CN109182666A - 一种宽薄规格nm450耐磨钢钢板及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板,涉及冶金技术领域,其化学成分及质量百分比如下:C:0.18%~0.22%,Si:0.20%~0.60%,Mn:0.8%~1.2%,P≤0.012%,S≤0.003%,Cr:0.30%~0.50%,Ti:0.008%~0.030%,B:0.0008%~0.0025%,其余为Fe和不可避免的杂质。本发明设计的耐磨钢布氏硬度达到450HB级、具有良好韧性和高强度的化学成分体系,涉及的轧制及热处理工艺简单,热处理参数可控范围较宽,产品综合性能良好,具有很好的开发价值及市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域,特别是涉及一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板及制造方法。
背景技术
低合金耐磨钢板相对于传统的耐磨铸钢,具有合金含量低,低温冲击韧性高,可折弯成型等良好的综合性能,以及生产灵活方便、生产成本低等优点,被广泛应用于工作条件恶劣,要求高的强度和硬度、耐磨性好的工程、采矿、建筑、农业、水泥、港口、电力以及冶金等机械装备制造,如推土机,装载机,挖掘机,自卸车,球磨机及各种矿山机械、抓斗、堆取料机、输料弯曲结构等。该类部件一般都在干湿交加的环境极其恶劣的条件下工作,更换困难,要求钢板具有高的强度、硬度及优异的耐磨和耐蚀性能,以及良好的焊接性能等,以此来保证装备有更高的使用寿命。
目前,已经有不少关于低合金耐磨钢的专利报导,但是其生产的厚度不薄,同时,能够生产薄规格的但宽度不宽,难以满足装备制造大型化、轻量化和长寿命化制造的需求,尤其是对于布氏硬度450HB的低合金耐磨钢板,产品较少。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明提供一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板,其化学成分及质量百分比如下:C:0.18%~0.22%,Si:0.20%~0.60%,Mn:0.8%~1.2%,P≤0.012%,S≤0.003%,Cr:0.30%~0.50%,Ti:0.008%~0.030%,B:0.0008%~0.0025%,其余为Fe和不可避免的杂质。
技术效果:本发明设计的耐磨钢布氏硬度达到450HB级、具有良好韧性和高强度的化学成分体系,其特点在于碳当量不超过0.60%,可以满足钢板厚度6mm且宽度2600-3100mm产品的性能要求。本发明涉及的轧制及热处理工艺简单,热处理参数可控范围较宽,产品综合性能良好,具有很好的开发价值及市场前景。
本发明进一步限定的技术方案是:
前所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板,其化学成分及质量百分比如下:C:0.19%,Si:0.33%,Mn:1.10%,P:0.011%,S:0.0020%,Cr:0.34%,Ti:0.015%,B:0.0016%,其余为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板,其化学成分及质量百分比如下:C:0.20%,Si:0.34%,Mn:1.08%,P:0.010%,S:0.0015%,Cr:0.35%,Ti:0.018%,B:0.0015%,其余为Fe和不可避免的杂质。
前所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板,其化学成分及质量百分比如下:C:0.19%,Si:0.34%,Mn:1.09%,P:0.010%,S:0.0020%,Cr:0.33%,Ti:0.017%,B:0.0017%,其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的另一目的在于提供一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板制造方法,包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-强力矫直-切割-取样-喷印标识-检验-入库,其中钢水经真空脱气处理后进行连铸,铸坯或钢坯于1220℃~1240℃加热,钢板不控轧,终轧温度≥820℃。
前所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板制造方法,连铸的铸坯厚度为150mm。
前所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板制造方法,轧后空冷至室温后进行离线热处理,其中淬火温度为860℃~930℃,回火温度为150℃~250℃。
前所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板制造方法,回火后进行强力矫直,矫直机辊数量≥11辊,矫直辊直接≤180mm,75%~85%的压下塑性变形,矫直道次2道以上;55%~65%的压下塑性变形,矫直2道以上。
本发明的有益效果是:
(1)本发明中碳元素是耐磨钢板获得高的强度和硬度的最关键元素,对耐磨钢而言,碳元素是最重要的元素,但由于碳元素的增加,会降低钢板的韧塑性和焊接性能,所以如果钢板既要获得高硬度,又要具备一定的韧塑性和焊接性能,综合考虑,本发明的碳元素含量为0.18~0.22%;
(2)本发明中硅元素在钢中起固溶强化作用,其在奥氏体中的溶解度较大,提高硅含量有利于提高钢的强度和硬度,且能提高奥氏体的稳定性,但硅元素含量过高会导致钢的韧性下降,且高硅含量的钢板加热时的氧化皮粘度较大,出炉后除鳞困难,导致轧后钢板表面红色氧化皮严重、表面质量较差,此外,高硅还不利于钢板的焊接性能,综合考虑硅元素各方面的影响,本发明硅元素的含量为0.20~0.60%;
(3)本发明中锰元素能够扩到奥氏体区,稳定奥氏体组织,其能力仅次于合金元素镍,是廉价的稳定奥氏体和强化合金元素,同时锰元素能够增加钢的淬透性,降低马氏体形成的临界冷速,但锰元素含量过高时,会使钢板有使晶粒粗化的倾向,并增加钢的回火脆敏感性,且容易导致铸坯中出现偏析和裂纹,降低钢板的性能,本发明结合其碳元素和硫元素的控制,锰元素的含量控制在0.8~1.2%;(4)本发明中硫元素在钢中易与锰元素等结合形成硫化夹杂物,尤其对钢的横向塑性和韧性不利,因此硫的含量应尽可能地低,磷也是钢中的有害元素,严重损害钢板的塑性和韧性,对于本发明而言,硫和磷均是不可避免的杂质元素,应该越低越好,考虑到钢厂实际的炼钢水平,本发明要求P≤0.012%、S≤0.003%;(5)本发明中铬元素可以降低临界冷却速度、提高钢的淬透性,铬在钢中可以形成(Fe,Cr)3C、(Fe,Cr)7C3和(Fe,Cr)23C7等多种碳化物,提高强度和硬度,铬在回火时能阻止或减缓碳化物的析出与聚集,可以提高钢的回火稳定性,在本发明中,铬元素的含量应控制为0.30~0.5%;
(6)本发明中钛元素是强碳化物形成元素,钢中加入微量的钛元素有利于固定钢中的氮,形成的TiN,能使钢坯加热时奥氏体晶粒出现异常的长大,细化原始奥氏体晶粒度,本发明钛含量控制在0.008~0.030%
(7)本发明中硼是淬透性元素,对提高钢板淬透性尤其是厚规格钢板的淬透性有着重要作用,钢中添加少量的硼元素即可起到较大的增加钢板的淬透性,且硼元素资源富有,价格便宜,添加少量的硼可以显著的节省锰、镍、铬、钼等贵重的合金元素添加,但过多的硼元素会增加晶界的偏聚,从而降低钢铁材料的韧塑性,在本发明中,硼元素的含量为0.0008~0.0025%
(8)本发明提供的宽薄规格NM450耐磨钢制造方法,制备出的钢板具有高硬度、高强度、高韧性,良好的不平度和良好的成型性,布氏硬度在420~480,延伸率大于8%,-20℃低温冲击韧性≥30J,由于淬火工艺和强力矫直工艺,本发明获得的钢板在保证极高耐磨性能的同时,还具有良好不平度和成型性能,不平度≤8mm/2m,整板折弯R20,成型角度130°。
具体实施方式
实施例1
本实施例以制造6mm厚,宽度2600~3100mm,布氏硬度450HB的宽薄耐磨钢板为例,其化学成分及质量百分比如下:C:0.19%,Si:0.33%,Mn:1.10%,P:0.011%,S:0.0020%,Cr:0.34%,Ti:0.015%,B:0.0016%,其余为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-强力矫直-切割-取样-喷印标识-检验-入库。
按上述配比冶炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸,连铸坯厚度为150mm,将钢坯加热至1220℃的炉温,保温180min后出炉轧制,终轧温度为835℃。钢板的最终轧制厚度为6mm,宽度2600mm。轧后空冷至室温后进行离线热处理,其中淬火温度为910℃,回火温度为190℃。回火后进行强力矫直,矫直机11辊,矫直辊直接180mm,75%~85%的压下塑性变形,矫直道次2道;55%~65%的压下塑性变形,矫直2道。
实施例2
本实施例以制造6mm厚,宽度2600~3100mm,布氏硬度450HB的宽薄耐磨钢板为例,其化学成分及质量百分比如下:C:0.20%,Si:0.34%,Mn:1.08%,P:0.010%,S:0.0015%,Cr:0.35%,Ti:0.018%,B:0.0015%,其余为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-强力矫直-切割-取样-喷印标识-检验-入库。
按上述配比冶炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸,连铸坯厚度为150mm,将钢坯加热至1230℃的炉温,保温200min后出炉轧制,终轧温度为830℃。钢板的最终轧制厚度为6mm,宽度2600mm。轧后空冷至室温后进行离线热处理,其中淬火温度为920℃,回火温度为180℃。回火后进行强力矫直,矫直机11辊,矫直辊直接180mm,75%~85%的压下塑性变形,矫直道次2道;55%~65%的压下塑性变形,矫直2道。
实施例3
本实施例以制造6mm厚,宽度2600~3100mm,布氏硬度450HB的宽薄耐磨钢板为例,其化学成分及质量百分比如下:C:0.19%,Si:0.34%,Mn:1.09%,P:0.010%,S:0.0020%,Cr:0.33%,Ti:0.017%,B:0.0017%,其余为Fe和不可避免的杂质。
制造方法包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-强力矫直-切割-取样-喷印标识-检验-入库。
按上述配比冶炼完成的钢水经真空脱气处理后进行连铸,连铸坯厚度为150mm,将钢坯加热至1220℃的炉温,保温190min后出炉轧制,终轧温度为833℃。钢板的最终轧制厚度为6mm,宽度3100mm。轧后空冷至室温后进行离线热处理,其中淬火温度为910℃,回火温度为200℃。回火后进行强力矫直,矫直机11辊,矫直辊直接180mm,75%~85%的压下塑性变形,矫直道次2道;55%~65%的压下塑性变形,矫直2道。
对实施例中的钢板的力学性能进行测试,其中强度按照GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法进行,低温冲击韧性按GB/T 229-2007金属夏比V型缺口冲击试验方法测定,硬度按照GB/T231.1-2009方法测定,得到的结果如下表所示:
本发明采用高碳和合金化的成分设计,并通过碳、锰、铬、钼等合金元素以及铌、钛、钒等微合金元素的相互配合作用,并辅轧制、离线热处理和矫直工艺的方法,提供一种宽、薄规格NM450耐磨钢的制造方法,由表可以看出,本发明的耐磨钢的布氏硬度420~480HB之间,抗拉强度大于1250MPa,延伸率大于8%,-20℃冲击功大于30J,钢板不平度≤8mm/2m,整板折弯R20,成型角度130°合格。可见,本发明涉及的耐磨钢组织主要为马氏体组织,主要通过马氏体的高硬度和良好的韧性来提高耐磨性能,同时也具有较好的低温冲击韧性和焊接性能。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板,其特征在于,其化学成分及质量百分比如下:C:0.18%~0.22%,Si:0.20%~0.60%,Mn:0.8%~1.2%,P≤0.012%,S≤0.003%,Cr:0.30%~0.50%,Ti:0.008%~0.030%,B:0.0008%~0.0025%,其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板,其特征在于,其化学成分及质量百分比如下:C:0.19%,Si:0.33%,Mn:1.10%,P:0.011%,S:0.0020%,Cr:0.34%,Ti:0.015%,B:0.0016%,其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板,其特征在于,其化学成分及质量百分比如下:C:0.20%,Si:0.34%,Mn:1.08%,P:0.010%,S:0.0015%,Cr:0.35%,Ti:0.018%,B:0.0015%,其余为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板,其特征在于,其化学成分及质量百分比如下:C:0.19%,Si:0.34%,Mn:1.09%,P:0.010%,S:0.0020%,Cr:0.33%,Ti:0.017%,B:0.0017%,其余为Fe和不可避免的杂质。
5.一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板制造方法,其特征在于:包括铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF+RH精炼-连铸-铸坯加热-除磷-轧制-空冷-探伤-抛丸-淬火-回火-强力矫直-切割-取样-喷印标识-检验-入库,其中钢水经真空脱气处理后进行连铸,铸坯或钢坯于1220℃~1240℃加热,钢板不控轧,终轧温度≥820℃。
6.根据权利要求5所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板制造方法,其特征在于:连铸的铸坯厚度为150mm。
7.根据权利要求5所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板制造方法,其特征在于:轧后空冷至室温后进行离线热处理,其中淬火温度为860℃~930℃,回火温度为150℃~250℃。
8.根据权利要求7所述的一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板制造方法,其特征在于:回火后进行强力矫直,矫直机辊数量≥11辊,矫直辊直接≤180mm,75%~85%的压下塑性变形,矫直道次2道以上;55%~65%的压下塑性变形,矫直2道以上。
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