CN105363780A - 一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法,属于金属复合板生产技术领域。普碳钢满足GBT700～2006要求，耐磨钢满足GBT24186～2009要求，隔离剂成分为MgO和Al2O3。将冶炼好的普碳钢和耐磨钢坯分别进行开坯轧制，四边焊接封边，抽真空处理；轧后待温入水或空冷；入水温度控制在800±20℃，对空冷板进行离线调质热处理。优点在于，提高了耐磨板的耐磨质量和使用寿命，对节能降耗等具有重要意义。

Description

一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于金属复合板生产技术领域，特别涉及一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法。适用于输煤煤斗、矿车车斗及水电站冲刷槽等耐磨部件。
背景技术
鉴于煤斗、车斗存在煤渣和矿渣的反复摩擦及泥沙等的冲刷作用，普通碳钢无法满足使用要求，需要使用高表面硬度的耐磨钢。但高硬度耐磨钢往往碳含量较高，在具有高强度和高硬度的同时，塑性和韧性较差，加工成型性能不佳，整体成型困难，容易产生裂纹等问题。因此，目前在车斗等具有耐磨要求的部件，多在普碳钢Q235B等基础上堆焊一层耐磨材或机械式内衬一层耐磨钢板，使得工件既容易成型又能满足高耐磨性能的需要，但堆焊操作相对复杂、需要多次修补且焊料成本较高；而内衬耐磨板，在冲击、振动和反复摩擦过程中容易脱落，不方便使用也有安全隐患。若采用热轧耐磨复合板，碳钢和耐磨钢实现了冶金结合，兼具耐磨钢的表面高硬度、良好的耐磨性和普碳钢相对优良的加工成型性能，节省了堆焊及多次修补工序；此外复合各层之间属于牢固的冶金结合，也不会出现脱落问题。在综合性能上大大优于单一的碳钢及碳钢堆焊耐磨层或内衬耐磨钢板的情形，大大降低修补次数和工程造价，物美价廉，具有广阔的应用前景。
公开号CN102873091A公布一种通过真空室和电子束焊接组坯方式生产热轧耐磨复合板的方法，但其组坯过于复杂，实际生产中凹槽加工困难，也不利于提高生产效率和成材率，而且真空室和电子束焊接装备的投资巨大。本发明所用方法相对简单、效率高且投资较小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种普碳钢与耐磨钢复合钢板及其生产方法，解决了使复合板同时兼具耐磨钢和普碳钢性能的问题。
一种普碳钢与耐磨钢复合钢板，其中，普碳钢满足GBT700～2006要求，其重量百分含量为，C：≤0.20％；Si：≤0.35％；Mn：≤1.40％；P：≤0.045％；S：≤0.045％；余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由铁素体加珠光体组织组成。耐磨钢成分满足GBT24186～2009要求，重量百分含量为C≤0.30％,Mn≤2.0％,Si≤0.70％，此外还含有Cr：≤1.0％,Ni：≤1.0％,Mo：≤1.0％等增加耐磨性合金元素，余量为Fe和不可避免杂质元素。在两块普碳钢之间刷涂隔离剂，隔离剂成分为MgO和Al2O3，其质量比2:1。
一种普碳钢与耐磨钢复合钢板的生产方法，除保证复合界面结合强度和探伤性能外，其轧制、水冷及热处理工艺的设计需要同时保证耐磨钢以及普碳钢各自的性能要求，工艺参数控制点需要通过大量的实验才能获得。具体步骤及参数如下：
采用双坯叠轧,钢坯对称复合，上下两层为耐磨钢，中间两层为普碳钢，在碳钢与耐磨钢之间不加助焊剂，在两层普碳钢之间加入隔离剂；然后对钢坯进行四边焊接封边，利用真空扩散泵进行抽真空处理。
1、将冶炼好的普碳钢和耐磨钢坯分别进行开坯轧制，轧到设计的中间尺寸；然后对钢坯进行表面抛磨处理，露出新鲜金属后进行复合组坯，钢坯为对称复合，上下两层为耐磨钢，中间两层为普碳钢，且在普碳钢之间加入隔离剂。然后对钢坯进行四边焊接封边，利用真空扩散泵进行抽真空处理，真空度达到2～6×10-3Pa。
2、加热温度控制在1170～1250℃，一阶段直轧开轧温度控制在1100～1200℃，单道次压下率在15～30％，终轧温度控制在850～950℃，轧后待温入水或空冷。
3、入水温度控制在800±20℃，水冷冷速15～25℃/S,终冷温度300～400℃。
4、对空冷板进行离线调质热处理，880～940℃淬火后再经250～450℃回火。
本发明的普碳钢与耐磨钢复合钢板：其复合界面的剪切强度在210MPa以上，探伤整体无缺陷，即100％结合。同时可保证普碳钢和耐磨钢的各项性能要求，耐磨钢表面硬度达到360～440HB。
本发明内容的构成要点立足于以下认识：钢坯结合面的氧化铁皮清理效果对于钢板的复合效果影响有较大的影响，为满足钢坯复合的要求，真空度需要达到10-3Pa级的高真空要求。轧制过程轧钢工艺的设计需要兼顾两块钢板的复合效果(即复合界面的剪切强度)以及耐磨钢和普碳钢各层的相关性能要求，因此需要独特的轧制及水冷或热处理工艺来加以实现。
本发明的优点在于，所述的Q235B+NM400复合钢板，其复合效果良好，界面的剪切强度在210MPa以上，探伤整体无缺陷。复合各层具有较高的力学性能，Q235B抗拉强度达到450MPa，20℃冲击功达到80J以上，耐磨钢抗拉强度达到1390MPa，表面硬度达到360～440HB，断后伸长率达到16％以上。具有非常优良的强韧性、成型性与耐磨性。减少了矿车车斗、冲刷槽等耐磨部件的修补频率，提高了耐磨板的耐磨质量和使用寿命，对节能降耗等具有重要意义。
附图说明
图1为钢坯组坯示意图。其中，耐磨钢1，隔离剂2，普碳钢3。
图2为本发明的一种金相组织。
图3为本发明的另一种金相组织。
具体实施方式
实施例1
本实验钢种基材Q235B化学成分C：0.15％，Si：0.25％，Mn：0.8％，P：0.015％，S：0.01％，余量为Fe和不可避免杂质元素。耐磨层NM360成分为C：0.16％,Mn:1.6％,Si：0.30％,此外还含有Cr：0.5％,Ni：0.6％,Mo：0.5％等增加耐磨性合金元素。钢板规格为：(8+6)×2040×12000mm(厚度×宽度×长度)，其中Q235B厚度为8mm，NM360厚度为6mm。
生产方法包括钢坯组坯、加热、控轧、水冷，具体为；
(1)将按化学成分设计冶炼好的钢坯进行开坯轧制；碳钢Q235B中间坯厚度60mm，耐磨钢中间坯厚度45mm，利用铣床进行复合面的表面清理，Q235B之间加入隔离剂，然后对钢坯进行焊接封边，利用真空扩散泵进行抽真空处理，真空度达到4×10-3Pa。
(2)加热温度控制在1200±20℃，粗轧开轧温度控制在1170±10℃，首道次压下率为15％，终轧温度控制在920±20℃，轧后待温入水。
(3)入水温度控制在800±20℃，冷速25℃/S，终冷温度300℃。
生产的产品性能见下表1；
表1钢板性能
实施例2
本实验钢种基材Q235B化学成分C：0.15％，Si：0.25％，Mn：0.8％，P：0.015％，S：0.01％，余量为Fe和不可避免杂质元素。耐磨层NM400成分为C：0.16％,Mn:1.7％,Si：0.30％,此外还含有Cr：0.7％,Ni：0.8％,Mo：0.6％等增加耐磨性合金元素。钢板规格为：(15+5)×2060×12000mm(厚度×宽度×长度)，其中Q235B厚度为15mm，NM400厚度为5mm。
生产工艺包括钢坯组坯、加热、轧制、空冷和热处理，具体为；
(1)将按化学成分设计冶炼好的钢坯进行开坯轧制；碳钢Q235B钢坯厚度110mm，NM400中间钢坯厚度36mm，利用铣床进行复合面的表面清理，Q235B之间加入隔离剂，然后对钢坯进行焊接封边，利用真空扩散泵进行抽真空处理，真空度达到2×10～3Pa。
(2)加热温度控制在1200±20℃，粗轧开轧温度控制在1170±10℃，首道次压下率为12％，终轧温度控制在900±20℃，轧后空冷。
(3)对空冷板进行调质处理，淬火温度900℃，冷速25℃/S；回火温度300℃，空冷。
生产的产品性能见下表2；
表2钢板性能
实施例3
本实验钢种基材Q235B化学成分C：0.15％，Si：0.25％，Mn：0.8％，P：0.015％，S：0.01％，余量为Fe和不可避免杂质元素。耐磨层NM400成分为C：0.16％,Mn:1.7％,Si：0.30％,此外还含有Cr：0.7％,Ni：0.8％,Mo：0.6％等增加耐磨性合金元素。钢板规格为：(20+6)×2060×12000mm(厚度×宽度×长度)，其中Q235B厚度为20mm，NM400厚度为6mm。
生产方法包括钢坯组坯、加热、轧制、空冷和热处理，具体为；
(1)将按化学成分设计冶炼好的钢坯进行开坯轧制；碳钢Q235B钢坯厚度140mm，NM400中间钢坯厚度45mm，利用铣床进行复合面的表面清理，Q235B之间加入隔离剂，然后对钢坯进行焊接封边，利用真空扩散泵进行抽真空处理，真空度达到5×10-3Pa。
(2)加热温度控制在1200±20℃，粗轧开轧温度控制在1170±10℃，首道次压下率为10％，终轧温度控制在900±20℃，轧后空冷。
(3)对空冷板进行调质处理，淬火温度930℃，冷速25℃/S；回火温度300℃，空冷。
生产的产品性能见下表3；
表3钢板性能

Claims (4)

1.一种普碳钢与耐磨钢复合钢板，其特征在于：普碳钢满足GBT700～2006要求，其重量百分含量为，C：≤0.20％；Si：≤0.35％；Mn：≤1.40％；P：≤0.045％；S：≤0.045％；余量为Fe和不可避免杂质元素，金相组织由铁素体加珠光体组织组成；耐磨钢成分满足GBT24186～2009要求，重量百分含量为，C≤0.30％；Mn≤2.0％；Si≤0.70％，此外还含有Cr：≤1.0％,Ni：≤1.0％,Mo：≤1.0％合金元素，余量为Fe和不可避免杂质元素；两块普碳钢之间刷涂隔离剂，隔离剂成分为MgO和Al2O3，其质量比2:1。
2.一种权利要求1所述的复合钢板的生产方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)将冶炼好的普碳钢和耐磨钢坯分别进行开坯轧制，轧到设计的中间尺寸；然后对钢坯进行表面抛磨处理，露出新鲜金属后进行复合组坯，钢坯为对称复合，上下两层为耐磨钢，中间两层为普碳钢，且在普碳钢之间加入隔离剂；然后对钢坯进行四边焊接封边，利用真空扩散泵进行抽真空处理，真空度达到2～6×10-3Pa；
2)加热温度控制在1170～1250℃，一阶段直轧开轧温度控制在1100～1200℃，单道次压下率在15～30％，终轧温度控制在850～950℃，轧后待温入水或空冷；
3)入水温度控制在800±20℃，水冷冷速15～25℃/S,终冷温度300～400℃；
4)对空冷板进行离线调质热处理，880～940℃淬火后再经250～450℃回火。
3.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于，所述的步骤1)中，在碳钢与耐磨钢之间不加助焊剂。
4.根据权利要求2所述的生产方法,其特征在于，复合钢板的复合界面的剪切强度在210MPa以上。
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