一种超高强度铸钢及其制备方法和焊接工艺

摘要

本发明涉及一种超高强度铸钢及其制备方法和焊接工艺。所述超高强度铸钢的化学成分重量百分比为：C0.15%～0.21%，Si0.17%～0.37%，Mn0.5%～0.8%，Cr0.7%～1.0%，Mo0.45%～0.55%，Ti0.02%～0.04%，Re残留0.01%～0.02%，Al残留0.03～0.05%，S≤0.03%，P≤0.03%，余量为Fe。本发明的超高强度铸钢降低了C、Cr和Mo的含量，保持Si和Mn的含量不变，并添加了元素Ti和Re，而且比常规的工业化热处理工艺多了一步正火处理，综合机械性能有了显著提高，而且焊接性能优良，综合成本不高，完全能够满足大采高液压支架用铸钢材料的使用要求。

权利要求

1.一种超高强度铸钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤10：按超高强度铸钢的化学成分中除稀土元素和铝元素外的各化学成分配比投料，进行熔炼和除渣处理，其中，所述超高强度铸钢的化学成分重量百分比为：C 0.15％～

0.21％，Si 0.17％～0.37％，Mn 0.5％～0.8％，Cr 0.7％～1.0％，Mo 0.45％～0.55％，Ti 0.02％～0.04％，稀土元素RE残留 0.01％～0.02％，Al残留 0.03～0.05％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe；

步骤20：钢水出炉前在浇包底部加入终脱氧剂Al和混合稀土元素，搅拌均匀，然后钢水出炉，在浇包内再次静置捞渣，最后浇注形成工件；

步骤30：采用依次退火、正火和调质的工艺过程对工件进行热处理，

所述步骤30包括：

退火处理的过程是在890℃～910℃下保温200min，当炉内温度降到500℃时拉出自然冷却；

正火处理的过程是在900℃～920℃下保温一段时间t1后在空气中冷却；

调质处理过程是在890℃～910℃下保温一段时间t1后水淬；

所述保温的时间t1＝αkD，其中，α为保温时间系数，在箱式炉或井式炉中加热时取

1.2min/mm～1.5min/mm；k为工件装炉系数，取1.8～2.0，D为工件的有效厚度；

然后再在530℃～550℃下保温一段时间t2后水淬，所述保温时间t2＝Bn+AnKnD，其中，Bn为附加时间，取10mi n～20min；An为加热系数，在井式炉中加热时取1.0min/mm～

1.5min/mm，在箱式炉中加热时取2.0min/mm～2.5min/mm；Kn装炉修正系数，取1.0～1.5。

2.根据权利要求1所述的超高强度铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤10包括：首先，用废钢和废铁进行配料后并进行熔炼，熔炼温度为1550℃～1580℃；接着，待废钢和废铁完全熔化后，再加入铬铁合金、钼铁合金和电解镍板，并在出炉前7min～10min，进行排渣处理；接着，再加入硅铁合金和锰铁合金，并在出炉前2min～3min，加入钛铁合金，而后出炉。

3.根据权利要求1所述的超高强度铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤20中混合稀土元素RE是以稀土硅铁合金的形式加入的，其中,RE为包含铈、镧和钇的混合物。

4.根据权利要求1所述的超高强度铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤20中出炉后的钢水的温度为1630℃～1660℃。

5.根据权利要求1所述的超高强度铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤20中终脱氧剂Al的加入量占钢水重量的0.08～0.12％，所述混合稀土元素的加入量占钢水重量的

0.15％～0.2％。

6.根据权利要求1所述的超高强度铸钢的制备方法，其特征在于，所述步骤20包括：首先，在浇包底部放入终脱氧剂Al和稀土硅铁合金，搅拌均匀，然后钢水出炉，所述稀土硅铁合金块状尺寸小于5mm，所述稀土硅铁合金在加入前进行1h～2h的烘烤；接着，将出炉后的钢水转移至浇包内，待钢水在浇包中静置1分钟～3分钟后捞渣，再在1570℃～

1600℃进行浇注形成工件。

7.一种由权利要求1至6任一所述的超高强度铸钢的制备方法制备的超高强度铸钢，其特征在于，所述稀土元素RE是以稀土硅铁合金的形式加入的,其中,RE为包含铈、镧和钇的混合物。

8.一种如权利要求7所述的超高强度铸钢的焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺包含在热处理炉中进行焊前预热以及采用气体保护焊和高强低氢焊丝进行焊接焊缝，其中，焊接时层间温度控制在150℃～200℃，焊接电流230A～260A，焊接电压26V～28V，焊接速度350mm/min～450mm/min，手工线能量15KJ/cm～18KJ/cm。

9.根据权利要求8所述的超高强度铸钢的焊接工艺，其特征在于，所述焊接焊缝的步骤后面还包括在热处理炉中进行焊后处理的步骤。

10.根据权利要求9所述的超高强度铸钢的焊接工艺，其特征在于，所述焊前预热是在热处理炉中于170℃～190℃下，根据焊接件有效厚度的不同，保温一段时间t 3；所述焊接焊缝的焊接工艺参数为：采用82％Ar+18％CO2富氩气体保护焊，采用90公斤级的高强低氢焊丝焊接；焊接完全后，将焊接件放入热处理炉中进行焊后热处理，具体为在250℃～

350℃之间进行焊后消氢处理，根据焊接件有效厚度的不同，保温一段时间t 4，且焊接件出炉后的温度＜200℃。

11.根据权利要求10所述的超高强度铸钢的焊接工艺，其特征在于，当焊接件有效厚度≤20mm时，保温时间t3为0.5小时，保温时间t4为2小时；当20mm＜焊接件有效厚度≤60mm时，保温时间t3为1小时，保温时间t4为3小时；当60mm＜焊接件有效厚度≤100mm时，保温时间t3为2小时，保温时间t4为4小时。

说明书

一种超高强度铸钢及其制备方法和焊接工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种铸钢及其制备方法和焊接工艺，尤其涉及一种超高强度铸钢及其制备方法和焊接工艺。

背景技术

[0002] 目前，煤矿行业用液压支架上柱窝类、连接头类、导轨等一些零部件都采用铸钢件。由于支架在工作时要承受来自顶板的垂直压力以及大量煤、石下落引起的交变冲击载荷，因此，要求柱窝类铸钢件要具有较好的综合机械性能和很好的焊接性能。

[0003] 随着市场的需要，煤机行业都在大力发展高端的大采高液压支架，由于综采工作面高，支护强度要求也相应地大大提高，这就需要结构件采用大量的高强度钢板，液压支架用钢的强度级别已由50kg、60kg发展到100kg、110kg，甚至到120kg级。

[0004] 结构件的钢板强度提高，柱窝类铸钢件的强度也要与之相匹配，现有的两种常用材质ZG27SiMn和ZG30Cr06的屈服强度、抗拉强度均较低ReL、Rm＜1000MPa，已不能满足产品对材料力学性能的要求。

[0005] 故需要重新开发新型的高强度铸钢材料，其力学性能主要是要求抗拉强度Rm＞1000MPa。经查询国内外相关国家标准及同行业铸钢规范资料，比较接近上述性能的低合金高强度钢有锻钢AISI8620(美国钢铁学会标准AISIA29/A29M-2005)，但由于其C和Cr元素含量较低，故其强度不高，而且由于铸钢的性能要比同样成分的锻钢差，故其不能满足使用性能的需要，在其基础上仍需进一步提高。

发明内容

[0006] 本发明针对现有铸钢强度较低的不足，提供一种超高强度铸钢及其制备方法和焊接工艺。

[0007] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种牌号为ZG18CrMnMoRe的超高强度铸钢的化学成分重量百分比为：C 0.15％～0.21％，Si 0.17％～0.37％，Mn 0.5％～0.8％，Cr 0.7％～1.0％，Mo 0.45％～0.55％，Ti 0.02％～0.04％，稀土元素Re残留
0.01％～0.02％，Al残留0.03～0.05％，S≤0.03％，P≤0.03％，余量为Fe。

[0008] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

[0009] 进一步，所述稀土元素Re是以稀土硅铁合金的形式加入的，所述稀土硅铁合金牌号为FeSiRe23、FeSiRe26、FeSiRe29、FeSiRe32-A、FeSiRe32-B、FeSiRe35-A或者FeSiRe35-B，其中，Re为主要包含铈、镧和钇的混合物。

[0010] 本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种超高强度铸钢的制备方法包括以下步骤：

[0011] 步骤10：按上述超高强度铸钢的化学成分中除稀土元素和铝元素外的各化学成分配比投料，进行熔炼和除渣处理；

[0012] 步骤20：钢水出炉前在浇包底部加入终脱氧剂Al和混合稀土元素，搅拌均匀，然后钢水出炉，在浇包内再次静置捞渣，最后浇注形成工件；

[0013] 步骤30：采用依次退火、正火和调质的工艺过程对工件进行热处理。

[0014] 进一步，所述步骤10包括：首先，用废钢和废铁进行配料后并进行熔炼，熔炼温度为1550℃～1580℃；接着，待废钢和废铁完全熔化后，再加入铬铁合金、钼铁合金和电解镍板，并在出炉前7min～10min，进行排渣处理；接着，再加入硅铁合金和锰铁合金，并在出炉前2min～3min，加入钛铁合金，而后出炉。

[0015] 进一步，所述步骤10中混合稀土元素为稀土硅铁合金，所述稀土硅铁合金牌号为FeSiRe23、FeSiRe26、FeSiRe29、FeSiRe32-A、FeSiRe32-B、FeSiRe35-A或者FeSiRe35-B，其中，Re为主要包含铈、镧和钇的混合物。

[0016] 进一步，所述步骤20中出炉后的钢水的温度为1630℃～1660℃。

[0017] 进一步，所述步骤20中终脱氧剂Al的加入量占钢水重量的0.08～0.12％，所述混合稀土元素的加入量占钢水重量的0.15％～0.2％。

[0018] 进一步，所述步骤20包括：首先，在浇包底部放入终脱氧剂Al和稀土硅铁合金，搅拌均匀，然后钢水出炉，所述稀土硅铁合金尺寸要小于5mm，所述稀土硅铁合金在加入前进行1h～2h的烘烤；接着，将出炉后的钢水转移至浇包内，待钢水在浇包中静置1分钟～3分钟后捞渣，再在1570℃～1600℃进行浇注形成工件。

[0019] 进一步，所述步骤30包括：

[0020] 退火处理的过程是在890℃～910℃下保温200min，当炉内温度降到500℃时拉出自然冷却；

[0021] 正火处理的过程是在900℃～920℃下保温一段时间t1后在空气中冷却；

[0022] 调质处理过程是在890℃～910℃下保温一段时间t1后水淬；

[0023] 所述保温的时间t1＝αkD，其中，α为保温时间系数(与炉子有关)，对于合金钢，在箱式炉或井式炉中加热，α取1.2min/mm～1.5min/mm；k为工件装炉系数，其根据装炉量的多少而确定的，装炉量大时，K值也应取得较大，一般由实验确定，在这里K取1.8～2.0，D为工件的有效厚度(mm)，D的计算：圆柱体取直径，正方形截面取边长，长方形截面取短边长，板件取板厚，套筒类工件取壁厚，圆锥体取离小头2/3长度处直径，球体取球径的
0.6倍；

[0024] 然后再在530℃～550℃下保温一段时间t2后水淬，所述保温时间t2＝Bn+AnKnD，其中，Bn为附加时间，一般为10～20min；An为加热系数，井式炉的加热系数为1.0min/mm～1.5min/mm，箱式炉的加热系数为2.0min/mm～2.5min/mm，但在实际生产中，根据装炉量的多少和装炉方式，也要加一个装炉修正系数Kn，取1.0～1.5，D仍然是工件的有效厚度。

[0025] 本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种上述超高强度铸钢的焊接工艺包含在热处理炉中进行焊前预热以及采用气体保护焊和高强低氢焊丝进行焊接焊缝，其中，焊接时层间温度控制在150℃～200℃，焊接电流230A～260A，焊接电压26V～28V，焊接速度350mm/min～450mm/min，手工线能量15KJ/cm～18KJ/cm。

[0026] 进一步，所述焊接焊缝的步骤后面还包括在热处理炉中进行焊后处理的步骤。

[0027] 进一步，所述焊前预热是在热处理炉中于170℃～190℃下，根据焊接件有效厚度的不同，保温一段时间t3；所述焊接焊缝的焊接工艺参数为：采用82％Ar+18％CO2富氩气体保护焊，采用90公斤级的高强低氢焊丝焊接；焊接完全后，将焊接件放入热处理炉中进行焊后热处理，具体为在250℃～350℃之间进行焊后消氢处理，根据焊接件有效厚度的不同，保温一段时间t4，且焊接件出炉后的温度＜200℃。

[0028] 进一步，当焊接件有效厚度≤20mm时，保温时间t3为0.5小时，保温时间t4为2小时；当20mm＜焊接件有效厚度≤60mm时，保温时间t3为1小时，保温时间t4为3小时；当60mm＜焊接件有效厚度≤100mm时，保温时间t3为2小时，保温时间t4为4小时。

[0029] 本发明的有益效果是：本发明超高强度铸钢提高了Cr、Mo和Ni的含量，保持Si和Mn的含量不变，并添加了元素Ti和RE，而且比常规工业化热处理工艺多了一步正火处理，与现有ZG27SiMn和ZG30Cr06铸钢材料相比，综合机械性能有显著提高，而且焊接性能优异，综合成本不高，完全能够满足大采高液压支架用铸钢材料的使用要求。

附图说明

[0030] 图1为本发明超高强度铸钢热处理后的金相组织图；

[0031] 图2为本发明焊接试块的结构示意图；

[0032] 图3本发明Y型试块的结构示意图；

[0033] 图4本发明焊接试件的结构示意图。

具体实施方式

[0034] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0035] 本发明超高强度铸钢中Cr能显著提高强度、硬度和耐磨性，但加入过多会明显降低韧性，故需要降低C的含量来提高韧性；Mo能使钢的晶粒细化，提高淬透性，还可以抑制回火时合金钢中由Cr和Ni引起的第二类回火脆性；由于Cr和Mo的过多加入都会显著降低焊接性能，故需要加入Ti改善焊接性能，而且强碳化物形成元素Ti可以细化晶粒和沉淀强化，提高铸钢强度；稀土(RE)则可细化晶粒并改善非金属夹杂物的形态和分布，显著提高钢的韧性和改善钢的焊接性能；而热处理工艺过程中加一步正火的目的是为了使这些合金元素能以细小的化合物质点从固溶体中沉淀析出，并同时起到细化晶粒的作用，在提高强度的同时，适当地改善了钢的塑性和韧性，以达到最佳的综合性能。

[0036] 本发明牌号为ZG18CrMnMoRe的超高强度铸钢经过调质处理后所得的金相组织为：回火索氏体+回火屈氏体。珠光体层片团呈等轴状，尺寸细小且分布均匀，如图1(a)所示，在等轴状的铁素体上均匀分布着细粒状的碳化物，而渗碳体颗粒在光学显微镜下已较难分辨，如图1(b)所示，两者的晶粒度都达9级以上(约15μm)。

[0037] 通过试验，按照本发明生产的牌号为ZG18CrMnMoRe的超高强度铸钢与现有的ZG27SiMn、ZG30Cr06和ZG22CrMnMo的机械性能对比如表1所示。

[0038] 表1 低合金高强度钢的力学性能

[0039]

[0040] 从表1中对比数据可以看出，本发明生产的铸钢ZG18CrMnMoRe材料硬度与现有的三种材料差不多，强度已经达到锻钢AISI8620的性能指标，但要跟ZG27SiMn和ZG30Cr06相比强度和塑韧性都得到了显著提高。

[0041] 表2 低合金高强度钢的原料成本对比

[0042]牌号 原料成本(元/吨)
ZG27SiMn 3930
ZG30Cr06 3915
AISI8620 4890
ZG18CrMnMoRe 4661

[0043] 从表2的成本分析可以看出，虽然ZG18CrMnMoRe和AISI8620相比，每吨产品材料成本只增加了700元，和ZG27SiMn和ZG30Cr06相比增加了250元/吨，但和国外进口的超高强度钢动辄几万元/吨的价格比起来要便宜很多，市场优势很大。

[0044] 本发明超高强度铸钢热处理完成后，在实际生产中还需要严格控制焊接工艺过程参数，避免产生焊接冷裂纹和热裂纹，影响产品的质量可靠性。所以，还要对铸钢ZG18CrMnMoRe进行了焊接性能测试，试验结果见表3。

[0045] 表3 ZG18CrMnMoRe的焊接性能

[0046]裂纹种类 表面裂纹率 断面裂纹率
数值 0％ 0％

[0047] 从表3中可以看出，经焊后热处理后，ZG18CrMnMoRe的焊接性能很好。

[0048] 综上所述，本发明生产的铸钢ZG18CrMnMoRe具有优异的力学性能、优异的焊接性能及原料成本低三大优点，完全能够满足液压支架用铸钢材料的使用要求。

[0049] 下面以三个实施例对本发明牌号为ZG18CrMnMoRe的超高强度铸钢做进一步详细的描述。

[0050] 实施例1

[0051] 超高强度铸钢的制备及使用方法，包括以下冶炼、浇注、热处理和焊接工艺过程，其具体工艺参数为：

[0052] (1)冶炼工艺

[0053] 在200Kg中频炉中进行熔炼，选取硫、磷含量分别＜0.03％的Q235工字废钢和Q10生铁作原料进行冶炼。先熔化大部分的废钢188.16kg和废铁3.78kg，熔炼温度为1550℃，在大料全部化清后，再加入1.91kg低碳铬铁FeCr69C0.25和2.38kg钼铁合金FeMo60-A进行熔炼，出炉前10min，进行排渣处理，再加入0.65kg硅铁FeSi75Al1.0-A、2.17kg中碳锰铁FeMn78C2.0，出炉前3min，加入0.37kg钛铁FeTi30-A，最后在浇包底部放入0.24kg终脱氧剂Al和0.29kg稀土硅铁合金FeSiRE23，终脱氧剂Al为纯铝片，稀土硅铁合金破碎成块状，尺寸＜5mm，用前烘烤2h。

[0054] (2)浇注工艺

[0055] 钢水的出炉温度尽量高为1660℃，待钢水在浇包中静置2min后，在1580℃浇注成标准的焊接试块如图2所示和Y型试块如图3所示。

[0056] (3)热处理工艺

[0057] 试块浇注成形后，放入RT型台车式电阻炉中进行热处理。采用退火+正火+调质的热处理工艺过程，在900℃下保温200min，当炉内温度降到500℃时拉出自然冷却；正火处理温度为910℃，保温120min后在空气中冷却；调质处理是在900℃下保温120min后水淬，然后再在550℃下保温180min后水淬(计算t1＝αKD，α取1.3min/mm，k取1.8，D取50mm，t1＝1.3min/mm×1.8×50mm＝117min，故取t1＝120min；计算t2＝Bn+AnKnD，Bn取20min，An取2.3mm/min，Kn取1.4，D取50mm，t2＝20min+2.3mm/min×2.3mm/min×1.4＝181min，故取t2＝180min)。

[0058] 通过以上工艺，可制备超高强度铸钢ZG18CrMnMoRe，其所含元素的质量百分比组成为：C 0.17％，Si 0.27％，Mn 0.54％，Cr 0.81％，Mo 0.49％，Ti 0.032％，Re残留0.012％，Al残留0.04％，S 0.028％，P 0.018％；其余为铁元素。

[0059] 制得本发明超高强度铸钢，铸钢的机械性能为：拉伸强度1050MPa，屈服强度2
893MPa，延伸率15％，断面收缩率29％，冲击吸收功33J，冲击韧性40J/cm，硬度298HB。

[0060] 本发明超高强度铸钢热处理完成后，在实际生产中还需要严格控制焊接工艺过程参数，避免产生焊接冷裂纹和热裂纹，影响产品的质量可靠性。如图4所示，试件的焊接工艺包含焊前预热、焊接焊缝、焊后处理三个过程，焊前预热是指在热处理炉中预热，在180℃下保温60min；焊接工艺参数为：采用82％Ar+18％CO2富氩气体保护焊，采用90公斤级的高强低氢焊丝焊接，层间温度控制在150℃，焊接电流250A，焊接电压27V，焊接速度400mm/min，手工线能量16.8KJ/cm；焊后进行消氢处理，在300℃下保温180min，降温至200℃以下，拉出炉门冷却。焊接性能测试得到的表面裂纹率和断面裂纹率都为0％。

[0061] 实施例2

[0062] 超高强度铸钢的制备及使用方法，包括以下冶炼、浇注、热处理和焊接工艺过程，其具体工艺参数为：

[0063] (1)冶炼工艺

[0064] 在200Kg中频炉中进行熔炼，选取硫、磷含量分别＜0.03％的Q235工字废钢和Q10生铁作原料进行冶炼。先熔化大部分的废钢187.62kg和废铁4.22kg，熔炼温度为1580℃，在大料全部化清后，再加入2.00kg中碳铬铁FeCr69C1.0和2.12kg钼铁合金FeMo70进行熔炼，出炉前7min，进行排渣处理，再加入0.75kg硅铁FeSi75-A、2.49kg中碳锰铁中碳锰铁FeMn82C1.5，出炉前2min，加入0.24kg钛铁FeTi40-A，最后在浇包底部放入0.27kg终脱氧剂Al和0.29kg稀土硅铁合金FeSiRE26，终脱氧剂Al为纯铝片，稀土硅铁合金破碎成块状，尺寸＜5mm，用前烘烤2h。

[0065] (2)浇注工艺

[0066] 钢水的出炉温度尽量高为1650℃，待钢水在浇包中静置3min后，在1600℃浇注成标准的焊接试块如图2所示和Y型试块如图3所示。

[0067] (3)热处理工艺

[0068] 试块浇注成形后，放入RT型台车式电阻炉中进行热处理。采用退火+正火+调质的热处理工艺过程，在890℃下保温200min，当炉内温度降到500℃时拉出自然冷却；正火处理温度为920℃，保温120min后在空气中冷却；调质处理是在890℃下保温120min后水淬，然后再在540℃下保温180min后水淬(计算t1＝αKD，α取1.3min/mm，k取1.8，D取50mm，t1＝1.3min/mm×1.8×50mm＝117min，故取t1＝120min；计算t2＝Bn+AnKnD，Bn取20min，An取2.3mm/min，Kn取1.4，D取50mm，t2＝20min+2.3mm/min×2.3mm/min×1.4＝181min，故取t2＝180min)。

[0069] 通过以上工艺，可制备超高强度铸钢ZG18CrMnMoRe，其所含元素的质量百分比组成为：C 0.19％，Si 0.31％，Mn 0.65％，Cr 0.85％，Mo 0.51％，Ti 0.028％，Re残留0.015％，Al残留0.04％，S 0.025％，P 0.017％；其余为铁元素。

[0070] 制得本发明超高强度铸钢，铸钢的机械性能为：拉伸强度1032MPa，屈服强度2
889MPa，延伸率14％，断面收缩率27％，冲击吸收功32J，冲击韧性41J/cm，硬度289HB。

[0071] 本发明超高强度铸钢热处理完成后，在实际生产中还需要严格控制焊接工艺过程参数，避免产生焊接冷裂纹和热裂纹，影响产品的质量可靠性。如图4所示，试件的焊接工艺包含焊前预热、焊接焊缝、焊后处理三个过程，焊前预热是指在热处理炉中预热，在190℃下保温60min；焊接工艺参数为：采用82％Ar+18％CO2富氩气体保护焊，采用90公斤级的高强低氢焊丝焊接，层间温度控制在160℃，焊接电流260A，焊接电压26V，焊接速度420mm/min，手工线能量16KJ/cm；焊后进行消氢处理，在320℃下保温180min，降温至200℃以下，拉出炉门冷却。焊接性能测试得到的表面裂纹率和断面裂纹率都为0％。

[0072] 实施例3

[0073] 超高强度铸钢的制备及使用方法，包括以下冶炼、浇注、热处理和焊接工艺过程，其具体工艺参数为：

[0074] (1)冶炼工艺

[0075] 在200Kg中频炉中进行熔炼，选取硫、磷含量分别＜0.03％的Q235工字废钢和Q10生铁作原料进行冶炼。先熔化大部分的废钢184.64kg和废铁4.45kg，熔炼温度为1560℃，在大料全部化清后，再加入2.81kg中碳铬铁FeCr55C100和2.81kg钼铁合金FeMo55-A进行熔炼，出炉前10min，进行排渣处理，再加入0.97kg硅铁FeSi65、3.33kg中碳锰铁FeMn84C0.4，出炉前3min，加入0.41kg钛铁FeTi30-B，最后在浇包底部放入0.29kg终脱氧剂Al和0.29kg稀土硅铁合金FeSiRE29，终脱氧剂Al为纯铝片，稀土硅铁合金破碎成块状，尺寸＜5mm，用前烘烤2h。

[0076] (2)浇注工艺

[0077] 钢水的出炉温度尽量高为1640℃，待钢水在浇包中静置2min后，在1570℃浇注成标准的焊接试块如图2所示和Y型试块如图3所示。

[0078] (3)热处理工艺

[0079] 试块浇注成形后，放入RT型台车式电阻炉中进行热处理。采用退火+正火+调质的热处理工艺过程，在910℃下保温200min，当炉内温度降到500℃时拉出自然冷却；正火处理温度为900℃，保温120min后在空气中冷却；调质处理是在910℃下保温120min后水淬，然后再在530℃下保温180min后水淬(计算t1＝αKD，α取1.3min/mm，k取1.8，D取50mm，t1＝1.3min/mm×1.8×50mm＝117min，故取t1＝120min；计算t2＝Bn+AnKnD，Bn取20min，An取2.3mm/min，Kn取1.4，D取50mm，t2＝20min+2.3mm/min×2.3mm/min×1.4＝181min，故取t2＝180min)。

[0080] 通过以上工艺，可制备超高强度铸钢ZG18CrMnMoRe，其所含元素的质量百分比组成为：C 0.20％，Si 0.35％，Mn 0.77％，Cr 0.95％，Mo 0.53％，Ti 0.035％，Re残留0.018％，Al残留0.05％，S 0.021％，P 0.015％；其余为铁元素。

[0081] 制得本发明超高强度铸钢，铸钢的机械性能为：拉伸强度1043MPa，屈服强度2
885MPa，延伸率16％，断面收缩率31％，冲击吸收功35J，冲击韧性43J/cm，硬度303HB。

[0082] 本发明超高强度铸钢热处理完成后，在实际生产中还需要严格控制焊接工艺过程参数，避免产生焊接冷裂纹和热裂纹，影响产品的质量可靠性。如图4所示，试件的焊接工艺包含焊前预热、焊接焊缝、焊后处理三个过程，焊前预热是指在热处理炉中预热，在170℃下保温60min；焊接工艺参数为：采用82％Ar+18％CO2富氩气体保护焊，采用90公斤级的高强低氢焊丝焊接，层间温度控制在180℃，焊接电流240A，焊接电压28V，焊接速度380mm/min，手工线能量17.6KJ/cm；焊后进行消氢处理，在280℃下保温180min，降温至200℃以下，拉出炉门冷却。焊接性能测试得到的表面裂纹率和断面裂纹率都为0％。

[0083] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。