CN106929634B - 薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法，包括步骤：高炉铁水、铁水预处理、转炉冶炼、RH炉精炼、LF炉精炼、薄板坯连铸、加热炉、高压水除磷、热连轧机组、超快速冷却、卷取、开平、加热、淬火、回火、精整等，连铸后得到的铸坯的化学成分及其含量为：C为0.18~0.25wt%，Si为0.2~0.4wt%，Mn为1.2~1.8wt%，Cu为0.2~0.50wt%，Mo为0.25~0.45wt%，Cr为0.3~0.50wt%，Nb为0.03~0.06wt%，Ti为0.01~0.03wt%，B为0.0006~0.0015wt%，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe及杂质。

Description

薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法
技术领域
本发明属于耐磨钢板制造技术领域。尤其涉及一种薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法。
背景技术
抗磨耐热钢件广泛应用于高温氧化性气氛及磨料磨损的工况,这些零部件的性能直接影响整个设备的正常运行,不仅要求材质具有高的高温强度和一定的耐磨性,还要有良好的抗氧化性,才能满足其使用性能的要求。使用性能好和寿命长的零部件,既可以大大降低材料消耗减少生产成本,具有良好的经济效益又可保证安全生产,提高设备运行效率,同时减少设备维修工作量,降低劳动强度,改善工人劳动条件,具有良好的社会效益。其广泛应用于：（1）矿山机械：各式破碎机部件如盖板、耐磨板等，振动筛，矿车卡车货槽衬板，料斗内衬，输料槽内衬等。（2）电力工业：风机叶片，磨煤机部件，出灰管，空气处理系统和运输机等。（3）水泥工业：磨机内衬、护套、冲击盘，管道，泵壳，破碎机零件，选粉机叶片、各种罐衬、各种底盘，振动筛等。（4）煤处理业－立磨衬板、输料槽、料斗、破碎机零件和衬板、输煤管道、泵体等。（5）其它 ：冶金行业的过料斗、箕斗等，港口机械的装载机、刮板运输机等，建筑行业的挖掘机、推土机挖斗及刀板、自卸卡车、沥青搅拌机、泥浆管道、洗沙机、浮选机等。高硬度、高强度、高耐磨性，用量较较大（国内仅低合金耐磨钢板年用量在100万吨左右，另有大量的耐磨铸钢、高锰钢也在逐渐的被替代），目前国内10mm及其以下规格少量使用国内产品，主要使用瑞典SSAB的hardox系列，价格高，供货周期长。采用薄板坯连铸连轧线生产薄规格耐磨钢从钢水冶炼到产品出厂时间可缩短到24小时以内，并且合金成本低，薄规格板形好，产品性能均匀稳定。
发明内容
本发明目的是提供一种薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的制造方法，使其较传统的热轧+离线淬火+回火耐磨钢生产工艺采用更少量的合金得到更优良更细密的微观组织，并具有高的耐磨性能、焊接性能和抗腐蚀性能，并能批量生产板形良好的薄规格耐磨钢，降低了生产成本，缩短了交货周期。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法，包括步骤：
(1) 将铁水温度>1250℃，[S]≤0.020%的合格的铁水先进行扒渣处理，根据来料铁水的温度、重量及脱硫终点硫含量要求，确定钝化镁的喷吹量，喷吹结束后进行稠渣和充分扒渣处理，铁水终点[S]≤0.0020%，采用全程吹氩工艺，终渣碱度3.0~4.0；
(2) 进行转炉冶炼，用球团矿作冷却剂，球团矿和氧化铁皮必须按相关规定加入；萤石应根据炉内渣情况分批少量加入，每吨钢加入量≤4kg，双渣时每吨钢≤5.5kg，吹炼终点前2min严禁加入萤石，采用挡渣锥、挡渣塞进行双挡渣出钢，渣厚≤50mm，转炉出钢用硅铁或者硅锰合金进行脱氧和合金化，按目标配硅铁，不得采用含Al材料进行脱氧与合金化；
(3) RH炉精炼，到RH后，用快速定氧探头测定和记录钢中的[O]含量，然后进行脱氧与合金化；
(4) 处理完再进入LF炉精炼，LF精炼出站前依次喂铝线和钛线或者Ti合金，调整AlS和Ti的成分，最后进行B的微合金化；
(5) 进行薄板坯连铸，连铸采用长水口保护浇铸且Ar封，中包覆盖无碳碱性中包渣，采用专用中碳耐磨钢结晶器保护渣，过热度控制在15~30℃，连铸过程投入结晶器电磁搅拌，在扇形段采用连铸轻压下工艺，连铸拉速控制在3.0~3.5m/min，连铸坯厚度70mm；
(6)送入炉加热，连铸坯进入加热炉温度≥850℃，板坯出加热炉温度≥1000℃；
(7) 出加热炉后进行高压水除磷，除磷压力≥16MPa；
(8) 除磷后进入热连轧7机架精轧机组，前2道次精轧压下率≥50%，最后道次压下率≤15%，以保证厚度精确及板形良好；
(9) 轧件出轧机后采用超快冷装置冷却，冷却速率为15~30℃/s，淬火终止温度为550~650℃；
(10) 卷取机卷取，进行堆垛冷却；
(11) 送热处理车间进行开平；
(12) 开平后进入热处理炉加热到900~950℃，保温1.5~2h，进行淬火处理；
(13) 温度降至300~400℃时进行回火处理；
(14) 在精整机组进行精整、检验；
所述步骤（5）中进行常规板坯连铸后得到的铸坯的化学成分及其含量为：C为0.18~0.25wt%，Si为0.2~0.4wt%，Mn为1.2~1.8wt%，Cu为0.2~0.50wt%，Mo为0.25~0.45wt%，Cr为0.3~0.50wt%，Nb为0.03~0.06wt%，Ti为0.01~0.03wt%，B为0.0006~0.0015wt%，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步地，步骤（2）中，转炉新开炉前6炉及大补后前2炉不得冶炼相同钢种。
进一步地，步骤（6）中，在加热炉内加热时间≥60min，加热温度1050~1150℃。
进一步地，步骤（8）中，所述轧机出口厚度6~10mm，精轧出口温度860~920℃。
相比现有技术，本发明通过合理的合金化设计，选用微量的Cu、Mo、Cr、Nb、Ti、B合金进行微合金化，通过控制轧制后超快速冷却淬火控制微观组织，充分发挥合金的性能强化作用，减少合金的加入量及贵重合金的使用量，采用此方法与传统工艺相比较，降低了能耗，缩短了工艺流程，减少了合金加入量，提高了钢的强韧配比，节约社会资源，降低生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对本发明保护范围的限制。
实施例 1
一种薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法，包括步骤：
(1) 将铁水温度1255℃，[S]为0.019%(铁水中S的质量百分比)的合格的铁水先进行扒渣处理，根据来料铁水的温度、重量及脱硫终点硫含量要求，确定钝化镁的喷吹量，进行喷钝化镁脱S，喷吹结束后进行稠渣和充分扒渣处理，扒渣率95%，铁水终点[S]为0.0010%(铁水中S的质量百分比)，采用全程吹氩工艺，终渣碱度3.5；
(2) 进行转炉冶炼，用球团矿作冷却剂，球团矿和氧化铁皮必须按相关规定加入；萤石应根据炉内渣情况分批少量加入，每吨钢加入量为3.1kg，采用挡渣锥、挡渣塞进行双挡渣出钢，渣厚48mm，转炉出钢用硅锰合金进行脱氧和合金化；转炉新开炉前6炉及大补后前2炉不得冶炼相同钢种；
(3) RH炉精炼，到RH后，用快速定氧探头测定和记录钢中的[O] (钢中O的质量百分比)含量，然后进行脱氧与合金化；
(4) 处理完再进入LF炉精炼，LF精炼出站前依次喂铝线和钛线或者Ti合金，调整AlS和Ti的成分，最后进行B的微合金化；
(5) 进行薄板坯连铸，连铸采用长水口保护浇铸且Ar封，中包覆盖无碳碱性中包渣，采用专用中碳耐磨钢结晶器保护渣，过热度15℃，连铸过程投入结晶器电磁搅拌，在扇形段采用连铸轻压下工艺，连铸拉速控制在3.0/min，连铸坯厚度70mm；
(6)送入炉加热，连铸坯进入加热炉温度855℃，在加热炉内加热时间为62min，加热温度1050℃，板坯出加热炉温度为1010℃；
(7) 出加热炉后进行高压水除磷，除磷压力前段20MPa，后段24MPa；
(8) 除磷后进入热连轧7机架精轧机组，前2道次精轧压下率为别为54.8%，52.1%，最后道次压下率为12.8%，轧机出口厚度6mm，精轧出口温度880℃；
(9) 轧件出轧机后采用超快冷装置冷却，冷却速率为30℃/s，淬火终止温度为600℃；
(10) 卷取机卷取，进行堆垛冷却；
(11) 送热处理车间进行开平；
(12) 开平后进入热处理炉加热到910℃，保温1.5h，进行淬火处理；
(13) 温度降至350℃时进行回火处理；
(14) 在精整机组进行精整、检验。
本实施例中，步骤（5）中进行薄板坯连铸后得到的铸坯的化学成分及其含量是：C为0.21wt%，Si为0.25wt%，Mn为1.25wt%，Cu为0.22wt%， Mo为0.42wt%，Cr为0.32wt%，Nb为0.031wt%，Ti为0.011wt%，B为0.0007wt%，P为0.010wt％，S为0.002wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。经检验，本实施例生产的薄规格耐磨钢的屈服强度为1145MPa，抗拉强度1325MPa，A50延伸率11.5%，表面布氏硬度445HBW，-20℃条件下，夏比V形冲击功分别为55J、45J、62J，其性能满足国家标准GB/T24186-2009技术条件。
实施例 2
一种薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法，包括步骤：
(1) 将铁水温度1295℃，[S]为0.015%(铁水中S的质量百分比)的合格的铁水先进行扒渣处理，根据来料铁水的温度、重量及脱硫终点硫含量要求，确定钝化镁的喷吹量，进行喷钝化镁脱S，喷吹结束后进行稠渣和充分扒渣处理，扒渣率96%，铁水终点[S]为0.0010%(铁水中S的质量百分比)，采用全程吹氩工艺，终渣碱度3.9；
(2) 进行转炉冶炼，用球团矿作冷却剂，球团矿和氧化铁皮必须按相关规定加入；萤石应根据炉内渣情况分批少量加入，每吨钢加入量为3.1kg，采用挡渣锥、挡渣塞进行双挡渣出钢，渣厚30mm，转炉出钢用硅铁或者硅锰合金进行脱氧和合金化；转炉新开炉前6炉及大补后前2炉不得冶炼相同钢种；
(3) RH炉精炼，到RH后，用快速定氧探头测定和记录钢中的[O] (钢中O的质量百分比)含量，然后进行脱氧与合金化；
(4) 处理完再进入LF炉精炼，LF精炼出站前依次喂铝线和钛线或者Ti合金，调整AlS和Ti的成分，最后进行B的微合金化；
(5) 进行薄板坯连铸，连铸采用长水口保护浇铸且Ar封，中包覆盖无碳碱性中包渣，采用专用中碳耐磨钢结晶器保护渣，过热度25℃，连铸过程投入结晶器电磁搅拌，在扇形段采用连铸轻压下工艺，连铸拉速控制在3.2/min，连铸坯厚度70mm；
(6)送入炉加热，连铸坯进入加热炉温度895℃，在加热炉内加热时间为80min，加热温度1100℃，板坯出加热炉温度为1080℃；
(7) 出加热炉后进行高压水除磷，除磷压力前段16MPa，后段18MPa；
(8) 除磷后进入热连轧7机架精轧机组，前2道次精轧压下率为别为55.8%，53.9%，最后道次压下率为10.3%，轧机出口厚度8mm，精轧出口温度900℃；
(9) 轧件出轧机后采用超快冷装置冷却，冷却速率为20℃/s，淬火终止温度为550℃；
(10) 卷取机卷取，进行堆垛冷却；
(11) 送热处理车间进行开平；
(12) 开平后进入热处理炉加热到950℃，保温1.5h，进行淬火处理；
(13) 温度降至300℃时进行回火处理；
(14) 在精整机组进行精整、检验。
本实施例中，步骤（5）中进行薄板坯连铸后得到的铸坯的化学成分及其含量是：C为0.24wt%，Si为0.38wt%，Mn为1.75wt%，Cu为0.2wt%， Mo为0.25wt%，Cr为0.50wt%，Nb为0.055wt%，Ti为0.028wt%，B为0.0013wt%，P为0.011wt％，S为0.002wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。经检验，本实施例生产的薄规格耐磨钢的屈服强度为1190MPa，抗拉强度1385MPa，A50延伸率10.5%，表面布氏硬度460HBW，-20℃条件下，夏比V形冲击功分别为58J、61J、63J，其性能满足国家标准GB/T24186-2009技术条件。
实施例 3
一种薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法，包括步骤：
(1) 将铁水温度1255℃，[S]为0.019%(铁水中S的质量百分比)的合格的铁水先进行扒渣处理，根据来料铁水的温度、重量及脱硫终点硫含量要求，确定钝化镁的喷吹量，进行喷钝化镁脱S，喷吹结束后进行稠渣和充分扒渣处理，扒渣率95%，铁水终点[S]为0.0010%(铁水中S的质量百分比)，采用全程吹氩工艺，终渣碱度3.0；
(2) 进行转炉冶炼，用球团矿作冷却剂，球团矿和氧化铁皮必须按相关规定加入；萤石应根据炉内渣情况分批少量加入，每吨钢加入量为3.1kg，采用挡渣锥、挡渣塞进行双挡渣出钢，渣厚36mm，转炉出钢用硅铁或者硅锰合金进行脱氧和合金化；转炉新开炉前6炉及大补后前2炉不得冶炼相同钢种；
(3) RH炉精炼，到RH后，用快速定氧探头测定和记录钢中的[O] (钢中O的质量百分比)含量，然后进行脱氧与合金化；
(4) 处理完再进入LF炉精炼，LF精炼出站前依次喂铝线和钛线或者Ti合金，调整AlS和Ti的成分，最后进行B的微合金化；
(5) 进行薄板坯连铸，连铸采用长水口保护浇铸且Ar封，中包覆盖无碳碱性中包渣，采用专用中碳耐磨钢结晶器保护渣，过热度23℃，连铸过程投入结晶器电磁搅拌，在扇形段采用连铸轻压下工艺，连铸拉速控制在3.0/min，连铸坯厚度70mm；
(6)送入炉加热，连铸坯进入加热炉温度885℃，在加热炉内加热时间为69min，加热温度1050℃，板坯出加热炉温度为1010℃；
(7) 出加热炉后进行高压水除磷，除磷压力前段20MPa，后段24MPa；
(8) 除磷后进入热连轧7机架精轧机组前2道次精轧压下率为别为53.6%，53.7%，最后道次压下率为10.5%，轧机出口厚度10mm，精轧出口温度880℃，
(9) 轧件出轧机后采用超快冷装置冷却，冷却速率为15℃/s，淬火终止温度为580℃；
(10) 卷取机卷取，进行堆垛冷却；
(11) 送热处理车间进行开平；
(12) 开平后进入热处理炉加热到900℃，保温2h，进行淬火处理；
(13) 温度降至400℃时进行回火处理；
(14) 在精整机组进行精整、检验。
本实施例中，步骤（5）中进行薄板坯连铸后得到的铸坯的化学成分及其含量是：C为0.18wt%，Si为0.25wt%，Mn为1.25wt%，Cu为0.22wt%， Mo为0.42wt%，Cr为0.32wt%，Nb为0.031wt%，Ti为0.011wt%，B为0.0007wt%，P为0.010wt％，S为0.002wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。经检验，本实施例生产的薄规格耐磨钢的屈服强度为1105MPa，抗拉强度1305MPa，A50延伸率10.5%，表面布氏硬度455HBW，-20℃条件下，夏比V形冲击功分别为63J、68J、65J，其性能满足国家标准GB/T24186-2009技术条件。
实施例 4
一种薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法，包括步骤：
(1) 将铁水温度1305℃，[S]为0.015%(铁水中S的质量百分比)的合格的铁水先进行扒渣处理，根据来料铁水的温度、重量及脱硫终点硫含量要求，确定钝化镁的喷吹量，进行喷钝化镁脱S，喷吹结束后进行稠渣和充分扒渣处理，扒渣率96%，铁水终点[S]为0.0010%(铁水中S的质量百分比)，采用全程吹氩工艺，终渣碱度3.0；
(2) 进行转炉冶炼，用球团矿作冷却剂，球团矿和氧化铁皮必须按相关规定加入；萤石应根据炉内渣情况分批少量加入，每吨钢加入量为3.1kg，采用挡渣锥、挡渣塞进行双挡渣出钢，渣厚34mm，转炉出钢用硅铁或者硅锰合金进行脱氧和合金化；转炉新开炉前6炉及大补后前2炉不得冶炼相同钢种；
(3) RH炉精炼，到RH后，用快速定氧探头测定和记录钢中的[O] (钢中O的质量百分比)含量，然后进行脱氧与合金化；
(4) 处理完再进入LF炉精炼，LF精炼出站前依次喂铝线和钛线或者Ti合金，调整AlS和Ti的成分，最后进行B的微合金化；
(5) 进行薄板坯连铸，连铸采用长水口保护浇铸且Ar封，中包覆盖无碳碱性中包渣，采用专用中碳耐磨钢结晶器保护渣，过热度控制在20℃，连铸过程投入结晶器电磁搅拌，在扇形段采用连铸轻压下工艺，连铸拉速控制在3.5/min，连铸坯厚度70mm；
(6)送入炉加热，连铸坯进入加热炉温度885℃，在加热炉内加热时间为70min，加热温度1050℃，板坯出加热炉温度为1010℃；
(7) 出加热炉后进行高压水除磷，除磷压力前段20MPa，后段24MPa；
(8) 除磷后进入热连轧7机架精轧机组，前2道次精轧压下率为别为54.8%，53.4%，最后道次压下率为10.2%，轧机出口厚度8mm，精轧出口温度880℃；
(9) 轧件出轧机后采用超快冷装置冷却，冷却速率为25℃/s，淬火终止温度为600℃；
(10) 卷取机卷取，进行堆垛冷却；
(11) 送热处理车间进行开平；
(12) 开平后进入热处理炉加热到950℃，保温1.5h，进行淬火处理；
(13) 温度降至350℃时进行回火处理；
(14) 在精整机组进行精整、检验。
本实施例中，步骤（5）中进行薄板坯连铸后得到的铸坯的化学成分及其含量是：C为0.21wt%，Si为0.25wt%，Mn为1.25wt%，Cu为0.22wt%， Mo为0.42wt%，Cr为0.32wt%，Nb为0.035wt%，Ti为0.015wt%，B为0.0009wt%，P为0.011wt％，S为0.002wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。经检验，本实施例生产的薄规格耐磨钢的屈服强度为1095MPa，抗拉强度1295MPa，A50延伸率12.5%，表面布氏硬度451HBW，-20℃条件下，夏比V形冲击功分别为65J、68J、70J，其性能满足国家标准GB/T24186-2009技术条件。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法，其特征在于，包括步骤：
(1) 将铁水温度>1250℃，[S]≤0.020%的合格的铁水先进行扒渣处理，根据来料铁水的温度、重量及脱硫终点硫含量要求，确定钝化镁的喷吹量，喷吹结束后进行稠渣和充分扒渣处理，铁水终点[S]≤0.0020%，采用全程吹氩工艺，终渣碱度3.0~4.0；
(2) 进行转炉冶炼，用球团矿作冷却剂，球团矿和氧化铁皮必须按相关规定加入；萤石应根据炉内渣情况分批少量加入，每吨钢加入量≤4kg，双渣时每吨钢≤5.5kg，吹炼终点前2min严禁加入萤石，采用挡渣锥、挡渣塞进行双挡渣出钢，渣厚≤50mm，转炉出钢用硅铁或者硅锰合金进行脱氧和合金化，按目标配硅铁，不得采用含Al材料进行脱氧与合金化；
(3) RH炉精炼，到RH后，用快速定氧探头测定和记录钢中的[O]含量，然后进行脱氧与合金化；
(4) 处理完再进入LF炉精炼，LF精炼出站前依次喂铝线和钛线或者Ti合金，调整AlS和Ti的成分，最后进行B的微合金化；
(5) 进行薄板坯连铸，连铸采用长水口保护浇铸且Ar封，中包覆盖无碳碱性中包渣，采用专用中碳耐磨钢结晶器保护渣，过热度控制在15~30℃，连铸过程投入结晶器电磁搅拌，在扇形段采用连铸轻压下工艺，连铸拉速控制在3.0~3.5m/min，连铸坯厚度70mm；
(6)送入炉加热，连铸坯进入加热炉温度≥850℃，板坯出加热炉温度≥1000℃；
(7) 出加热炉后进行高压水除磷，除磷压力≥16MPa；
(8) 除磷后进入热连轧7机架精轧机组，前2道次精轧压下率≥50%，最后道次压下率≤15%；
(9) 轧件出轧机后采用超快冷装置冷却，冷却速率为15-30℃/s，淬火终止温度为550~650℃；
(10) 卷取机卷取，进行堆垛冷却；
(11) 送热处理车间进行开平；
(12) 开平后进入热处理炉加热到900-950℃，保温1.5-2h，进行淬火处理；
(13) 温度降至300～400℃时进行回火处理；
(14) 在精整机组进行精整、检验；
所述步骤（5）中进行常规板坯连铸后得到的铸坯的化学成分及其含量为：C为0.18~0.25wt%，Si为0.2~0.4wt%，Mn为1.2~1.8wt%，Cu为0.2~0.50wt%，Mo为0.25~0.45wt%，Cr为0.3~0.50wt%，Nb为0.03~0.06wt%，Ti为0.01~0.03wt%，B为0.0006~0.0015wt%，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法，其特征在于：步骤（2）中，转炉新开炉前6炉及大补后前2炉不得冶炼相同钢种。
3.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法，其特征在于：步骤（6）中，在加热炉内加热时间≥60min，加热温度1050~1150℃。
4.根据权利要求1所述的薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢的方法，其特征在于：步骤（8）中，所述轧机出口厚度6~10mm，精轧出口温度860~920℃。
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