一种高强度耐磨损耐冲击的特种铸钢及其制造工艺的制作方法

本发明涉及钢铁冶金材料，特别涉及一种高强度耐磨损耐冲击的特种铸钢及其制造工艺。

背景技术：

1、当铸件的强度要求较高，采用铸铁不能满足要求时应采用铸钢。铸钢是指铸造合金钢与铸造碳钢的统称，它的加工流程与使用的技术方法对铸造产品的质量有着非常大的影响，可以说铸造合金钢与铸造碳钢的加工方式方法，是保证钢厂可以加工出满足市场需求的合格钢产品的前提。

2、特种铸钢，也称为合金铸钢，是在碳素钢的基础上，通过适量地加入一种或多种合金元素（如铬、镍、钼、钒等），使钢的组织结构发生变化，从而赋予其不同的特殊性能。这些特殊性能包括但不限于高强度、高硬度、良好的耐磨性、耐腐蚀性和可塑性。

3、铈便是一种在铸钢冶炼过程中添加后能够增强铸钢的强度、耐磨、耐冲击性能的添加剂。然而铈的化学活泼性高，若是直接添加金属铈，其会很快与钢水中的成分发生反应生成浮渣，使其没有时间充分扩散，导致其在钢水中的均匀性差，对铸钢的性能提高并不显著。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的问题，本发明提供一种特种铸钢的制造工艺，其通过在钢包的耐火材料表面修饰有特殊浆料，增强金属铈在钢水中的扩散效果，从而获得高强度、耐磨损、耐冲击的特种铸钢。

2、具体为：

3、一种特种铸钢的制造工艺，其步骤包括：

4、步骤一、将氧化铈和氧化硼混合后投入电炉中，通入氩气，升温至两者发生反应，保温一段时间，降温后取出反应产物；

5、步骤二、将步骤一的反应产物制成浆料，涂刷在钢包的镁碳砖表面；

6、步骤三、按重量份数，将40～50份生铁和15～25份废钢投入中频炉内熔化，随后加入3～5份铬铁、0.05～0.1份钼铁、0.8～1.5份硅铁、0.5～1份锰铁、0.3～1份钒铁进行熔化，随后脱硫、脱磷，取样检测钢水硫、磷含量，直至达到工艺要求，静置、除渣，得到待微合金化的钢液；

7、步骤四、将步骤三获得的钢液经过步骤二的钢包转移到精炼炉内；加入0.1～0.4份铝粒脱氧，直至氧含量达到工艺要求，搅拌除渣；取样检测钢水各元素含量，调节各元素的含量，直至达到工艺要求；

8、钢包内提前添加有0.05～0.1份的铝粉；

9、步骤五、出钢浇铸成型，得到特种铸钢。

10、进一步地，步骤一中氧化铈和氧化硼的质量比为1：6～7。

11、进一步地，步骤一中反应温度为1000～1200℃，保温温度为1100～1200℃，保温时间4～6h。

12、进一步地，步骤二中浆料的制备工艺为将步骤一的反应产物、硼酸、去离子水按质量比1：3～4：8～10混合均匀制得浆料。

13、进一步地，步骤二中浆料涂刷次数为1～3次，每次间隔2～4h。

14、进一步地，步骤三中硫含量≤0.005％。

15、进一步地，步骤三中磷含量≤0.005％。

16、进一步地，步骤四中氧含量低于180ppm。

17、另一方面，本发明还提供一种高强度耐磨损耐冲击的特种铸钢，采用如权利要上述的特种铸钢的制造工艺制得。

18、进一步地，以质量百分比计，其成分组成包括：0.22％～0.34％的碳、1％～1.2％的硅、0.8％～1.0％的锰、2.1％～3.2％的铬、0.01％～0.1％的钼、0.2％～1.3％的钒、0.01％～0.05％的铝、0.02％～0.035％的铈，余量为铁及不可避免的杂质。

19、与现有技术相比，本发明的有益特点在于：

20、1、本发明的特种铸钢的制造工艺，通过将氧化铈和氧化硼反应，氧化铈所提供的游离氧使硼氧三角体转变成硼氧四面体，从而使层状结构转变成架状结构，一方面结构网络加强、紧密，另一方面增加了反应产物与后续钢水反应位点；当钢水进入钢包后，钢水的高温使反应产物中的硼酸铈和偏硼酸铈分解，铈元素脱离出来分散在钢水中，此过程由于硼氧四面体的架状结构使得铈元素的脱离有充分的时间进行，保证铈元素在钢水中的均匀性，避免铈元素迅速脱离反应上浮，并且钢包中的铝粉能够还原铈元素完成铈元素在钢铁材料中的微合金化过程。

21、2、本发明的特种铸钢的制造工艺，钢包中的特殊浆料在钢水进入后会分解出一部分氧化硼，氧化硼能够发挥成网的作用，与脱氧后的铝熔渣中铝-氧四面体结合，增大聚合度，有助于将熔渣和杂质粘在一起浮出钢水表面，提高钢水纯净度；氧化铈和氧化硼的反应产物和硼酸制成的特殊浆料，利用硼氧基团与镁碳砖上化学键的结合达到修饰效果，使得反应产物可以有效吸附在镁碳砖表面。

22、3、本发明的特种铸钢的制造工艺，制得的特种铸钢通过各组分之间的协同作用达到高强度、耐磨损、耐冲击性能。

1.一种特种铸钢的制造工艺，其特征在于，其步骤包括：

2.根据权利要求1所述的特种铸钢的制造工艺，其特征在于，步骤一中氧化铈和氧化硼的质量比为1：6～7。

3.根据权利要求1所述的特种铸钢的制造工艺，其特征在于，步骤一中反应温度为1000～1200℃，保温温度为1100～1200℃，保温时间4～6h。

4.根据权利要求1所述的特种铸钢的制造工艺，其特征在于，步骤二中浆料的制备工艺为将步骤一的反应产物、硼酸、去离子水按质量比1：3～4：8～10混合均匀制得浆料。

5.根据权利要求4所述的特种铸钢的制造工艺，其特征在于，步骤二中浆料涂刷次数为1～3次，每次间隔2～4h。

6.根据权利要求1所述的特种铸钢的制造工艺，其特征在于，步骤三中硫含量≤0.005％。

7.根据权利要求1所述的特种铸钢的制造工艺，其特征在于，步骤三中磷含量≤0.005％。

8.根据权利要求1所述的特种铸钢的制造工艺，其特征在于，步骤四中氧含量低于180ppm。

9.一种高强度耐磨损耐冲击的特种铸钢，其特征在于，采用如权利要求1～8任意一项所述的特种铸钢的制造工艺制得。

10.根据权利要求9所述的特种铸钢的制造工艺，其特征在于，以质量百分比计，其成分组成包括：0.22％～0.34％的碳、1％～1.2％的硅、0.8％～1.0％的锰、2.1％～3.2％的铬、0.01％～0.1％的钼、0.2％～1.3％的钒、0.01％～0.05％的铝、0.02％～0.035％的铈，余量为铁及不可避免的杂质。