CN101748333B - 一种低碳当量高强度耐磨钢板及其生产方法 - Google Patents

一种低碳当量高强度耐磨钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低碳当量高强度耐磨钢板,由以下重量百分比的组分制备而成:C0.15-0.18%,Si0.20-0.40%,Mn1.30-1.40%,P≤0.015%,S≤0.005%,V 0.040-0.050%,Nb0.017-0.030%,Al 0.020-0.040%,Cr 0.15-0.25%,Mo 0.18-0.28%,Ti 0.017-0.026%,B0.0015-0.0030%,其余为Fe和不可避免的杂质,钢板的厚度为8-60mm。本发明的高强度耐磨钢板,屈服强度在1000MPa以上;布氏硬度在380-430HBW之间;碳当量在0.41-0.49%之间;抗拉强度最高可达1280MPa;低温韧性良好;钢板最大厚度可达到60mm。

Description

一种低碳当量高强度耐磨钢板及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种低碳当量高强度耐磨钢板,同时还公开了一种该钢板的生产方法。
背景技术
[0002] 随着我国经济建设的迅猛发展,市场对高强耐磨钢板的需求日益增大。特别煤矿机械、工程机械、冶金机械、筑路机械及矿山机械等行业,为降低制造成本,纷纷选用国产铸件和少量的钢板。由于国内耐磨钢板生产能力有限,铸件材料后续加工受限,致使国内耐磨钢不能满足市场需求。
[0003] 中国专利申请号:200710193026. 2,公开了一种高强度耐磨钢板,其成分包括C、 Si、Mn、Ni、V、Nb、B、Cr、Mo、Ti、Al等微量元素,通过合理的制备工艺,得到的高强度耐磨钢板,其布氏硬度为360-440HBW,抗拉强度不低于1220MPa,焊接性能好,冷弯性能好,冲击韧性好,钢板板型好,可广泛应用于工程机械制造。但是,近年来,随着工业发展和社会进步, 有色金属的价格逐渐升高,其中M的价格上升较为明显,相比前几年的价格上涨了近3倍, 从而增加了高强度耐磨钢板的生产成本。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种不含有M元素的高强度耐磨钢板,能够保持钢板的各项性能。
[0005] 本发明的另一目的是一种高强度耐磨钢板的生产方法。
[0006] 为了实现以上目的,本发明的高强度耐磨钢板所采用的技术方案是:一种低碳当量高强度耐磨钢板,由以下重量百分比的组分制备而成:
[0007] C 0. 15-0. 18%, Si 0. 20-0. 40%, Mn 1. 30-1. 40%, P^O. 015%, S^O. 005%, V0. 040-0. 050 %, Nb 0. 017-0. 030 %, Al 0.020-0.040 %, Cr 0.15-0.25 %, Mo 0. 18-0. 28%, TiO. 017-0. 026%, B 0. 0015-0. 0030%,其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0008] 本发明的高强度耐磨钢板的生产方法包括以下步骤:
[0009] 1)冶炼工艺:将含有各元素的钢水先经电炉冶炼,后送入LF精炼炉精炼,精炼完毕后,真空脱气炉(VD炉)真空处理;
[0010] 2)浇铸工艺:将步骤1)处理后的钢水在1540-1560°c条件下浇铸;
[0011] 3)加热工艺:1000°C以下升温速度60-120°C/h,最高加热温度1220-1M0°C,总加热时间 10-14min/mm ;
[0012] 4)轧制工艺:第一阶段轧制温度在930-1100°C之间,累计压下率70-90%;第二阶段轧制温度在820-925°C之间,累计压下率30-50% ;
[0013] 5)调质工艺:经抛丸后钢板在进行淬火,淬火温度为915-935°C,保温时间为 2-2. 5min/mm ;淬火后钢板进行低回火处理,回火温度为200-210°C,保温时间为4_4. 5min/ mm,回火后钢板空冷。[0014] 步骤1)所述真空处理之前加入Al线和SiCa块。
[0015] 步骤1)所述真空处理的真空度不大于0. 5乇,真空保持时间15-40分钟。
[0016] 步骤2)所述浇铸采用连铸工艺生产,拉坯速度为0. 7-1. 2m/min。
[0017] 步骤4)所述轧制中,第一阶段的开轧温度为985-1100°C,终轧温度为930-950°C; 第二阶段的开轧温度为900-925°C,终轧温度为820-880°C。
[0018] 步骤4)所述轧制中单道次压下率为10-30%。
[0019] 所述调质工艺之前进行矫直和抛丸。
[0020] 步骤6)淬火的冷却工艺为:
[0021] 钢板厚度8-10mm,冷却辊速为20m/min ;
[0022] 钢板厚度ll_12mm,冷却辊速为18m/min ;
[0023] 钢板厚度13-16mm,冷却辊速为16m/min ;
[0024] 钢板厚度17-25mm,冷却辊速为8_10m/min ;
[0025] 钢板厚度沈-40讓,冷却辊速为5_6m/min ;
[0026] 钢板厚度41-50mm,冷却辊速为3_4m/min ;
[0027] 钢板厚度大于50-60mm,冷却辊速为l_2m/min。
[0028] 本发明的高强度耐磨钢板,具有以下优点:1、强度较高,屈服强度在IOOOMPa以上;2、硬度高,布氏硬度在380-430HBW之间;3、碳当量低,在0. 41-0. 49%之间;4、抗拉强度最高可达1280MPa ;5、低温韧性良好,_20°C的横向冲击功可达40-60J ;6、钢板最大厚度可达到60mm,。
[0029] 本发明的钢板的化学成分设计采用低碳当量,强韧性好、可焊接性能好;加入的贵重金属含量少,成本低,市场竞争力强;采用II型控轧控冷工艺,解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗大不均、冲击韧性减低现象;冷弯性能好,钢板冷变形性能良好,减轻了劳动强度,节约工时和提高了材料的利用率;钢板板型良好,不平度< 5mm/m,有优良的综合性能;供货钢板冲击韧性有相当大的富裕量,可广泛用于矿山、工程和冶金机械制造行业的使用,应用前景广阔。
[0030] 本发明的高强度耐磨钢板,省略了较为昂贵且加入量较大的M元素组分,并对其它成分的含量进行了相应的调整,结合调整后的制备工艺,得到了各项性能相近的高强度耐磨钢板,同样具有高强度耐磨性,及焊接性能,冷弯性能,冲击韧性等,满足用户的需要。
具体实施方式
[0031] 实施例1
[0032] 本实施例的高强度耐磨钢板,厚度20mm,其是由以下重量百分比的组分制备而成:
[0033] C 0. 15 %, Si 0. 31 %, Mn 1. 34 %, P 0. 014 %, S 0. 002 %, V 0. 040 %, Nb 0. 030%, A10. 030%, CrO. 21%,MoO. 22%, TiO. 017%,B 0. 0015%,余量为铁和不可避免的杂质。碳当量为0.48%。
[0034] 本实施例的高强度耐磨钢板的生产方法包括如下步骤:
[0035] 1)冶炼工艺:将含有上述各重量百分含量化学成份的钢水先经电炉冶炼,送入LF 精炼炉精炼,并喂Al线,精炼过程保证精炼渣白,保证脱氧效果,完毕后真空脱气炉(VD炉)真空处理,真空前加入SiCa块,真空度不大于0. 5乇,真空保持时间25分钟后破坏真空;
[0036] 2)浇铸工艺:真空破坏后,然后采用200X 1800mm连铸机浇铸,温度在1550°C进行浇铸,拉坯速度为0. 7m/min ;
[0037] 3)加热工艺:1000°C以下升温速度为120°C /h,加热温度1220°C ;总加热时间 12min/mm ;
[0038] 4)轧制工艺:第一阶段的开轧温度为985°C,终轧温度为940°C,累计压下率为78%,使奥氏体发生完全再结晶,以细化奥氏体晶粒;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段,开轧温度为910°C,终轧温度为820°C,累计压下率为39% ;轧制时单道次的压下率为 15-25% ;
[0039] 5)矫直和抛丸工艺:经轧制后趁热矫直,矫直后钢板先进行抛丸,保证钢板表面良好;
[0040] 6)调质工艺:抛丸后钢板进行淬火,淬火后钢板为全厚度马氏体钢,淬火加热温度为925°C,保温时间为2. 3min/mm,以水量3800t/h冷却,淬火冷却辊速为9m/min ;对淬火后钢板进行回火处理,回火温度为206°C,保温时间为4. 5min/mm,回火后钢板空冷。
[0041] 本实施例的高强度耐磨钢板的力学性能:屈服强度1030MPa,抗拉强度:1160MPa, 钢板截面布氏硬度:406〜420HBW。-20°C横向冲击:40J 39J 60J。180°冷弯d = 4a,良好。
[0042] 实施例2
[0043] 本实施例的高强度耐磨钢板,厚度60mm,其是由以下重量百分比的组分制备而成:
[0044] C 0. 17 %, Si 0. 20 %, Mn 1. 30 %, P 0. 010 %, S 0. 003 %, V 0. 046 %, Nb
0. 025%,A10. 040%,CrO. 15%,MoO. 18%,TiO. 022%,B 0. 0020%,余量为铁和不可避免的
杂质。碳当量为0.49%。
[0045] 本实施例的高强度耐磨钢板的生产方法包括如下步骤:
[0046] 1)冶炼工艺:将含有上述各重量百分含量化学成份的钢水先经电炉冶炼,送入LF 精炼炉精炼,并喂Al线;精炼过程保证精炼渣白,保证脱氧效果。完毕后真空脱气炉(VD 炉)真空处理,真空前加入SiCa块,真空度不大于0.5乇,真空保持时间15分钟后破坏真空;
[0047] 2)浇铸工艺:真空破坏后,然后采用300X 1800mm连铸机浇铸,温度在1540°C进行浇铸,拉坯速度为l.Om/min ;
[0048] 3)加热工艺:1000°C以下升温速度90°C /h,加热温度1230°C,总加热时间为 10min/mm ;
[0049] 4)轧制工艺:第一阶段的开轧温度为1100°C,终轧温度为950°C,累计压下率为90%,使奥氏体发生完全再结晶,以细化奥氏体晶粒;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段,开轧温度为925°C,终轧温度为865°C,累计压下率为50% ;轧制时单道次的压下率为 15-30% ;
[0050] 5)矫直和抛丸工艺:经轧制后趁热矫直,矫直后钢板先进行抛丸,保证钢板表面良好;
[0051] 6)调质工艺:抛丸后钢板进行淬火,淬火后钢板为全厚度马氏体钢,淬火加热温度为935°C,保温时间为2. 5min/mm,以水量3900t/h冷却,淬火冷却辊速为lm/min ;淬火后钢板进行回火处理,回火温度为210°C,保温时间为^lin/mm,回火后钢板空冷。
[0052] 本实施例的高强度耐磨钢板的力学性能:屈服强度IOlOMPa,抗拉强度:1280MPa, 钢板截面布氏硬度:415〜422HBW。-20°C横向冲击:26J 29J 30J。180°冷弯d = 4a,良好。
[0053] 实施例3
[0054] 本实施例的高强度耐磨钢板,厚度40mm,其是由以下重量百分比的组分制备而成:
[0055] C 0. 18 %, Si 0. 40 %, Mn 1. 40 %, P 0. 009 %, S 0. 003 %, V 0. 050 %, Nb 0. 017%, A10. 020%, CrO. 25%,MoO. 28%, TiO. 026%,B 0. 0030%,余量为铁和不可避免的杂质。碳当量为0.49%。
[0056] 本实施例的高强度耐磨钢板的生产方法包括如下步骤:
[0057] 1)冶炼工艺:将含有上述各重量百分含量化学成份的钢水先经电炉冶炼,送入LF 精炼炉精炼,并喂Al线;精炼过程保证精炼渣白,保证脱氧效果。完毕后真空脱气炉(VD 炉)炉真空处理,真空前加入SiCa块,真空度不大于0. 5乇,真空保持时间40分钟后破坏
真空;
[0058] 2)浇铸工艺:真空破坏后,然后采用300X 1800mm连铸机浇铸,温度在1560°C进行浇铸,拉坯速度为1.2m/min ;
[0059] 3)加热工艺:1000°C以下升温速度60°C /h,加热温度1240°C,总加热时间为 14min/mm ;
[0060] 4)轧制工艺:第一阶段的开轧温度为990°C,终轧温度为930°C,累计压下率为70%,使奥氏体发生完全再结晶,以细化奥氏体晶粒;第二阶段为奥氏体非再结晶阶段,开轧温度为900°C,终轧温度为880°C,累计压下率为30% ;轧制时单道次的压下率为 10-20% ;
[0061] 5)矫直和抛丸工艺:经轧制后趁热矫直,矫直后钢板先进行抛丸,保证钢板表面良好;
[0062] 6)调质工艺:抛丸后钢板进行淬火,淬火后钢板为全厚度马氏体钢,淬火加热温度为915°C,保温时间2. Omin/mm,以水量3900t/h冷却,淬火冷却辊速为5m/min ;淬火后钢板进行回火处理,回火温度为200°C,保温时间为4. 3min/mm,回火后钢板空冷。
[0063] 本实施例的高强度耐磨钢板的力学性能:屈服强度1040MPa,抗拉强度:1260MPa, 钢板截面布氏硬度:420〜430HBW。-20°C横向冲击:26J 29J 30J。180°冷弯d = 4a,良好。

Claims (9)

1. 一种低碳当量高强度耐磨钢板,其特征在于:由以下重量百分比的组分制备而成:C 0. 15-0. 18%, Si 0. 20-0. 40%, Mn 1. 30-1. 40%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 005%, V 0. 040-0. 050%, Nb 0. 017-0. 030%, Al 0.020-0. 040%, Cr 0.15-0. 25%, Mo 0. 18-0. 28%, Ti 0.017-0. 026%, B 0. 0015-0. 0030%,其余为Fe和不可避免的杂质;其制备方法包括以下步骤:1)冶炼工艺:将含有各元素的钢水先经电炉冶炼,后送入LF精炼炉精炼,精炼完毕后, 真空脱气炉(VD炉)真空处理;2)浇铸工艺:将步骤1)处理后的钢水在1540-1560°C条件下浇铸;3)加热工艺:1000°C以下升温速度60-120°C /h,最高加热温度1220_1M0°C,总加热时间 10-14min/mm ;4)轧制工艺:第一阶段轧制温度在930-1100°C之间,累计压下率70-90% ;第二阶段轧制温度在820-925°C之间,累计压下率30-50% ;5)调质工艺:经抛丸后钢板在进行淬火,淬火温度为915-935 °C,保温时间为 2-2. 5min/mm ;淬火后钢板进行低回火处理,回火温度为200-210°C,保温时间为4_4. 5min/ mm,回火后钢板空冷。
2. 一种如权利要求1所述低碳当量高强度耐磨钢板的生产方法,其特征在于:包括以下步骤:1)冶炼工艺:将含有各元素的钢水先经电炉冶炼,后送入LF精炼炉精炼,精炼完毕后, 真空脱气炉(VD炉)真空处理;2)浇铸工艺:将步骤1)处理后的钢水在1540-1560°C条件下浇铸;3)加热工艺:1000°C以下升温速度60-120°C /h,最高加热温度1220_1M0°C,总加热时间 10-14min/mm ;4)轧制工艺:第一阶段轧制温度在930-1100°C之间,累计压下率70-90% ;第二阶段轧制温度在820-925°C之间,累计压下率30-50% ;5)调质工艺:经抛丸后钢板在进行淬火,淬火温度为915-935 °C,保温时间为 2-2. 5min/mm ;淬火后钢板进行低回火处理,回火温度为200-210°C,保温时间为4_4. 5min/ mm,回火后钢板空冷。
3.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于:步骤1)所述真空处理之前加入Al线和SiCa块。
4.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于:步骤1)所述真空处理的真空度不大于0. 5乇,真空保持时间15-40分钟。
5.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于:步骤2)所述浇铸采用连铸工艺生产, 拉坯速度为0. 7-1. 2m/min。
6.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于:步骤4)所述轧制中,第一阶段的开轧温度为985-1100°C,终轧温度为930-950°C ;第二阶段的开轧温度为900_925°C,终轧温度为 820-880°C。
7.根据权利要求2或6所述的生产方法,其特征在于:步骤4)所述轧制中单道次压下率为 10-30% ο
8.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于:所述调质工艺之前进行矫直和抛丸。
9.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于:步骤5)淬火的冷却工艺为:钢板厚度8-10mm,冷却辊速为20m/min ; 钢板厚度11-12mm,冷却辊速为18m/min ; 钢板厚度13-16mm,冷却辊速为16m/min ; 钢板厚度17-25mm,冷却辊速为8_10m/min ; 钢板厚度沈-40mm,冷却辊速为5-6m/min ; 钢板厚度41-50mm,冷却辊速为3_4m/min ; 钢板厚度大于50-60mm,冷却辊速为l_2m/min。
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