CN110004371A - 一种耐磨钢及冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.20%～0.30%，Si：0.10%～0.35%，Mn：0.40%～1.50%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb：0.010%～0.030%，Cu≤0.050%，Mo：0.10%～0.50%，Ti：0.010%～0.030%，Ni：0.10%～0.90%，Cr：0.3%～0.9%，Ca：0.001%～0.0050%，V：0.01%～0.03%，B：0.0010%～0.0030%，Al：0.020%～0.060%，余量为Fe和杂质。本发明减少了钢板内部大颗粒夹杂物对钢板应力的影响，改善了铸坯、钢板加工易开裂的现象。

Description

一种耐磨钢及冶炼方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种耐磨钢及冶炼方法。
背景技术
耐磨钢属于高强度钢，表面硬度高，在使用过程中起到耐磨的作用。为了达到高强度，钢种添加的合金多，如果钢水的纯净度不高，或合金偏析严重就会出现切割或焊接裂纹，钢板只能改判处理。在坯料切割过程中多次发生切割开裂，经检验坯料心部偏析处存在尺寸较大的氮化钛夹杂，由于合金含量高，浇注过程中会出现心部偏析及负偏析情况，造成局部组织性能差异性，在钢板加工及焊接过程中出现开裂现象。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.20%～0.30%，Si：0.10%～0.35%，Mn：0.40%～1.50%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb：0.010%～0.030%，Cu≤0.050%，Mo：0.10%～0.50%，Ti：0.010%～0.030%，Ni：0.10%～0.90%，Cr：0.3%～0.9%，Ca：0.001%～0.0050%，V：0.01%～0.03%，B：0.0010%～0.0030%，Al：0.020%～0.060%，余量为Fe和杂质。
技术效果：本发明有效降低了钢水中的有害气体含量，破解了氮化钛夹杂对钢板内部质量的影响，减少了钢板内部大颗粒夹杂物对钢板应力的影响，改善了铸坯、钢板加工易开裂的现象。本发明通过合理的冶炼方式，有效提高了钢水洁净度，均匀了合金成分，产品性能稳定，使用过程良好，满足了客户要求。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.20%～0.25%，Si：0.20%～0.35%，Mn：1.0%～1.50%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb：0.020%～0.030%，Cu≤0.050%，Mo：0.10%～0.30%，Ti：0.010%～0.030%，Ni：0.50%～0.90%，Cr：0.6%～0.9%，Ca：0.001%～0.0050%，V：0.02%～0.03%，B：0.0010%～0.0030%，Al：0.020%～0.060%，余量为Fe和杂质。
前所述的一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：C：0.25%～0.30%，Si：0.10%～0.25%，Mn：0.40%～1.00%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb：0.010%～0.020%，Cu≤0.050%，Mo：0.30%～0.50%，Ti：0.010%～0.030%，Ni：0.10%～0.50%，Cr：0.3%～0.6%，Ca：0.001%～0.0050%，V：0.02%～0.03%，B：0.0010%～0.0030%，Al：0.020%～0.060%，余量为Fe和杂质。
本发明的另一目的在于提供一种耐磨钢冶炼方法，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用KR法进行脱硫，脱硫后取样S≤0.0020%，脱硫后扒渣干净，保证可见铁水面在一半以上；
S2、转炉采用顶底复吹模式进行吹炼，冶炼吹氧至85%时采用副枪测温取样，根据测量值对终点温度进行修复，温度满足1590～1630℃，碳含量控制在0.080%～0.20%，碳低于0.080%时精炼按其它品种冶炼，磷≤0.010%、硫≤0.008%时即可出钢，底吹模式全程采用底吹氩气；
S3、转炉出钢采用铝进行预脱氧，100ppm氧含量加入10kg铝，铝最大加入量150kg，同时加入合金进行合金化；
S4、钢水到达LF后，加石灰造渣，少量多批次加入碳化硅进行脱氧操作，确保8min内达到白渣，白渣后喂铝线进行脱钢水里的氧，保证过程铝≥0.020%，此时进行合金化处理，合金满足成份要求后使用无缝纯钙线100～180m进行钙处理，钙处理结束后到RH进行真空处理；
S5、钢水到达RH后，进行真空脱气处理，真空度满足3mbar下真空循环18min，真空结束后严禁钙处理，静搅15～20min，进行充分扩散脱氧；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在15～35度，不使用电磁搅拌，采用动态轻压下改善低倍组织，低倍评级按YB/T 4003评级在冶标C1.0级以内；
S7、坯料入缓冷坑或避风堆冷，堆冷时间60小时以上，表面温度低于200℃。
前所述的一种耐磨钢冶炼方法，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用KR法进行脱硫，脱硫后取样S：0.0010%，脱硫后扒渣干净，保证可见铁水面在一半以上；
S2、转炉采用顶底复吹模式进行吹炼，冶炼吹氧至85%时采用副枪测温取样，根据测量值对终点温度进行修复，温度满足1603℃，碳含量控制在0.015%，磷≤0.010%、硫≤0.008%时即可出钢，底吹模式全程采用底吹氩气；
S3、转炉出钢采用铝进行预脱氧，100ppm氧含量加入10kg铝，铝最大加入量150kg，同时加入合金进行合金化；
S4、钢水到达LF后，加石灰造渣，少量多批次加入碳化硅进行脱氧操作，确保8min内达到白渣，白渣后喂铝线进行脱钢水里的氧，保证过程铝≥0.020%，此时进行合金化处理，合金满足成份要求后使用无缝纯钙线160m进行钙处理，钙处理结束后到RH进行真空处理；
S5、钢水到达RH后，进行真空脱气处理，真空度满足3mbar下真空循环18min，真空结束后严禁钙处理，静搅20min，进行充分扩散脱氧；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在25度，不使用电磁搅拌，采用动态轻压下改善低倍组织，低倍评级按YB/T 4003评级在冶标C1.0级以内；
S7、坯料入缓冷坑或避风堆冷，堆冷时间60小时以上，表面温度低于200℃。
前所述的一种耐磨钢冶炼方法，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用KR法进行脱硫，脱硫后取样S：0.0010%，脱硫后扒渣干净，保证可见铁水面在一半以上；
S2、转炉采用顶底复吹模式进行吹炼，冶炼吹氧至85%时采用副枪测温取样，根据测量值对终点温度进行修复，温度满足1623℃，碳含量控制在0.12%，磷≤0.010%、硫≤0.008%时即可出钢，底吹模式全程采用底吹氩气；
S3、转炉出钢采用铝进行预脱氧，100ppm氧含量加入10kg铝，铝最大加入量150kg，同时加入合金进行合金化；
S4、钢水到达LF后，加石灰造渣，少量多批次加入碳化硅进行脱氧操作，确保8min内达到白渣，白渣后喂铝线进行脱钢水里的氧，保证过程铝≥0.020%，此时进行合金化处理，合金满足成份要求后使用无缝纯钙线120m进行钙处理，钙处理结束后到RH进行真空处理；
S5、钢水到达RH后，进行真空脱气处理，真空度满足3mbar下真空循环18min，真空结束后严禁钙处理，静搅18min，进行充分扩散脱氧；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在19度，不使用电磁搅拌，采用动态轻压下改善低倍组织，低倍评级按YB/T 4003评级在冶标C1.0级以内；
S7、坯料入缓冷坑或避风堆冷，堆冷时间60小时以上，表面温度低于200℃。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中采用KR脱硫，保证了硫含量稳定，减少了LF炉处理强度与时间，避免了有害气体、夹杂对钢水的污染；
（2）本发明中转炉冶炼工艺的规范，有效降低了出钢后钢水氮含量；
（3）本发明中采用碳化硅脱氧有效降低了炉渣碱度，炉渣在冶炼过程中一直保持液态，保证了LF处理结束后扩散脱氧效果，提升了钢水洁净度；
（4）本发明中钙处理工艺对夹杂物、气体含量的去除有着关键作用，与碳化硅脱氧配合使用，有效提高了钢水纯净度，降低了钢水内气体含量；
（5）本发明中铸坯低倍组织对产品的性能影响较大，心部偏析严重会影响组织的均匀性，对性能影响大，本发明有效改善了心部偏析。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种耐磨钢，产品等级为NM450～NM550，其化学成分及质量百分比如下：C：0.23%，Si：0.33%，Mn：1.3%，P:0.008%，S:0.0012%，Nb：0.028%，Cu:0.020%，Mo：0.22%，Ti：0.021%，Ni：0.81%，Cr：0.72%，Ca：0.0021%，V：0.03%，B：0.0018%，Al：0.033%，余量为Fe和杂质。
上述耐磨钢的冶炼方法，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用KR法进行脱硫，脱硫后取样S：0.0010%，脱硫后扒渣干净，保证可见铁水面在一半以上；
S2、转炉采用顶底复吹模式进行吹炼，冶炼吹氧至85%时采用副枪测温取样，根据测量值对终点温度进行修复，温度满足1603℃，碳含量控制在0.015%，磷≤0.010%、硫≤0.008%时即可出钢，底吹模式全程采用底吹氩气；
S3、转炉出钢采用铝进行预脱氧，100ppm氧含量加入10kg铝，铝最大加入量150kg，同时加入合金进行合金化；
S4、钢水到达LF后，加石灰造渣，少量多批次加入碳化硅进行脱氧操作，确保8min内达到白渣，白渣后喂铝线进行脱钢水里的氧，保证过程铝≥0.020%，此时进行合金化处理，合金满足成份要求后使用无缝纯钙线160m进行钙处理，钙处理结束后到RH进行真空处理；
S5、钢水到达RH后，进行真空脱气处理，真空度满足3mbar下真空循环18min，真空结束后严禁钙处理，静搅20min，进行充分扩散脱氧；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在25度，不使用电磁搅拌，采用动态轻压下改善低倍组织，低倍评级按YB/T 4003评级在冶标C1.0级以内；
S7、坯料入缓冷坑或避风堆冷，堆冷时间60小时以上，表面温度低于200℃。
实施例2
本实施例提供的一种耐磨钢，产品等级为NM450～NM550，其化学成分及质量百分比如下：C：0.28%，Si：0.18%，Mn：0.55%，P:0.008%，S:0.0011%，Nb：0.016%，Cu:0.010%，Mo：0.48%，Ti：0.019%，Ni：0.38%，Cr：0.333%，Ca：0.0015%，V：0.023%，B：0.0013%，Al：0.029%，余量为Fe和杂质。
上述耐磨钢的冶炼方法，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用KR法进行脱硫，脱硫后取样S：0.0010%，脱硫后扒渣干净，保证可见铁水面在一半以上；
S2、转炉采用顶底复吹模式进行吹炼，冶炼吹氧至85%时采用副枪测温取样，根据测量值对终点温度进行修复，温度满足1623℃，碳含量控制在0.12%，磷≤0.010%、硫≤0.008%时即可出钢，底吹模式全程采用底吹氩气；
S3、转炉出钢采用铝进行预脱氧，100ppm氧含量加入10kg铝，铝最大加入量150kg，同时加入合金进行合金化；
S4、钢水到达LF后，加石灰造渣，少量多批次加入碳化硅进行脱氧操作，确保8min内达到白渣，白渣后喂铝线进行脱钢水里的氧，保证过程铝≥0.020%，此时进行合金化处理，合金满足成份要求后使用无缝纯钙线120m进行钙处理，钙处理结束后到RH进行真空处理；
S5、钢水到达RH后，进行真空脱气处理，真空度满足3mbar下真空循环18min，真空结束后严禁钙处理，静搅18min，进行充分扩散脱氧；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在19度，不使用电磁搅拌，采用动态轻压下改善低倍组织，低倍评级按YB/T 4003评级在冶标C1.0级以内；
S7、坯料入缓冷坑或避风堆冷，堆冷时间60小时以上，表面温度低于200℃。
本发明冶炼流程BOF→LF→RH→CCM→坯料，采用Cr、B、Mo、V的成份设计提高产品的强度及淬透性，采用Nb、V、Ti设计细化组织晶粒度，满足了高等级耐磨钢表面硬度要求及产品强度要求，达到了高等级耐磨用钢标准要求，有效提高了钢水洁净度，均匀了合金成份，产品性能稳定，使用过程良好，满足了客户要求。
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 (6)

1.一种耐磨钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.20%～0.30%，Si：0.10%～0.35%，Mn：0.40%～1.50%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb：0.010%～0.030%，Cu≤0.050%，Mo：0.10%～0.50%，Ti：0.010%～0.030%，Ni：0.10%～0.90%，Cr：0.3%～0.9%，Ca：0.001%～0.0050%，V：0.01%～0.03%，B：0.0010%～0.0030%，Al：0.020%～0.060%，余量为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.20%～0.25%，Si：0.20%～0.35%，Mn：1.0%～1.50%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb：0.020%～0.030%，Cu≤0.050%，Mo：0.10%～0.30%，Ti：0.010%～0.030%，Ni：0.50%～0.90%，Cr：0.6%～0.9%，Ca：0.001%～0.0050%，V：0.02%～0.03%，B：0.0010%～0.0030%，Al：0.020%～0.060%，余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨钢，其特征在于，其化学成分及质量百分比如下：C：0.25%～0.30%，Si：0.10%～0.25%，Mn：0.40%～1.00%，P≤0.010%，S≤0.0020%，Nb：0.010%～0.020%，Cu≤0.050%，Mo：0.30%～0.50%，Ti：0.010%～0.030%，Ni：0.10%～0.50%，Cr：0.3%～0.6%，Ca：0.001%～0.0050%，V：0.02%～0.03%，B：0.0010%～0.0030%，Al：0.020%～0.060%，余量为Fe和杂质。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨钢冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用KR法进行脱硫，脱硫后取样S≤0.0020%，脱硫后扒渣干净，保证可见铁水面在一半以上；
S2、转炉采用顶底复吹模式进行吹炼，冶炼吹氧至85%时采用副枪测温取样，根据测量值对终点温度进行修复，温度满足1590～1630℃，碳含量控制在0.080%～0.20%，碳低于0.080%时精炼按其它品种冶炼，磷≤0.010%、硫≤0.008%时即可出钢，底吹模式全程采用底吹氩气；
S3、转炉出钢采用铝进行预脱氧，100ppm氧含量加入10kg铝，铝最大加入量150kg，同时加入合金进行合金化；
S4、钢水到达LF后，加石灰造渣，少量多批次加入碳化硅进行脱氧操作，确保8min内达到白渣，白渣后喂铝线进行脱钢水里的氧，保证过程铝≥0.020%，此时进行合金化处理，合金满足成份要求后使用无缝纯钙线100～180m进行钙处理，钙处理结束后到RH进行真空处理；
S5、钢水到达RH后，进行真空脱气处理，真空度满足3mbar下真空循环18min，真空结束后严禁钙处理，静搅15～20min，进行充分扩散脱氧；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在15～35度，不使用电磁搅拌，采用动态轻压下改善低倍组织，低倍评级按YB/T 4003评级在冶标C1.0级以内；
S7、坯料入缓冷坑或避风堆冷，堆冷时间60小时以上，表面温度低于200℃。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨钢冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用KR法进行脱硫，脱硫后取样S：0.0010%，脱硫后扒渣干净，保证可见铁水面在一半以上；
S2、转炉采用顶底复吹模式进行吹炼，冶炼吹氧至85%时采用副枪测温取样，根据测量值对终点温度进行修复，温度满足1603℃，碳含量控制在0.015%，磷≤0.010%、硫≤0.008%时即可出钢，底吹模式全程采用底吹氩气；
S3、转炉出钢采用铝进行预脱氧，100ppm氧含量加入10kg铝，铝最大加入量150kg，同时加入合金进行合金化；
S4、钢水到达LF后，加石灰造渣，少量多批次加入碳化硅进行脱氧操作，确保8min内达到白渣，白渣后喂铝线进行脱钢水里的氧，保证过程铝≥0.020%，此时进行合金化处理，合金满足成份要求后使用无缝纯钙线160m进行钙处理，钙处理结束后到RH进行真空处理；
S5、钢水到达RH后，进行真空脱气处理，真空度满足3mbar下真空循环18min，真空结束后严禁钙处理，静搅20min，进行充分扩散脱氧；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在25度，不使用电磁搅拌，采用动态轻压下改善低倍组织，低倍评级按YB/T 4003评级在冶标C1.0级以内；
S7、坯料入缓冷坑或避风堆冷，堆冷时间60小时以上，表面温度低于200℃。
6.根据权利要求4所述的一种耐磨钢冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、脱硫站采用KR法进行脱硫，脱硫后取样S：0.0010%，脱硫后扒渣干净，保证可见铁水面在一半以上；
S2、转炉采用顶底复吹模式进行吹炼，冶炼吹氧至85%时采用副枪测温取样，根据测量值对终点温度进行修复，温度满足1623℃，碳含量控制在0.12%，磷≤0.010%、硫≤0.008%时即可出钢，底吹模式全程采用底吹氩气；
S3、转炉出钢采用铝进行预脱氧，100ppm氧含量加入10kg铝，铝最大加入量150kg，同时加入合金进行合金化；
S4、钢水到达LF后，加石灰造渣，少量多批次加入碳化硅进行脱氧操作，确保8min内达到白渣，白渣后喂铝线进行脱钢水里的氧，保证过程铝≥0.020%，此时进行合金化处理，合金满足成份要求后使用无缝纯钙线120m进行钙处理，钙处理结束后到RH进行真空处理；
S5、钢水到达RH后，进行真空脱气处理，真空度满足3mbar下真空循环18min，真空结束后严禁钙处理，静搅18min，进行充分扩散脱氧；
S6、连铸过程采用全程保护浇注，过热度控制在19度，不使用电磁搅拌，采用动态轻压下改善低倍组织，低倍评级按YB/T 4003评级在冶标C1.0级以内；
S7、坯料入缓冷坑或避风堆冷，堆冷时间60小时以上，表面温度低于200℃。
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