CN101423884A - 一种高锰耐磨钢板的生产方法及其生产的钢板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢铁生产技术领域，具体涉及一种高锰耐磨钢板的生产方法及其生产的钢板。本发明公开了一种高锰耐磨钢板的生产方法，包括下列步骤：将热轧高锰钢板进行冷轧，得到冷轧高锰钢板。本发明所述生产方法步骤简单，可充分利用现有设备，减少企业的生产投资；且改善了高锰钢的性能，提高了耐磨性，有效提高了高锰钢使用寿命并扩大了使用范围，在使用板材的环境，能完全取代高锰钢铸件和高铬铸铁，同时减少了生产污染，保护了环境，更节约了资源和能源。

Description

一种高锰耐磨钢板的生产方法及其生产的钢板

技术领域

本发明涉及钢铁生产技术领域，具体涉及一种高锰耐磨钢板的生产方法及其生产的钢板。

背景技术

有资料统计，2001年国内特殊中厚板材的需求量为50.82万吨。其中耐磨钢板的市场需求量22.2万吨占总量的43.7％。

1882年英国人Hadfield发明了高锰钢。100多年来，高锰钢得到了非常广泛的应用，其基本成分却一直没有大的改变。高锰钢是一种碳含量和锰含量较高的耐磨钢，具有很强的加工硬化能力。它在强冲击、大压力磨损条件下使用时，工件表面产生加工硬化，布氏硬度由HB190提高到HB500左右，当表面硬化层被磨损后，新的硬化层又不断在形成，而内部仍保持奥氏体特有的良好韧性和塑性。高锰钢这一特殊的性能，适于制作长时间经受强冲击、大压力物料磨损的耐磨构件，长期以来广泛应用于冶金、矿山、铁路、电力、煤炭、水泥等机械设备中。尤其是近年来，随着现代工业的高速发展和科学技术的突飞猛进，高锰钢已成为磁悬浮列车、凿岩机器人、新型坦克等先进设备中首选的耐磨材料。许多新型材料和现代表面工程技术在性价比上仍无法与高锰钢相比。

国内使用高锰钢耐磨件的设备，目前普遍使用高锰钢铸件或高铬铸铁。高锰钢铸件有一个致命弱点，在较小冲击和较小压力的环境下，由于初始硬度较低，耐磨性能较差。高锰钢铸件使用在有较强冲击和较大压力的环境中，而高铬铸铁仅适合于较小冲击和较小压力的环境。

高锰钢铸件和高铬铸铁在熔炼生产时会引起环境污染，同时，由于生产效率低下，造成很大的资源浪费和能源浪费。高锰钢铸件在较小冲击和较低压力环境下使用时寿命短暂，这些不容忽视的问题，已使高锰钢生产技术工艺的变革刻不容缓。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供了一种冷轧高锰耐磨钢板的生产方法来克服先有技术的缺点，通过冷轧使热轧高锰钢板发生强烈的加工硬化和形变硬化，从而得到高强度和高硬度的钢板。在保证抗强冲击、大压力磨损的同时，在较小冲击和较小压力的环境下，具有热轧高锰钢板所没有的优良抗磨损性能。

为此，本发明公开了一种高锰耐磨钢板的生产方法，包括下列步骤：将热轧高锰钢板进行冷轧，得到冷轧高锰钢板。

在一些具体实施方式中，所述冷轧为以15％～50％之间的压缩比进行冷轧。压缩比＝(初始厚度-轧后厚度)/初始厚度。

在一些具体实施方式中，所述热轧高锰钢板采用下列步骤生产：

a)热轧：高锰钢坯经加热、轧钢、剪边修整，得到热轧高锰钢板；

b)热处理：固熔处理。

在一些具体实施方式中，所述热轧的始轧温度≤1200℃，终轧温度≥900℃。

在一些具体实施方式中，在步骤a后，所述热轧高锰钢板进加热炉加热至1050℃～1100℃(炉温)，然后再进行固熔处理。

在一些具体实施方式中，所述固熔热处理为将热轧高锰钢板加热至1050℃(钢温)，迅速以大量流动水喷淋至室温。

本发明所述高锰钢可采用电弧炉冶炼，铸成钢锭。

本发明所述的高锰钢或经过合金化的高锰钢可以是国家标准(GB/T 5680-1998)中所规定的高锰钢和在此基础上用铬、镍、钒、硼、钛、钼、铝、铌、氮和稀土元素中一种和/或其复合合金化的高锰钢。

另一方面，本发明还提供了上述生产方法所生产的冷轧高锰钢板。

本发明所述冷轧高锰钢板包括下列重量百分比的化学成分C：0.5％～1.5％，Mn：5％～25％，Si：0.3％～1.0％，P：≤0.05％，S：≤0.035％，Cr：0～5％，Ti：0～3％，Mo：0～3％，N：0～0.5％，B：0～0.5％，稀土：0～0.5％。

本发明所述冷轧高锰钢板的厚度在1.0mm～30mm范围内，板幅达到宽度500mm以上，长度1000mm以上。

本发明所述生产方法步骤简单，可充分利用现有设备，减少企业的生产投资，改善高锰钢的性能，有效增强耐磨性，提高耐磨钢使用寿命并扩大使用范围。在使用板材的环境下，能完全取代高锰钢铸件和高铬铸铁，同时减少了生产污染，保护了环境，更节约了资源和能源。

具体实施方式

以下结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。比例和百分比基于重量，除非特别说明。

传统的高锰钢，最常见铸造件国内牌号为ZGMn13，相对应的国外牌号：JIS：SCMnH11、AFNOR：Z120Mn12、EN：X120Mn12、DIN：1.3401、ASTM：A128、ISO：GX120Mn13。

基本化学成分见表一：

表一  化学成分(％)

 

牌号	C	Si	Mn	P	S
						Mn13	0.90-1.20	0.30-0.80	11.00-14.00	≤0.050	≤0.035

冶炼方法为：用电炉冶炼高锰钢，浇注出重量约为3000公斤的钢锭。粗轧开坯并修磨精整。

固熔热处理方法为：将热轧钢板加热到1050℃～1100℃(炉温)，迅速以大量流动水喷淋至室温。

实施例1：生产冷轧高锰钢板

将粗轧开坯并修磨精整后的钢坯加热至1200℃(炉温)热轧，其始轧温度为1100℃(钢温)，终轧温度不低于900℃(钢温)，得到热轧高锰钢板。将钢板剪边修整并固熔热处理后，制成幅面尺寸宽度≥500mm，长度≥1000mm，厚度6～40mm的钢板。然后按15％-50％的压缩比冷轧至1～30mm的厚度，得到冷轧高锰钢板。

实施例2-4中所采用的冷轧高锰钢板(或称冷轧高锰钢)来源于实施例1所生产；热轧高锰钢板(或称热轧高锰钢)、高锰钢铸件、高铬铸铁、国产耐磨钢、进口耐磨钢均为市售成品。

实施例2：力学性能检测

按照本技术领域的公知技术标准实测性能，结果对比如表二(以厚度10mm为例)：

表二 性能对比

 

高锰钢板	规格mm	屈服强度MPa	抗拉强度MPa	伸长率％	冷弯180°b＝2a，d＝2a	20℃ AKvJ	硬度HB
								热轧	10	515	845	42	无可见裂纹	42	210
冷轧	10	1025	1365	25	无可见裂纹	68	470

由实测性能数据可见，本发明所述方法制备的高锰耐磨钢板的强度性能有明显提高，但延伸率降低。作为耐磨材料最重要的硬度指标得到有效提高。

实施例3：抗强冲击大压力磨损性能对比测试

分别取高锰钢铸件(含13％Mn)、高铬铸铁(含20％Cr)、国产NM420耐磨钢板、进口悍达400钢板、热轧高锰钢板、冷轧高锰钢板各一块，板幅为500mm×500mm，厚度不等(因材料来源所限，无法统一厚度，厚度公差标准GB709)，每块钢板选十个测试点，然后依次放入冲击力较大的抛丸机抛丸室中最容易被钢丸打坏的部位击打，测试条件为：钢板距抛头700mm，抛射物为直径1.5mm的钢丝切丸；直接打击；抛射速度75m/秒；钢丸与钢板夹角大于45°。各测试钢板在相同部位经有效击打100小时后(其中连续击打9小时)，取出测量十个测试点厚度，结果见表三：

表三 强冲击大压力磨损性能对比测试结果

击打结束后，测试热轧高锰钢板和冷轧高锰钢板厚度无明显变化，氧化层被打掉后的表面光亮，呈水波纹状。其余测试件的厚度则有明显变化。

从强冲击大压力磨损耐磨性能对比试验结果可以证明，本发明所述方法制备的冷轧高锰钢板保持了热轧高锰钢板特有的、而其他耐磨钢所没有的抗强冲击大压力磨损的优良特性。

实施例4：抗较小冲击较小压力磨损耐磨性能对比测试

较小冲击较小压力磨损耐磨性能对比测试，采用自制磨损试验机进行对比试验，试验机轨道为热轧Q345钢板，磨料采用石英砂和玻璃砂的混合物以模拟实际环境，试样采用线切割，制成尺寸为厚度10mm×宽度20mm×长度50mm，试样和轨道间距约1mm保持不变。试验原理为试样绕主轴旋转，磨料从试样和轨道间通过，轨道上铺满石英砂和玻璃砂。10小时后结束测试，结果见表四：

表四 较小压力物料磨损耐磨性能对比测试结果

本发明所述方法制备的冷轧高锰钢板的较小冲击和较小压力环境下耐磨性能比热轧高锰钢板高出三倍多，比高铬铸铁高出近三倍，比高锰钢铸件高出五倍以上，比进口耐磨钢板高出三倍，比国产耐磨钢板高出四倍。

本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只作为阐明本发明各个方面的单个例子。本发明范围内还包括功能等同的方法和组成。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落入所附权利要求书的范围之内。

Claims (9)

1、一种高锰耐磨钢板的生产方法，包括下列步骤：将热轧高锰钢板进行冷轧，得到冷轧高锰钢板。

2、如权利要求1所述的生产方法，其特征在于所述冷轧为以15％～50％之间的压缩比进行冷轧。

3、如权利要求1所述的生产方法，其特征在于所述热轧高锰钢板采用下列步骤生产：

a)热轧：高锰钢坯经加热、轧钢、剪边修整，得到热轧高锰钢板；

b)热处理：固熔处理。

4、如权利要求3所述的生产方法，其特征在于所述热轧的始轧温度≤1200℃，终轧温度≥900℃。

5、如权利要求3所述的生产方法，其特征在于在步骤a后，所述热轧高锰钢板进加热炉加热至1050℃～1100℃(炉温)，然后再进行固熔处理。

6、如权利要求3所述的的生产方法，其特征在于所述固熔热处理为将热轧高锰钢板加热至1050℃(钢温)，迅速以大量流动水喷淋至室温。

7、按照权利要求1-6任一项所述生产方法所生产的冷轧高锰钢板。

8、如权利要求1所述的冷轧高锰钢板，其特征在于所述冷轧高锰钢板包括下列重量百分比的化学成分：

C：0.5％～1.5％，Mn：5％～25％，Si：0.3％～1.0％，

P：≤0.05％，S：≤0.035％，Cr：0～5％，Ti：0～3％，

Mo：0～3％，N：0～0.5％，B：0～0.5％，稀土：0～0.5％。

9、如权利要求7所述的冷轧高锰钢板，其特征在于所述冷轧高锰钢板的厚度在1.0mm～30mm范围内，板幅达到宽度500mm以上，长度1000mm以上。