CN102191363A

CN102191363A - 一种厚度为2～15mm耐磨钢板的生产方法

Info

Publication number: CN102191363A
Application number: CN2011101184456A
Authority: CN
Inventors: 付彬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明属于耐磨钢领域。一种厚度为2～15mm耐磨钢板的生产方法，其特征在于它包括如下步骤：1)将厚度为2～15mm的热轧态的基板经校平、表面质量检查及清理后，进行喷丸处理；2)进入辊底式连续热处理炉进行加热；3)进行淬火处理：以≥20℃/s的冷却速度在用于薄板淬火处理的辊缝式压力淬火机，将钢板用水冷却至Ms转变点温度以下，得到淬火处理后的钢板；4)将淬火处理后的钢板用矫直机校平，然后进行低温回火处理，得到厚度为2～15mm耐磨钢板。本发明可生产出2～15mm的薄规格耐磨钢板，而该规格钢板在国内尚属空白；采取本发明的生产方法生产的耐磨钢板性能优异、均匀性好、板形优异、表面质量良好。

Description

一种厚度为2～15mm耐磨钢板的生产方法

技术领域

本发明属于耐磨钢技术领域，具体涉及到一种厚度为2～15mm耐磨钢板的生产方法。

背景技术

磨损是材料破坏的主要形式之一，其造成的经济损失相当惊人。据统计，在工业发达国家，机械装备及零件的磨损所造成的经济损失占国民经济总产值的4％左右，其中磨料磨损占金属磨损总量的50％。我国每年因磨料磨损所消耗的钢材达百万吨以上。因此，加强耐磨钢的开发应用，对国民经济的发展有着重要的意义。

近几十年来，国外耐磨钢的开发与应用发展很快，发达国家的一些钢铁公司已经有了自己的系列产品和标准，其成品板在保证高硬度、高耐磨性的同时，冷弯性能十分优越。如瑞典奥克隆德的HARDOX系列、德国蒂森克虏伯的XAR系列、日本JFE的EVERHARD系列等。这些厂家从20世纪50～60年代开始生产耐磨钢，能够稳定供应厚度6～100mm、HB300～600各级别耐磨钢产品，并为大多数使用环境提出适当的解决方案，并在高磨损环境中得到了成功的应用。

近几年我国耐磨钢领域的技术发展取得了长足进步，国内主要钢厂如武钢、鞍钢、宝钢、舞阳、太钢等中厚板厂均能够稳定供应HB450硬度级别以下的耐磨钢板，部分厂家可生产HB500以下硬度级别的耐磨钢板。但整体而言，国内钢厂在耐磨钢上存在两个问题：(1)钢板硬度级别较低，HB500以上几乎没有；(2)钢板厚度集中在15mm以上，薄规格(2～15mm)很少，导致我国高级别、薄规格耐磨板几乎全部进口。

发明内容

本发明的目的是提供一种厚度为2～15mm耐磨钢板的生产方法，该方法能生产厚度为2～15mm耐磨钢板。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种厚度为2～15mm耐磨钢板的生产方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)将厚度为2～15mm的热轧态的基板(原始钢板)经校平(现有技术通常不进行校平，如厚板不校平)、表面质量检查及清理后，进行喷丸处理(去除表面氧化铁皮及其他缺陷)，得到喷丸处理后的钢板；

2)将喷丸处理后的钢板装入辊底式连续热处理炉进行加热(加热到预定温度后后保温)，根据基板材质，计算其Ac₃点温度，保温温度设定为Ac₃+(30～80)℃，保温时间1.5～3.0min/mm(即每1mm厚度钢板的保温时间1.5～3.0min)，得到加热保温后的钢板；

3)进行淬火处理：以≥20℃/s的冷却速度(在用于薄板淬火处理的辊缝式压力淬火机上)，将加热保温后的钢板用水冷却至Ms转变点温度以下[根据基板(钢板)材质，计算基板的Ms(马氏体转变温度)转变点温度]，得到淬火处理后的钢板；

4)将淬火处理后的钢板用矫直机校平，然后进行回火处理(低温回火处理)，回火工艺为(根据基板及生产钢板硬度级别不同)：回火温度为150～370℃，保温时间3.0～8.0min/mm，在空气中冷却至室温，得到厚度为2～15mm耐磨钢板。(本发明是先校平再回火的工艺，可以提高钢板的耐磨性)

步骤1)所述的基板采用矫直机校平。

步骤4)所述的钢板为不含Mo元素的钢板时，回火温度选择在150～250℃。

步骤4)所述的对钢板回火处理，根据最终成品耐磨钢板的硬度级别，回火温度进行不同的设定，如成品耐磨钢板要求硬度高，回火温度选择较低的温度值，如成品耐磨钢板要求硬度低，回火温度选择较高的温度值。

本发明所采取步骤的原理如下：

基板在热处理前用矫直机校平，减少钢板不平度，避免钢板因后续热处理工序产生更大的变形，同时由于此时基板为热轧态，强度较低，易于平整。矫直后的钢板进行表面质量检查及清理，去除钢板表面的氧化铁皮及其他缺陷，防止热处理过程中缺陷扩大。表面清理后进行喷丸处理，进一步提高基板表面质量，清除钢板表面氧化铁皮，使得钢板热处理后能获得良好的表面质量。

钢板表面质量清理及喷丸处理后，对钢板进行淬火处理。淬火的目的主要是通过将钢加热到相变温度以上，全部奥氏体化后，保温一定时间，然后以一定的冷却速度冷却到Ms点以下，获得马氏体组织。在淬火工艺中，钢的奥氏体化温度、保温时间及冷却速度是本发明的关键工艺参数。奥氏体化温度一般选定为Ac₃以上30～80℃，在该温度范围奥氏体化，可保证钢中组织充分转变为奥氏体，钢中难溶碳化物、析出相充分溶入奥氏体中，同时避免因温度过高而导致奥氏体出现异常长大现象。淬火时保温时间设定为1.5～3.0min/mm，在该段保温时间内，既可以使钢中组织充分奥氏体化，钢中碳化物充分溶入奥氏体中，又可因保温时间过长奥氏体出现异常长大现象。冷却是淬火工艺的重要工序环节，以≥20℃/s的冷却速度将钢板用水冷却至Ms转变点以下，可保证钢中奥氏体充分转变为马氏体。本发明采取用于薄板淬火的辊缝式压力淬火机进行淬火处理，其可保证钢板获得足够的冷速，同时该设备冷却水水量及出水部位可保证钢板在淬火过程中变形较小，以保证钢板板形。

淬火处理后，先对钢板进行校平，然后再对钢板进行回火处理，采取该工艺生产的钢板，其校平后产生的内应力能在回火过程中得到有效的消除，从而避免钢板在后续使用过程中因内应力的存在所造成的耐磨性降低的现象。低温回火处理主要是获得回火马氏体组织，改善钢板塑韧性。在回火处理时，回火温度和保温时间的设定是本发明的关键工艺参数。根据基板成分及生产钢板硬度不同，回火温度的选择有所不同。对于不含Mo元素的钢板，回火温度选择在150～250℃，在该温度回火时，马氏体中的碳以ε碳化物形式析出，使得过饱和度减少，正方度降低，从而减小钢中残余应力，提高钢的塑韧性；回火温度过低，ε碳化物析出不够，对提高钢板塑韧性作用有限；回火温度过高，钢板易产生第一类回火脆性。对于含Mo元素的钢，由于Mo元素能有效防止钢的回火脆性，钢板回火温度范围能扩到150～370℃，同时根据最终成品的硬度级别，回火温度进行不同的设定，如成品板要求硬度高，回火温度可设定在较低的温度，如成品板要求硬度低，回火温度可以相应有所提高。本发明设定的保温时间为3.0～8.0min/mm，在该时间范围内进行回火，可保证ε碳化物充分析出，从而减少钢板内应力，提高钢板的塑韧性。如保温时间不足，达不到该效果；如时间过长，产生能耗过大，提高了工厂生产成本。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的生产方法(配合相应的设备)，可生产出2～15mm的薄规格耐磨钢板，而该规格钢板在国内尚属空白；

(2)采取本发明生产的耐磨钢板性能优异、均匀性好、板形优异、表面质量良好，满足GB/T 709-2006的相关规定，完全适用于相应的应用领域。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

1)选择一不含Mo元素的热轧态基板(22SiMn2，)，钢板(基板)厚度2、3、4、5、6、8、10、12、15mm(9种规格)，宽度1000～2000mm，长度4000～10000mm。对以上钢板用矫直机校平，对钢板表面进行检查及清理，再进行喷丸处理，去除表面氧化铁皮及其他缺陷，得到喷丸处理后的钢板。

2)经计算，该钢Ac₃约828℃，在辊底式连续热处理炉进行加热，保温温度870～890℃，根据规格不同保温时间分别设定为5、7、10、13、15、20、25、30、38min；

3)钢板出炉后在薄板淬火处理的辊缝式压力淬火机上进行淬火处理，喷水冷却常温，冷却速度≥20℃/s，得到淬火处理后的钢板。

4)淬火处理后的钢板在矫直机校平，然后在回火炉进行回火处理，回火温度190～210℃，根据规格不同保温时间分别设定为15、20、25、30、40、60、70、80、100min，出炉后在空气中冷却至室温，得到厚度为2、3、4、5、6、8、10、12、15mm(9种规格)耐磨钢板。

对(9种规格)耐磨钢板的性能进行测定，结果见表1。

表1 钢板性能

注：10mm冲击试样尺寸为7.5*10*55mm。

从表1可以看出，本发明的生产方法生产的耐磨钢板性能优异，强度和硬度高，并具有一定的塑韧性，可有效的保证钢板的耐磨性。采用上述工艺钢板均匀性好、钢板不平度可以达到3‰以内，表面质量可以满足GB/T 709和GB/T 3274的要求。

实施例2：

1)选择一含Mo元素基板(31Si2B)，钢板(基板)厚度2、3、4、5、6、8、10、12、15mm，宽度1000～2000mm，长度4000～10000mm。对以上钢板用矫直机校平，对钢板表面进行检查及清理，再进行喷丸处理，去除表面氧化铁皮及其他缺陷，得到喷丸处理后的钢板。

2)经计算，该钢Ac₃约857℃，将喷丸处理后的钢板先进入辊底式连续热处理炉进行加热(加热后再保温)，保温温度为920～930℃，根据规格不同保温时间分别设定为5、7、10、13、15、20、25、30、38min；得到加热保温后的钢板；

3)进行淬火处理：以≥20℃/s的冷却速度在薄板淬火处理的辊缝式压力淬火机上，将加热保温后的钢板喷水冷却至常温，得到淬火处理后的钢板；

4)将淬火处理后的钢板用矫直机校平，然后在回火炉进行回火处理，回火工艺为(根据基板及生产钢板硬度级别不同)：回火温度320～350℃，根据规格不同保温时间分别设定为15、20、25、30、40、60、70、80、100min，出炉后在空气中冷却至室温，得到厚度为2、3、4、5、6、8、10、12、15mm(9种规格)耐磨钢板。

对(9种规格)耐磨钢板性能进行测定，结果见表2。

表2钢板性能

注：10mm冲击试样尺寸为7.5*10*55mm。

各种材质的基板(原始钢板)都能实现本发明，本发明的工艺参数(如温度、时间等)的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims

1.一种厚度为2～15mm耐磨钢板的生产方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)将厚度为2～15mm的热轧态的基板经校平、表面质量检查及清理后，进行喷丸处理，得到喷丸处理后的钢板；

2)将喷丸处理后的钢板装入辊底式连续热处理炉进行加热，根据基板材质，计算基板的Ac₃点温度，保温温度为Ac₃+(30～80)℃，保温时间1.5～3.0min/mm，得到加热保温后的钢板；

3)进行淬火处理：以≥20℃/s的冷却速度在薄板淬火处理的辊缝式压力淬火机上，将加热保温后的钢板用水冷却至Ms转变点温度以下，得到淬火处理后的钢板；

4)将淬火处理后的钢板用矫直机校平，然后进行回火处理，回火工艺为：回火温度为150～370℃，保温时间3.0～8.0min/mm，在空气中冷却至室温，得到厚度为2～15mm耐磨钢板。

2.根据权利要求1所述一种厚度为2～15mm耐磨钢板的生产方法，其特征在于：步骤1)所述的基板采用矫直机校平。

3.根据权利要求1所述一种厚度为2～15mm耐磨钢板的生产方法，其特征在于：步骤4)所述的钢板为不含Mo元素的钢板时，回火温度选择在150～250℃。

4.根据权利要求1所述一种厚度为2～15mm耐磨钢板的生产方法，其特征在于：步骤4)所述的对钢板回火处理，根据最终成品耐磨钢板的硬度级别，回火温度进行不同的设定，如成品耐磨钢板要求硬度高，回火温度选择较低的温度值，如成品耐磨钢板要求硬度低，回火温度选择较高的温度值。