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一种超大型矿山设备支承用铸钢材料及制备方法.pdf

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一种 超大型 矿山设备 支承 铸钢 材料 制备 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910027168

申请日:

20190111

公开号:

CN109487048A

公开日:

20190319

当前法律状态:

实质审查的生效

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效
IPC分类号: C21D1/18;C21D1/28;C21D6/00;C21D9/00;C22C33/06;C22C 主分类号: C21D1/18;C21D1/28;C21D6/00;C21D9/00;C22C33/06;C22C
申请人: 徐州徐工矿业机械有限公司
发明人: 崔慕春;李柏松;张志洋;洪涛;姚红;张少健
地址: 221005 江苏省徐州市经济技术开发区高新路39号
优先权:
专利代理机构: 32220 代理人: 周爱芳
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910027168

授权公告号:

法律状态公告日:

20190412

法律状态类型:

实质审查的生效

摘要

一种超大型矿山设备支承用铸钢材料及制备方法,铸?#31181;?#20803;素的重量百分比为:C:0.16%?0.21%、Si:0.4%?0.6%、Mn:0.6%?0.9%、P:0?0.02%、S:0?0.015%、Cr:0.8%?1.2%、Ni:0.2%?0.3%、Mo:0.2%?0.3%、Cu:0?0.15%,其余为Fe。所述铸铁的碳当量不大于0.65。本发明的铸铁材料通过元素的优化搭配,配合以合适的热处理工艺,材料的强度与低温冲击韧性,与现有超大型挖掘机轴座材料相比,大幅提升,完全满足超大型矿用设备支承铸件的需求。

权利要求书

1.一种超大型矿山设备支承用铸钢材料,其特征在于:所述铸钢包括以下元素成分:C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、Cu和Fe。 2.如权利要求1所述的一种超大型矿山设备支承用铸钢材料,其特征在于:所述铸?#31181;?#20803;素的重量百分比为:C:0.16%-0.21%、Si:0.4%-0.6%、Mn:0.6%-0.9%、P:0-0.02%、S:0-0.015%、Cr:0.8%-1.2%、Ni:0.2%-0.3%、Mo:0.2%-0.3%、Cu:0-0.15%,其余为Fe。 3.如权利要求1所述的一种超大型矿山设备支承用铸钢材料,其特征在于:所述铸钢的碳当量不大于0.65。 4.一种制备权利要求1中一种超大型矿山设备支承用铸钢材料的方法,其特征在于:包括如下步骤: a、按?#24352;?#27604;,将低硫、低磷的废钢、合金与回炉料放入中频炉进行熔炼,其中回炉料质量分数小于30%; b、电炉在通电15?#31181;?#21518;,功率调?#30967;?#22823;,先加入生铁、硅铁,最后加入锰铁、?#37327;椋?c、温度在1640±25℃时出钢; d、钢包加热至红热状态,温度为550-600℃; e、对铸件进行热处理,铸件加热温度至910±10℃,保温时间≥180min,空冷; f、再加热温度至880±10℃,保温时间≥180min,水冷; g、再加热温度至610±10℃,保温时间≥240min,水冷。 5.如权利要求4所述的制备权利要求1中一种超大型矿山设备支承用铸钢材料的方法,其特征在于:步骤f和g中?#24917;?#36136;温度小于30℃。 6.如权利要求4所述的制备权利要求1中一种超大型矿山设备支承用铸钢材料的方法,其特征在于:步骤f和g的加热时间间隔小于4H。

说明书


一种超大型矿山设备支承用铸钢材料及制备方法
技术领域


本发明属于超大型矿山设备铸钢件新材料领域,具体是一种超大型矿山设备支承
用铸钢材料及制备方法。


背景技术


超大型矿用挖掘机,用于大型露天矿的矿石、煤炭和尾矿等物料的铲装作业,一般
分为矿用液压挖掘机、索斗电铲和绳索拉铲三大类,其中矿用挖掘机的特点是斗容大、作业
效率高。随着高新技术的不断应用到矿山装备,以及为适应日益增大的矿用卡车的铲装需
求,挖掘机正朝着大型化方向发展。大型矿用挖掘机工作环境恶劣、复杂,对结构件的稳定
性要求非常高;工作装置的作为主要受力部位,其性能和可靠性是整机先进性的重要标志,
挖掘机工作装置是铰接式,相互连接的部位为支承,是最为关键的受力位置,基本采用铸钢
件设计。


超大型矿用挖掘机的支承,作为关键受力部位,其对材料的强度、低温冲击韧性等
综合性能有着较高的要求,同时,支承铸件是焊接在工作装置上,对材料焊?#26377;?#21516;样有着严
格要求,而且,铸钢件材料要能较好的匹配焊接相关的钢板材料;现在采用的材料,强度为
600MPa,强度不足,而现有材料,无法准确满足超大型矿用挖掘机支承铸件的需求,无法在
高强度、高的低温冲击韧性、优秀焊?#26377;裕?#36825;三点之间?#19994;?#24179;衡。


发明内容


本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足,提供一种制备方法简
单、效果良好的超大型矿山设备支承用铸钢材料及制备方法。


本发明是以如下技术方案实现的:一种超大型矿山设备支承用铸钢材料,所述铸
钢包括以下元素成分:C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、Cu和Fe。


其进一步是:所述铸?#31181;?#20803;素的重量百分比为:C:0.16%-0.21%、Si:0.4%-0.6%、
Mn:0.6%-0.9%、P:0-0.02%、S:0-0.015%、Cr:0.8%-1.2%、Ni:0.2%-0.3%、Mo:0.2%-0.3%、Cu:
0-0.15%,其余为Fe。


所述铸铁的碳当量不大于0.65。


一种制备权利要求1中一种超大型矿山设备支承用铸钢材料的方法,包括如下步
骤:


a、按?#24352;?#27604;,将低硫、低磷的废钢、合金与回炉料放入中频炉进行熔炼,其中回炉料质
量分数小于30%;


b、电炉在通电15?#31181;?#21518;,功率调?#30967;?#22823;,先加入生铁、硅铁,最后加入锰铁、?#37327;椋?br>

c、温度在1640±25℃时出钢;


d、钢包加热至红热状态,温度为550-600℃;


e、对铸件进行热处理,铸件加热温度至910±10℃,保温时间≥180min空冷;


f、再加热温度至880±10℃,保温时间≥180min,水冷;


g、再加热温度至610±10℃,保温时间≥240min,水冷。


步骤f和g中?#24917;?#36136;温度小于30℃。


步骤f和g的加热时间间隔小于4H。


在每次热处理装炉时,铸件炉壁与炉门距离大于150mm。


本发明具有以下优点:本发明的铸铁材料通过元素的优化搭配,配合以合适的热
处理工艺,材料的强度与低温冲击韧性,与现有超大型挖掘机轴座材料相比,大幅提升,完
全满足超大型矿用设备支承铸件的需求。


具体实施方式


一种超大型矿山设备支承用铸钢材料,所述铸钢包括以下元素成分:C、Si、Mn、P、
S、Cr、Ni、Mo、Cu和Fe。所述铸?#31181;?#20803;素的重量百分比为:C:0.16%-0.21%、Si:0.4%-0.6%、Mn:
0.6%-0.9%、P:0-0.02%、S:0-0.015%、Cr:0.8%-1.2%、Ni:0.2%-0.3%、Mo:0.2%-0.3%、Cu:0-
0.15%,其余为Fe。所述铸铁的碳当量不大于0.65。焊接工艺性指标:碳当量≤0.65,其中碳
当量计算公式为CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。


一种制备权利要求1中一种超大型矿山设备支承用铸钢材料的方法,包括如下步
骤:


a、按?#24352;?#27604;,将低硫、低磷的废钢、合金与回炉料放入中频炉进行熔炼,其中回炉料质
量分数小于30%;


b、电炉在通电15?#31181;?#21518;,功率调?#30967;?#22823;,先加入生铁、硅铁,最后加入锰铁、?#37327;椋?br>

c、温度在1640±25℃时出钢;


d、钢包加热至红热状态,温度为550-600℃;


e、对铸件进行热处理,铸件加热温度至910±10℃,保温时间≥180min空冷;


f、再加热温度至880±10℃,保温时间≥180min,水冷;


g、再加热温度至610±10℃,保温时间≥240min,水冷。


在以上步骤中,步骤f和g中?#24917;?#36136;温度小于30℃。步骤f和g的加热时间间隔小于
4H。在每次热处理装炉时,铸件炉壁与炉门距离大于150mm,保证铸件受热均匀。


本发明中,在铸?#31181;性?#21152;元素Cr含量,可以提升铸件强度,并配合Ni、Mo元素,提升
铸件低温冲击韧性与淬透性;与此同时,一定程度上?#26723;虲、Si、Mn的含量,用来保证优秀的
焊接工艺性;最后,通过大幅?#26723;蚐、P元素含量,进一步保证铸件的冲击韧性,并?#26723;?#26448;料冷
脆与热烈倾向。热处理采用正火、淬火、高温回火处理,其中高温回火处理采用水冷方式,进
一步?#24917;档?#20108;类回火脆性风险。在通过元素的优化搭配,配合以合适的热处理工艺,材料的
强度与低温冲击韧性,与现有超大型挖掘机轴座材料相比,大幅提升,并保证了良好的焊接
工艺性,其中低温冲击满足-40℃温度下,冲击值≥40J,碳当量小于0.65,抗拉强度≥
700MPa,屈服强度≥550MPa,伸长?#30465;?6%,布氏硬度220-270HB,完全满足超大型矿用设备
支承铸件的需求。


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