CN102363859A - 一种耐磨钢板的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种耐磨钢板的生产方法，钢的化学成分质量百分比为C=0.15～0.20，Si=0.4～0.7，Mn=0.7～1.50，P≤0.020，S≤0.010，Ti=0.020～0.10，B=0.0005～0.0020，Nb=0.010～0.020，余量为Fe和不可避免的杂质；钢的生产工艺路线：铁水脱硫→转炉冶炼→精炼→连铸→轧制→Q-P处理。本发明耐磨钢成分设计采用C-Si-Mn-Nb-Ti成分体系，Nb、Ti微合金处理，加入B提高钢的淬透性，辅以合适热处理工艺保证钢板有优良的塑性及韧性，其冲击功提高一倍以上；热处理采用Q-P工艺，形成板条马氏体+板条残余奥氏体（5%～10%）及析出50～100nm碳化物复合组织，保证了组织细小、均匀，同时钢板具有优良的强韧性配合。

Description

一种耐磨钢板的生产方法

所属技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术，特别是一种耐磨钢板的生产方法。

背景技术

高强度耐磨钢板作为一类重要的钢铁材料,广泛应用于矿山机械、车辆、船舶、桥梁等行业。随着经济的迅速发展,对高强度耐磨板的需求增长迅猛。

现有耐磨钢工艺路线一般分三种：热轧+淬火+回火；控轧+轧后控冷+回火或控轧+正火+回火；控轧+水幕控制冷却+回火。现有技术的缺陷是：耐磨钢板的组织为回火马氏体或贝氏体，组织粗大、钢板性能不均匀；加入大量的合金元素强化马氏体，提高马氏体的淬硬性及回火抗力，提高钢板的淬透性，以满足钢板高强度、高硬度性能，生产成本高；火焰切割后，在切割处产生软点而形成裂纹源，在外力作用下裂纹扩展，造成钢板开裂，经常形成质量异议；塑性及韧性差，同时不易冷弯成型；加入大量合金元素后，钢板焊接性能差；合金含量高，连铸坯易产生表面裂纹，连铸坯下线后要堆垛缓冷，必须带温清理，增加生产难度，清理操作作业环境差。

中国专利申请号201010260178.1 “一种低成本高强度耐磨钢板及其生产方法” ，工艺为Q+T，成分体系为C-Si-Mn-Cr-Ti。该钢板生产工艺为淬火+回火，其组织为粗大的回火马氏体组织，传统的淬火后回火耐磨钢的残余奥氏体为≤3%。该发明存在的不足之处是继承了传统耐磨钢的特点，低的回火温度及加入Cr合金元素，钢的高硬度的同时塑性极韧性差；（淬火+回火）钢板中加入Cr后，Cr 既提高钢板的强度及硬度，Cr同时降低材料的冲击韧性；钢板采用热轧后加速冷却，钢板的塑性及韧性亦低，这也是在目前在轧制工艺研究中发现的不争事实；回火温度430℃时，马氏体中将析出ε碳化物，为阻碍碳化物的析出必须有足够的Si，该钢中Si低，回火后钢的塑性及韧性差；耐磨钢回火温度430℃时Cr₂₃C₆及Cr₇C₃未完成向M2C的转变，钢板的性能不均匀，造成大量性能不合钢板；钢中入Cr后，连铸坯易产生裂纹，板坯需要带温清理，清理操作工况条件差；铸坯表面质量不稳，不能实现热坯直装加热，不利于节能减排。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术的不足之处，提供一种耐磨钢板（8～60mm）的生产方法。该方法降低耐磨钢成分中合金含量，不采用贵重合金Ni、Mo等元素，采用合适的轧制工艺及Q-P处理工艺，形成马氏体+残余奥氏体（5%～10%）及析出50～100nm碳化物复合组织，提高耐磨钢板的综合性能，特别是提高塑性及韧性，生产出低成本、高性能的NM360、NM400钢板；轧钢生产进行直装，改善操作工作业环境，实现节能减排、绿色钢铁的理念。

本发明的技术方案：

一种耐磨钢板的生产方法，生产工艺路线为铁水脱硫→转炉冶炼→精炼→连铸→轧制→Q-P处理 。

钢的化学成分质量百分比为C=0.15～0.20，Si=0.4～0.7，Mn=0.7～1.50，P≤0.020，

S≤0.010，Ti=0.020～0.10，B=0.0005～0.0020，Nb=0.010～0.020，其余量为Fe和不可避免的杂质。

钢的生产工艺步骤为：

（1）铁水脱硫：铁水入转炉前确保扒渣干净；处理后铁水硫含量S≤0.010%。

（2）转炉冶炼：终点控制C≥0.06%，P≤0.015%，S≤0.015%；确保C-T协调出钢，出钢时间≥3min；挡渣出钢，渣厚≤50mm；出钢过程中向钢包内加入预熔渣；各类合金应在出钢至1/4左右时开始加入，到2/3左右时加完。

（3）精炼：备好Mn-Fe和Si-Fe等合金散料，根据LF炉第一个样成分补加适量合金调整成分，严格控制上下炉碳量差≤0.02%；钢水在LF炉通电时间≥20min，总吹氩时间≥40分钟，白渣保持时间≥15min；精炼结束前加入B-Fe硼铁并进行钢水Ti含量调整与控制；出站时根据钢水中AlT含量适量调整；出站前对钢水进行软吹氩操作，软吹氩时间应大于5min；开浇炉出站温度1624～1634℃，连浇炉出站温度1618～1628℃；钢水进VD炉即开启全程吹氩、测温，在VD炉总吹氩时间≥30分钟：抽真空目标0.5 tor 以下，保持时间不小于10min；备好干燥的合金和增碳剂，对钢水中C、Si、Mn等成分进行调节；出站时喂SiCa线或CaFe线，喂入量300～700m，并根据钢水中Alt含量适量调整；钢水出VD炉前软吹大于5min；开浇炉上台温度1564～1574℃，连浇炉上台温度1559～1569℃。

（4）连铸：目标钢水过热度小于20℃，液相线温度1510℃，中包典型温度1525～1535℃。

（5）轧制：铸坯下线后进行热装炉，加热段温度控制在1210±30℃，加热时间8～12min/cm，均热段温度控制在1180±30℃，时间在45分钟以上；                                                阶段开轧温度≥1050℃，终轧温度950～980℃，粗轧保证最后连续三道次平均压下率不小于15%，中间坯厚度控制按板坯展宽后3.5h控制；

阶段开轧温度900~930℃，终轧温度810~850℃控制，每道次压下率均须≥12%，精轧累计压下率不小于60%；轧后开冷温度800~810℃，5~7℃/s，返红温度580~630℃。

（6）Q-P处理：890～920℃淬火至200～300℃，在140～250℃进行碳分配，形成共格及半共格碳化物析出。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

第一，耐磨钢成分设计采用C-Si-Mn-Nb-Ti成分体系， Nb 、Ti微合金处理，加入B提高钢的淬透性，基本不加入其它合金元素，辅以合适热处理工艺保证钢板有优良的塑性及韧性，其冲击功提高一倍以上；新成分摆脱了传统耐磨钢中加Cr的设计，钢板性能稳定；合金成分设计，保证连铸坯表面质量良好，同时实现直装，节能减排；加Ti设计，改善了材料焊接性能；加Nb 设计降低材料的脆性转变温度；Si-Mn系列设计，减少合金用量，降低生产成本。 

第二，热处理采用Q-P（淬火-碳分配）工艺，形成板条马氏体+板条残余奥氏体（5%～10%）及析出50～100nm碳化物复合组织，保证了组织细小、均匀，同时钢板具有优良的强韧性配合。

具体实施方式

下面结合实施例进一步介绍发明的内容。

实施例1：NM360耐磨钢板的生产方法。

钢的成分质量百分比如表1。

 表1 NM360耐磨钢板化学成分控制实绩

 关键生产工艺与主要参数为：

轧制：

加热制度：300mm铸坯下线后进行热装炉；加热温度1180 ～1220℃，在炉时间300min。轧制工艺： 阶段开轧温度1050℃，终轧温度953℃。粗轧保证最后连续三道次压下率大于15%。中间坯厚度控制按板坯展宽后3.5h控制。

阶段开轧温度912℃，终轧温度820℃控制，精轧累计压下率大于60%。

加速冷却：轧后开冷温度810℃，5℃/s，返红温度590℃。

Q-P处理：910℃、（板厚+30）min淬火至220℃，淬火机辊道速度15～30m/min；在180℃进行碳分配，在炉时间板厚X（0.8～1.0）min，出炉空冷。

钢的性能检验如表2所示。

 表2  NM360耐磨钢板检验结果

 实施例2：NM400耐磨钢板的生产方法。

钢的成分质量百分比如表3。

 表3  NM400耐磨钢板化学成分控制实绩

 关键工艺步骤与主要参数为：

轧制：

加热制度：300mm铸坯下线后进行热装炉；加热温度1180 ～1220℃，在炉时间300min。

轧制工艺： 阶段开轧温度1060℃，终轧温度960℃。粗轧保证最后连续三道次压下率大于15%。中间坯厚度控制按板坯展宽后3.5h控制。

阶段开轧温度900℃，终轧温度810℃控制，精轧累计压下率大于60%。

加速冷却：轧后开冷温度800℃，5℃/s，返红温度580℃。

Q-P处理：920℃、（板厚+30）min、淬火至250℃，淬火机辊道速度15～25m/min；在150℃进行碳分配，在炉时间板厚X（0.8～1.0）min，出炉空冷。

钢的性能检验如表4所示。

表4  NM400耐磨钢板检验结果

Claims (1)

1.一种耐磨钢板的生产方法，生产工艺路线为铁水脱硫→转炉冶炼→精炼→连铸→轧制→Q-P处理，其特征在于：

钢的化学成分质量百分比为C=0.15～0.20，Si=0.4～0.7，Mn=0.7～1.50，P≤0.020，

S≤0.010，Ti=0.020～0.10，B=0.0005～0.0020，Nb=0.010～0.020，其余量为Fe和不可避免的杂质；

钢的生产工艺步骤为：

（1）铁水脱硫：铁水入转炉前确保扒渣干净；处理后铁水硫含量S≤0.010%；

（2）转炉冶炼：终点控制C≥0.06%，P≤0.015%，S≤0.015%；确保C-T协调出钢，出钢时间≥3min；挡渣出钢，渣厚≤50mm；出钢过程中向钢包内加入预熔渣；各类合金应在出钢至1/4左右时开始加入，到2/3左右时加完；

（3）精炼：备好Mn-Fe和Si-Fe等合金散料，根据LF炉第一个样成分补加适量合金调整成分，严格控制上下炉碳量差≤0.02%；钢水在LF炉通电时间≥20min，总吹氩时间≥40分钟，白渣保持时间≥15min；精炼结束前加入B-Fe硼铁并进行钢水Ti含量调整与控制；出站时根据钢水中AlT含量适量调整；出站前对钢水进行软吹氩操作，软吹氩时间应大于5min；开浇炉出站温度1624～1634℃，连浇炉出站温度1618～1628℃；钢水进VD炉即开启全程吹氩、测温，在VD炉总吹氩时间≥30分钟：抽真空目标0.5 tor 以下，保持时间不小于10min；备好干燥的合金和增碳剂，对钢水中C、Si、Mn等成分进行调节；出站时喂SiCa线或CaFe线，喂入量300～700m，并根据钢水中Alt含量适量调整；钢水出VD炉前软吹大于5min；开浇炉上台温度1564～1574℃，连浇炉上台温度1559～1569℃；

（4）连铸：目标钢水过热度小于20℃，液相线温度1510℃，中包典型温度1525～1535℃；

（5）轧制：铸坯下线后进行热装炉，加热段温度控制在1210±30℃，加热时间8～12min/cm，均热段温度控制在1180±30℃，时间在45分钟以上；                                                

阶段开轧温度≥1050℃，终轧温度950～980℃，粗轧保证最后连续三道次平均压下率不小于15%，中间坯厚度控制按板坯展宽后3.5h控制；

阶段开轧温度900~930℃，终轧温度810~850℃控制，每道次压下率均须≥12%，精轧累计压下率不小于60%；轧后开冷温度800~810℃，5~7℃/s，返红温度580~630℃；

（6）Q-P处理：890～920℃淬火至200～300℃，在140～250℃进行碳分配，形成共格及半共格碳化物析出。