欠佳、淬透性不够；而含镍的钢则成本较高。另外，现有技术中，高强度矿用圆环链钢的性能热处理方法均为淬火加回火，成本较高。

[0004] 因此如何选择一种成本较低的高强度矿用圆环链钢及其生产方法，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种无镍高强度矿用圆环链钢；本发明还提供了一种无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，克服上述现有技术中存在的问题。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种无镍高强度矿用圆环链钢，其化学成分组成及其质量百分含量为：C 0.26～
0.32%，Si 0.81～1.5%，Mn 1.1～1.6%，Cr 0.6～1.2%，Mo 0.5～0.8%，Al 0.02～0.05%，P＜
0.015%，S＜0.015%，其余为Fe及不可避免的杂质。

[0007] 本发明所述圆环链钢为Φ26～55mm的棒材。

[0008] 本发明所述圆环链钢的力学性能：屈服强度985MPa～1043MPa，抗拉强度1193MPa～1328MPa，延伸率11～14%，断面收缩率52～58%；冲击吸收功43～72 J。

[0009] 本发明还提供了一种无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法，所述生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序；所述连铸及冷却工序，是将上述成分的钢水浇注成铸坯，铸坯600～650℃时堆垛缓冷，冷却时间≥12小时；所述轧制工序，是将铸坯轧成Φ26 55mm的棒材；所述热处理工序，是将棒材在670 690℃退火8 10小时，然后将棒材加~ ~ ~热至850～900℃，再空冷或风冷。

[0010] 上述热处理工序，在所述棒材加热至850～900℃后，再在380 430℃盐浴2 20分~ ~钟，然后空冷或风冷。

[0011] 上述冶炼工序，在转炉或电炉中进行，冶炼温度1550～1700℃，随后精炼，精炼温度1550～1700℃。

[0012] 上述轧制工序，初轧温度1150 1200℃，终轧温度1030 1050℃。~ ~

[0013] 本发明无镍高强度矿用圆环链钢组分及工艺的作用机理如下：本发明钢中的Si含量达到了0.81～1.5%，在圆环链钢冷却过程中，Si可抑制碳化物析出，增加奥氏体稳定性，进而获得残余奥氏体。本发明的Si含量能使圆环链钢在880～900℃加热及之后的盐浴过程中，大部分基体形成无碳化物贝氏体组织，残余奥氏体呈片状穿插在贝氏体板条间。贝氏体板条具有高的硬度，而片状残余奥氏体具有高的韧性；这样的组织有着优异的强韧性组合。因无需通过镍来提高淬透性和强韧性，因此本发明中不必添加昂贵的元素镍。

[0014] 本发明圆环链钢产品性能检测方法标准参考GB/T 228和GB/T 229。

[0015] 采用本发明技术方案所产生的有益效果在于：本发明在保证力学性能的前提下，可以获得不含镍的高强矿用圆环链钢，适用的圆环链尺寸规格范围宽，免去了回火工艺，使生产成本降低10%以上，为矿用机械的安全生产提供了有力的保障，应用前景广阔。

具体实施方式

[0016] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

[0017] 实施例1本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为38mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.29%，Si 1.2%， Mn 1.6%，Cr 0.85%，Mo 0.7%，Al 0.04%，P 0.013%，S 0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0018] 本实施例无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：用转炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1700℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1650℃；将上述钢水在1600℃浇注成铸坯，铸坯620℃时堆垛缓冷，冷却时间13小时；C 0.29%，Si 1.2%， Mn 1.6%，Cr 0.85%，Mo 0.7%，Al 0.04%，P 0.013%，S
0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ38mm的棒材，初轧温度1150℃，终轧温度1041℃；将所轧棒材在680℃退火10小时。用感应加热将圆环链钢加热至880℃，随后在
400℃盐浴10分钟，之后空冷。

[0019] 实施例1无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

[0020] 实施例2本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为26mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.26%，Si 1.5%，Mn 1.3%，Cr 1.2%，Mo 0.5%，Al 0.02%，P 0.011%，S 0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0021] 本实施例无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：用转炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1550℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1550℃；将上述钢水在1550℃浇注成铸坯，铸坯650℃时堆垛缓冷，冷却时间12.5小时；C 0.26%，Si 1.5%，Mn 1.3%，Cr 1.2%，Mo 0.5%，Al 0.02%，P 0.011%，S
0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ26mm的棒材，初轧温度1180℃，终轧温度1030℃；将所轧棒材在670℃退火9小时。用感应加热将圆环链钢加热至850℃，随后在430℃盐浴2分钟，之后风冷。

[0022] 实施例2无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

[0023] 实施例3本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为55mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.32%，Si 0.81%， Mn 1.1%，Cr 0.6%，Mo 0.8%，Al 0.05%，P 0.011%，S 0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0024] 本实施例无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：用转炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1650℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1600℃；将上述钢水在1590℃浇注成铸坯，铸坯600℃时入坑冷却，冷却时间12小时；C 0.32%，Si 0.81%， Mn 1.1%，Cr 0.6%，Mo 0.8%，Al 0.05%，P 0.011%，S
0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ55mm的棒材，初轧温度1200℃，终轧温度1050℃；将所轧棒材在690℃退火8小时。用感应加热将圆环链钢加热至900℃，随后在380℃盐浴20分钟，之后空冷。

[0025] 实施例3无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

[0026] 实施例4本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为42mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.31%，Si 1.5%， Mn 1.5%，Cr 1.1%，Mo 0.6%，Al 0.03%，P 0.012%，S 0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0027] 本实施例无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：用电炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1600℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1590℃；将上述钢水在1585℃浇注成铸坯，铸坯630℃时堆垛缓冷，冷却时间14小时；C 0.30%，Si 1.0%， Mn 1.5%，Cr 1.1%，Mo 0.6%，Al 0.03%，P 0.012%，S
0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ42mm的棒材，初轧温度1160℃，终轧温度1038℃；将所轧棒材在675℃退火8.5小时。用感应加热将圆环链钢加热至860℃，之后空冷。

[0028] 实施例4无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：屈服强度，MPa 抗拉强度，MPa 延伸率，% 断面收缩率，% 冲击吸收功，J
1043 1328 11 52 43
上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

[0029] 实施例5本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为45mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.28%，Si 0.9%， Mn 1.2%，Cr 0.7%，Mo 0.55%，Al 0.04%，P 0.013%，S 0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0030] 本实施例无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：用转炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1580℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1575℃；将上述钢水在1570℃浇注成铸坯，铸坯610℃时堆垛缓冷，冷却时间13.5小时；C 0.28%，Si 0.9%， Mn 1.2%，Cr 0.7%，Mo 0.55%，Al 0.04%，P 0.013%，S
0.007%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ45mm的棒材，初轧温度1170℃，终轧温度1045℃；将所轧棒材在680℃退火9.5小时。用感应加热将圆环链钢加热至860℃，随后在
390℃盐浴8分钟，之后空冷。

[0031] 实施例5无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：屈服强度，MPa 抗拉强度，MPa 延伸率，% 断面收缩率，% 冲击吸收功，J
985 1193 14 58 72
上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

[0032] 实施例6本实施例无镍高强度矿用圆环链钢棒材直径为30mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C 0.27%，Si 1.1%， Mn 1.4%，Cr 0.95%，Mo 0.75%，Al 0.02%，P 0.012%，S 0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0033] 本实施例无镍高强度矿用圆环链钢的生产方法依次包括冶炼、连铸及冷却、加热、轧制和热处理工序，具体工艺步骤如下所述：用转炉冶炼，选用铁水、废钢、铬铁、钼铁、硅铁、锰铁等原料，冶炼温度1690℃，转炉出钢同时在钢包中加入上述铁合金，铁合金加入量根据钢水量及合金元素含量计算得出。随后LF炉精炼，精炼温度1700℃；将上述钢水在1700℃浇注成铸坯，铸坯640℃时堆垛缓冷，冷却时间13小时；C 0.27%，Si 1.1%， Mn 1.4%，Cr 0.95%，Mo 0.75%，Al 0.02%，P 0.012%，S
0.008%，余量为Fe和不可避免的杂质。将铸坯轧成Φ30mm的棒材，初轧温度1162℃，终轧温度1040℃；将所轧棒材在678℃退火8.5小时。用感应加热将圆环链钢加热至865℃，随后在
420℃盐浴15分钟，之后空冷。

[0034] 实施例6无镍高强度矿用圆环链钢力学性能：上述性能全部优于GB/T 10560-2008标准要求。

[0035] 本发明技术方案针对矿用圆环链钢，矿用圆环链钢与锚链、系泊链、起重链用钢有着相近的成分和制备工艺；将本发明技术应用在锚链、系泊链、起重链领域，仍落入本发明的保护范围。

[0036] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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一种无镍高强度矿用圆环链钢及其生产方法

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