CN106917051B - 一种耐腐蚀双相耐磨钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀双相耐磨钢板及其生产方法，钢板化学成分的重量百分含量如下：C≤0.13%，Si≤0.60%，Mn：1.60%，P≤0.015%，S≤0.003%，Al≤0.060%，Cr≤1.20%，Mo≤0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括加热、轧制和热处理工序。本发明方法的化学成分设计采用C、Mn、Cr、Mo固溶强化，使钢板具有良好的组织、力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能和焊接性能，可广泛用于耐腐蚀耐磨环境中。

Description

一种耐腐蚀双相耐磨钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种耐腐蚀双相耐磨钢板及其生产方法。

背景技术

近年来，随着国民经济建设的迅猛发展，对于耐腐蚀环境下使用的耐磨钢板的需求日益突出，市场对于耐腐蚀耐磨钢板的需求越来越大。长期以来由于缺乏必要的生产设备和技术支撑，同时由于国内没有生产耐腐蚀耐磨钢板压力的成熟经验，致使供货的耐磨钢板或因硬度过高无法卷制成型或者因硬度过低耐磨性能达不到使用要求不能满足国内市场的需求，严重制约了我国国民经济建设的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种耐腐蚀双相耐磨钢板；本发明还提供了耐腐蚀双相耐磨钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取如下技术方案：一种耐腐蚀双相耐磨钢板，所述钢板化学成分的重量百分含量如下：C≤0.13%，Si≤0.60%，Mn：1.60%，P≤0.015%，S≤0.003%，Al≤ 0.060%，Cr≤1.20%，Mo≤0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢板的最大厚度为30mm。

本发明还提供一种基于上述耐腐蚀双相耐磨钢板的生产方法，所述生产方法包括加热、轧制和热处理工序；所述耐腐蚀双相耐磨钢板成分的重量百分含量为：C≤0.13%，Si≤0.60%，Mn：1.60%，P≤0.015%，S≤0.003%，Al≤ 0.060%，Cr≤1.20%，Mo≤0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明所述加热工序：连铸坯最高加热温度1280℃，均热温度1240～1260℃，加热段和均热段总时间≥11min/cm。

本发明所述轧制工序：采用二阶段轧制工艺；第一阶段为奥氏体再结晶阶段，开轧温度为1050～1100℃，终轧温度为920～950℃；单道次压下量为10～30%，累计压下率为30～50％；晾钢厚度≥1.5倍成品钢板板厚。

本发明所述轧制工序：采用二阶段轧制工艺；第二阶段为奥氏体未再结晶阶段，开轧温度≤930℃，终轧温度为≤900℃；单道次压下量为10～30%，累计压下率为30～50％，轧制后得到半成品钢板。

本发明所述生产方法还包括连铸工序，冶炼后的钢水进行浇铸得到连铸坯，拉速控制在0.75～1.05m/min，过热度15～25℃，铸坯下线堆垛16-20h缓冷后温送轧钢，温清温度≥150℃。

本发明所述热处理工序：采用淬火＋回火工艺；淬火温度为910～920℃，保温系数2.5min/mm，最低保温时间≥90min，辊速10m/mim，水冷加速冷却，回火温度为200～210℃，保温时间4.5min/mm，最低保温时间≥90min。

本发明所述生产方法还包括冶炼工序，钢水先经初炼炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，大包温度≥1580℃时吊包VD炉真空处理，精炼过程中向钢液中喂入铝线3kg/t钢水和Si-Ca线5m/t钢水，真空处理时真空度≤66Pa，真空保持时间≥25min。

本发明所述热处理工序，淬火介质为水。

本发明各组分及含量的作用机理是：

C：碳是影响耐磨钢强度、硬度、韧性及淬透性的重要元素，也是影响钢显微组织最为重要的元素，随着碳含量的增加，钢的硬度增加，冲击韧性显著下降，碳含量过高，热处理后形成的是高碳片状马氏体，钢的硬度高而韧性低，对耐磨性不利，碳含量过低，钢的淬透性不足，硬度过低，耐磨性不足。

Si：主要是以固溶态的形式存在于奥氏体中，促进马氏体的形成，可以提高钢中固溶体的强度特别是钢的屈服强度，从而提高钢的耐磨性能。

Mn：锰能够降低钢的临界冷却速度，增加钢的淬透性，从而促进淬火后马氏体组织的形成，锰的强化作用，使基体和碳化物得以强化，从而提高钢的强度和硬度，同时锰的矿产资源丰富，价格低廉，是低合金高强度耐磨钢的主要元素，但锰元素是过热敏感性元素，淬火时加热温度过高会引起晶粒粗大。

P、S：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性。磷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏；硫降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹；因此应尽量减少磷和硫在钢中的含量。

Al：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

Cr：在低合金钢范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性，降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性，是耐磨钢的基本元素之一，尤其与锰、硅元素合理搭配时能大大增加其淬透性，且有利于钢的固溶强化和细化组织，同时能够提高钢的耐腐蚀性能。

Mo：具有较强的碳化物形成能力，能够阻止奥氏体化的晶粒粗大，同时还会造成C曲线右移，减小了过冷度极大地提高了淬透性。但是过多的钼会损害焊接时形成的热影响区的韧性，降低钢的焊接性。同时Cr和Mo复合强化可以大幅度提高钢板的抗硫化氢腐蚀性能。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明钢板金相组织为回火索氏体+铁素体，具有致密度高，强度和硬度适中，-30℃低温冲击韧性优良，适于卷制加工，耐腐蚀性能和耐磨性能优良等特点。耐腐蚀双相耐磨钢耐磨性能与NM360E的保持一致，但是其强度和硬度都远远低于NM360E的强度和硬度，能够满足耐腐蚀耐磨用钢的要求，具有良好综合性能和焊接性能。

本发明钢板钢质更纯净，P≤0.015%，S≤0.003%，强度硬度适中，-30℃低温韧性良好，钢板最大厚度可达到30mm，耐腐蚀性能和耐磨性能优良。本发明高强钢板屈服强度520～700MPa，抗拉强度750～900MPa，-30℃横向冲击功≥ 150J，硬度240～270HB，HIC检验均无裂痕。

本发明方法的化学成分设计采用C、Mn、Cr、Mo固溶强化，使钢板具有良好的组织、力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能和焊接性能，耐腐蚀双相耐磨钢耐磨性能与NM360E的保持一致，但是其强度和硬度都远远低于NM360E的强度和硬度，能够更好的满足耐腐蚀耐磨用钢的要求，-30℃冲击韧性优良，适于卷制加工，可广泛用于耐腐蚀耐磨环境中，应用前景广阔。

附图说明

图1为实施例1钢板试样HIC试验的111检测面显微图；

图2实施例1金相组织图；

图3为实施例2钢板试样HIC试验的411检测面显微图；

图4实施例2金相组织图；

图5为实施例3钢板试样HIC试验的311检测面显微图；

图6实施例3金相组织图；

图7为实施例4钢板试样HIC试验的511检测面显微图；

图8实施例4金相组织图。

具体实施方式

本耐腐蚀双相耐磨钢板的生产方法采用下述工艺：

（1）冶炼工序：其特征在于，钢水先经初炼炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，采用增加渣量和多次流渣，以利于脱P，大包温度≥1580℃时吊包VD炉真空处理，精炼过程中向钢液中喂入铝线3kg/t钢水和Si-Ca线5m/t钢水，真空处理时真空度≤66Pa，真空保持时间≥25min，解决了钢水钢中非金属夹杂物含量较高的现象，保证了钢质的纯净度。

（2）连铸工序：采用连铸工艺，将冶炼后的钢水进行连铸，连铸时进行电磁搅拌或轻压下，加强凝固末端强冷，拉速控制在在0.75～1.05 m/min，过热度15～25℃，尽可能减少连铸坯偏析，铸坯下线堆垛16-20h缓冷后温送轧钢，及时温清，温清温度≥150℃。

（3）加热工序：连铸坯在连续式加热炉中进行加热，最高加热温度1280℃，均热温度1240～1260℃，加热段和均热段总时间≥11min/cm。

（4）轧制工序：采用二阶段轧制工艺；第一阶段为奥氏体再结晶阶段，开轧温度为1050～1100℃，终轧温度为920～950℃；单道次压下量为10～30%，累计压下率为30～50%；晾钢厚度≥1.5倍成品钢板板厚；第二阶段为奥氏体未再结晶阶段，开轧温度≤930℃，单道次压下量为10～30%，累计压下率为30～50%，终轧温度≤900℃，轧制后得到半成品钢板。

（5）热处理：对钢板粗品进行淬火处理，采用淬火＋回火工艺，淬火温度为910～920℃，保温系数2.5min/mm，最低保温时间≥90min，辊速10m/mim，最大水量水冷加速冷却，回火温度为200～210℃，保温时间4.5min/mm，最低保温时间≥90min。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本耐腐蚀双相耐磨钢板采用下述成分配比以及生产工艺。成分配比（wt）：C：0.11%，Si：0.43%，Mn：0.90%，P：0.010%，S：0.003%，Al：0.060%，Cr：0.85%，Mo：0.25%，余量为Fe和不可避免的杂质，厚度25mm。

生产工艺：（1）冶炼工序：钢水先经初炼炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，采用增加渣量和多次流渣，以利于脱P，大包温度1580℃时吊包VD炉真空处理，精炼过程中向钢液中喂入铝线3.0kg/t和Si-Ca线5.0m/t，真空处理时真空度66Pa，真空保持时间25min。

（2）连铸工序：过热度23℃，拉坯速度0.95m/min，连铸得到连铸坯，铸坯下线堆垛18h缓冷后温送轧钢，及时温清，温清温度150℃。

（3）加热工序：连铸坯在连续式加热炉中进行加热，最高加热温度1280℃，均热温度1255℃，总加热时间为11min/mm。

（4）轧制工序：第一阶段的轧开轧温度为1050℃，道次压下率10%，终轧温度为920℃，累计压下率40%；晾钢厚度为150mm，第二阶段的开轧温度为930℃，终轧温度为880℃，单道次压下率为12%，累计压下率为45%。

（5）热处理：采用淬火＋回火工艺，淬火的冷却介质为水，淬火温度为910℃，保温系数2.5min/mm，总加热时间10min/mm，辊速10m/mim，最大水量水冷加速冷却，回火温度为200℃，保温时间4.5min/mm，总加热时间4.5min/mm。

本实施例所得耐腐蚀双相耐磨钢板的力学性能和抗硫化氢腐蚀性能：屈服强度512MPa，抗拉强度872MPa，延伸率19%，-30℃横向冲击功平均100J，硬度246～266HB，对试样进行三体冲击磨粒磨损实验，先预磨15分钟，然后正式磨损30分钟，每次磨损之后对试样进行称重，得到的耐磨性检验结果见表1、维氏硬度见表2、耐腐蚀性能（执行NACE 0284标准B溶液）见表3及图1（其余检测面图相同，省略），金相组织见图2。

表1 实施例1磨损数据统计

表2实施例1维氏硬度值

对试样的硬度与失重量结合对比可以看出，在其硬度越高时磨损失重量越少，从表1和2分析，耐腐蚀双相耐磨钢的硬度都要高于SA516Gr70钢，失重量也要优于SA516Gr70钢，其硬度和失重量接近于NM360E的硬度和失重量，其耐磨性能优良。

表3实施例1耐腐蚀性能

实施例2

本耐腐蚀双相耐磨钢板采用下述成分配比以及生产工艺。成分配比（wt）：C：0.12%，Si：0.50%，Mn：0.90%，P：0.010%，S：0.003%，Al：0.050%，Cr：0.85%，Mo：0.25%，余量为Fe和不可避免的杂质，厚度20mm。

生产工艺：（1）冶炼工序：钢水先经初炼炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，采用增加渣量和多次流渣，以利于脱P，大包温度1580℃时吊包VD炉真空处理，精炼过程中向钢液中喂入铝线3.0kg/t和Si-Ca线5.0m/t，真空处理时真空度66Pa，真空保持时间25min。

（2）连铸工序：过热度23℃，拉坯速度0.95m/min，连铸得到连铸坯，铸坯下线堆垛16h缓冷后温送轧钢，及时温清，温清温度160℃。

（3）加热工序：连铸坯在连续式加热炉中进行加热，最高加热温度1280℃，均热温度1250℃，总加热时间为11min/mm。

（4）轧制工序：第一阶段的轧开轧温度为1050℃，道次压下率10%，终轧温度为920℃，累计压下率40%；晾钢厚度为150mm，第二阶段的开轧温度为930℃，终轧温度为890℃，单道次压下率为12%，累计压下率为45%。

（5）热处理：采用淬火＋回火工艺，淬火的冷却介质为水，淬火温度为910℃，保温系数2.5min/mm，总加热时间10min/mm，辊速10m/mim，最大水量水冷加速冷却，回火温度为200℃，保温时间4.5min/mm，总加热时间4.5min/mm。

本实施例所得耐腐蚀双相耐磨钢板的力学性能和抗硫化氢腐蚀性能：屈服强度532MPa，抗拉强度886MPa，延伸率19%，-30℃横向冲击功平均120J，硬度256～270HB，对试样进行三体冲击磨粒磨损实验，先预磨15分钟，然后正式磨损30分钟，每次磨损之后对试样进行称重，得到的耐磨性检验结果见表4、维氏硬度见表5、耐腐蚀性能（执行NACE 0284标准B溶液）见下表6和图3（其余检测面图相同，省略）、金相组织见图4。

表4 实施例2磨损数据统计

表5 实施例2维氏硬度值

对试样的硬度与失重量结合对比可以看出，在其硬度越高时磨损失重量越少，从表4和5分析，耐腐蚀双相耐磨钢的硬度都要高于SA516Gr70钢，失重量也要优于SA516Gr70钢，其硬度和失重量接近于NM360E的硬度和失重量，其耐磨性能优良。

表6 实施例2耐腐蚀性能

实施例3

本耐腐蚀双相耐磨钢板采用下述成分配比以及生产工艺。成分配比（wt）：C：0.13%，Si：0.40%，Mn：1.60%，P：0.015%，S：0.002%，Al：0.040%，Cr：1.20%，Mo：0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质，厚度30mm。

生产工艺：（1）冶炼工序：钢水先经初炼炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，采用增加渣量和多次流渣，以利于脱P，大包温度1590℃时吊包VD炉真空处理，精炼过程中向钢液中喂入铝线3.0kg/t和Si-Ca线5.0m/t，真空处理时真空度65Pa，真空保持时间30min。

（2）连铸工序：过热度25℃，拉坯速度1.05m/min，连铸得到连铸坯，铸坯下线堆垛16h缓冷后温送轧钢，及时温清，温清温度160℃。

（3）加热工序：连铸坯在连续式加热炉中进行加热，最高加热温度1270℃，均热温度1260℃，总加热时间为11.5min/mm。

（4）轧制工序：第一阶段的轧开轧温度为1080℃，道次压下率30%，终轧温度为930℃，累计压下率50%；晾钢厚度为140mm，第二阶段的开轧温度为930℃，终轧温度为890℃，单道次压下率为15%，累计压下率为30%。

（5）热处理：采用淬火＋回火工艺，淬火的冷却介质为水，淬火温度为920℃，保温系数2.5min/mm，总加热时间10min/mm，辊速10m/mim，最大水量水冷加速冷却，回火温度为205℃，保温时间4.5min/mm，总加热时间4.5min/mm。

本实施例所得耐腐蚀双相耐磨钢板的力学性能和抗硫化氢腐蚀性能：屈服强度535MPa，抗拉强度875MPa，延伸率19%，-30℃横向冲击功平均120J，硬度246～260HB，对试样进行三体冲击磨粒磨损实验，先预磨15分钟，然后正式磨损30分钟，每次磨损之后对试样进行称重，得到的耐磨性检验结果见表7、维氏硬度见表8、耐腐蚀性能（执行NACE 0284标准B溶液）见下表9和图5（其余检测面图相同，省略）、金相组织见图6。

表7 实施例3磨损数据统计

表8 实施例3维氏硬度值

对试样的硬度与失重量结合对比可以看出，在其硬度越高时磨损失重量越少，从表7和8分析，耐腐蚀双相耐磨钢的硬度都要高于SA516Gr70钢，失重量也要优于SA516Gr70钢，其硬度和失重量接近于NM360E的硬度和失重量，其耐磨性能优良。

表9 实施例3耐腐蚀性能

实施例4

本耐腐蚀双相耐磨钢板采用下述成分配比以及生产工艺。成分配比（wt）：C：0.12%，Si：0.60%，Mn：1.20%，P：0.009%，S：0.002%，Al：0.060%，Cr：1.00%，Mo：0.25%，余量为Fe和不可避免的杂质，厚度20mm。

生产工艺：（1）冶炼工序：钢水先经初炼炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，采用增加渣量和多次流渣，以利于脱P，大包温度1590℃时吊包VD炉真空处理，精炼过程中向钢液中喂入铝线3.0kg/t和Si-Ca线5.0m/t，真空处理时真空度65Pa，真空保持时间30min。

（2）连铸工序：过热度15℃，拉坯速度0.75m/min，连铸得到连铸坯，铸坯下线堆垛20h缓冷后温送轧钢，及时温清，温清温度155℃。

（3）加热工序：连铸坯在连续式加热炉中进行加热，最高加热温度1275℃，均热温度1240℃，总加热时间为12min/mm。

（4）轧制工序：第一阶段的轧开轧温度为1100℃，道次压下率20%，终轧温度为950℃，累计压下率30%；晾钢厚度为30mm，第二阶段的开轧温度为930℃，终轧温度为900℃，单道次压下率为15%，累计压下率为50%。

（5）热处理：采用淬火＋回火工艺，淬火的冷却介质为水，淬火温度为915℃，保温系数2.5min/mm，总加热时间10min/mm，辊速10m/mim，最大水量水冷加速冷却，回火温度为210℃，保温时间4.5min/mm，即90min，总加热时间4.5min/mm。

本实施例所得耐腐蚀双相耐磨钢板的力学性能和抗硫化氢腐蚀性能：屈服强度532MPa，抗拉强度875MPa，延伸率19.5%，-30℃横向冲击功平均130J，硬度243～275 HB，对试样进行三体冲击磨粒磨损实验，先预磨15分钟，然后正式磨损30分钟，每次磨损之后对试样进行称重，得到的耐磨性检验结果见表10、维氏硬度见表11、耐腐蚀性能（执行NACE 0284标准B溶液）见下表12和图7（其余检测面图相同，省略）、金相组织见图8。

表10 实施例4磨损数据统计

表11 实施例4维氏硬度值

对试样的硬度与失重量结合对比可以看出，在其硬度越高时磨损失重量越少，从表10和11分析，耐腐蚀双相耐磨钢的硬度都要高于SA516Gr70钢，失重量也要优于SA516Gr70钢，其硬度和失重量接近于NM360E的硬度和失重量，其耐磨性能优良。

表12 实施例4耐腐蚀性能

Claims (8)

1.一种耐腐蚀双相耐磨钢板，其特征在于，所述钢板化学成分的重量百分含量如下：C≤0.13%，Si≤0.50%，Mn：1.60%，P≤0.015%，S≤0.003%，Al≤0.060%，Cr≤1.20%，Mo≤0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述钢板屈服强度520～700MPa，抗拉强度750～900MPa，-30℃横向冲击功≥ 150J，硬度240～270HB，HIC检验均无裂痕；钢板金相组织为回火索氏体+铁素体。

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀双相耐磨钢板，其特征在于，所述钢板的最大厚度为30mm。

3.基于权利要求1或2所述的一种耐腐蚀双相耐磨钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括加热、轧制和热处理工序；所述耐腐蚀双相耐磨钢板化学成分的重量百分含量为：C≤0.13%，Si≤0.50%，Mn：1.60%，P≤0.015%，S≤0.003%，Al≤0.060%，Cr≤1.20%，Mo≤0.30%，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述生产方法还包括冶炼工序，钢水先经初炼炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，大包温度≥1580℃时吊包VD炉真空处理，精炼过程中向钢液中喂入铝线3kg/t钢水和Si-Ca线5m/t钢水，真空处理时真空度≤66Pa，真空保持时间≥25min；

所述热处理工序：采用淬火＋回火工艺；淬火温度为910～920℃，保温系数2.5min/mm，最低保温时间≥90min，辊速10m/mim，水冷加速冷却，回火温度为200～210℃，保温时间4.5min/mm，最低保温时间≥90min。

4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述加热工序：连铸坯最高加热温度1280℃，均热温度1240～1260℃，加热段和均热段总时间≥11min/cm。

5.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述轧制工序：采用二阶段轧制工艺；第一阶段为奥氏体再结晶阶段，开轧温度为1050～1100℃，终轧温度为920～950℃；单道次压下量为10～30%，累计压下率为30～50％；晾钢厚度≥1.5倍成品钢板板厚。

6.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述轧制工序：采用二阶段轧制工艺；第二阶段为奥氏体未再结晶阶段，开轧温度≤930℃，终轧温度为≤900℃；单道次压下量为10～30%，累计压下率为30～50％，轧制后得到半成品钢板。

7.根据权利要求3-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述生产方法还包括连铸工序，冶炼后的钢水进行浇铸得到连铸坯，拉速控制在0.75～1.05m/min，过热度15～25℃，铸坯下线堆垛16-20h缓冷后温送轧钢，温清温度≥150℃。

8.根据权利要求3-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述热处理工序，淬火介质为水。