CN111057936A - 一种1000MPa级高强耐磨钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种1000MPa级高强耐磨钢及其生产方法，耐磨钢由以下质量百分含量的化学成分组成：C：0.18～0.25%、Si：1.10～1.50%、Mn：1.70～2.0%、P≤0.018%、S≤0.008%、V：0.020～0.040%、Als：0.40～0.60%，其余为Fe和残留元素。生产过程包括含钒铁水提钒、半钢冶炼、板坯连铸、板坯加热、粗轧、精轧、卷曲等。钢板具有良好的成型性，抗拉强度≥1000MPa，屈服强度≥680MPa，断后延伸率A≥14.0%，冷弯D=3a，且生产工艺简单，成本低。

Description

一种1000MPa级高强耐磨钢及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁材料开发及冶金技术领域，特别涉及一种1000MPa级高强耐磨钢及其生产方法。
背景技术
1000MPa级高强耐磨钢广泛应用于高端自卸车箱板、研磨设备内衬板、高端混凝土运输车等关键抗耐磨零部件。
申请号为201710729002.8、发明名称为“基于CSP流程的1000MPa级热轧TRIP钢及制造方法”的中国发明专利申请，该发明公开了一种基于CSP流程的1000MPa 级热轧TRIP钢，含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0 .16～0 .20％、硅1 .60～1 .80％、锰1.50～1 .60％、钒0 .20～0 .24％、磷≤0 .008％、硫≤0 .005％、酸溶铝0 .015～0.060％、氮0 .015～0 .025％，余量为铁和不可避免的杂质。通过性能对比可以发现，上述专利发明高碳耐磨板与本专利发明的设计强度基本一致，但是上述发明采用钒氮合金和钒铁进行合金化，存在合金成本和生产成本较高的问题，不利于市场推广。
申请号为201810542245 .5 、发明名称为“1000MPa级高加工硬化指数冷轧高强钢板及 其制备方法”的中国发明专利申请，该发明公开一种加工硬化能力优异的1000MPa级冷轧高强钢板，其化学成分按重量百分比计为：C0 .20～0 .25％、Si1 .4～1 .6％、Mn1 .8～2 .0％、V0 .08～0 .12％、N≤0 .0060％、P≤0 .010％、S≤0 .012％、Als0 .020～
0 .050％，余为Fe及杂质。其生产工艺为：炼钢→热轧→冷却→卷取→酸洗→冷轧→连续退火→平整工序。与201710729002.8发明专利相比虽然降低了V、N含量降低了生产成本，但是增加了连续退火工序，生产工序延长，生产成本比本发明高。
综上所述，因此目前1000MPa级耐磨钢生产流程较长、成本较高的问题，因此如何解决1000MPa级低成本生产的问题成为制约其发展和市场推广的技术瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种1000MPa级高强耐磨钢及其生产方法，所提供的钢板具有较好的成形性和断后延伸率，成型后不易回弹，且生产工艺简单，成本低。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种1000MPa级高强耐磨钢，其由以下质量百分含量的化学成分组成：C：0.18～0.25%；Si：1.10～1.50%；Mn：1.70～2.0%；P≤0.018%；S≤0.008%；V：0.020～0.040%；Als：0.40～0.60%；其它为Fe和残留元素。
进一步地，本发明提供的一种1000MPa级高强耐磨钢，其中：所述钢板厚度为2.0～6.0mm，抗拉强度≥1000MPa，屈服强度≥680MPa，断后延伸率A≥14.0%，冷弯D=3a。
本发明还提供了一种1000MPa级高强耐磨钢的生产方法，包括以下步骤：
S1：板坯冶炼
根据钢板化学成分要求，对含钒铁水进行提钒处理、半钢冶炼，冶炼时进行脱磷、LF精炼脱硫和成分微调；
采用1000～1600mm板坯连铸机进行连铸铸钢，连铸过程中钢水过热度控制在15～35℃，连铸机拉速控制在1.0～1.2m/min，得到成分合格的板坯；
S2：钢板控轧控冷
板坯加热：将板坯运至加热炉内进行加热，加热温度为1260～1300℃，加热时间150～200min；
除鳞：钢坯出炉后采用压力≥18MPa的除鳞水去除板坯表面的氧化铁皮；
粗轧：采用四辊可逆式粗轧机进行轧制，轧制温度为1060～1110℃，得到中间坯厚度为34～45mm；
精轧：采用精轧7机架对中间坯进行轧制，终轧温度为860～900℃；
卷曲：在线进行冷却，冷却速率为27～40℃/s，卷曲温度为250～300℃
本发明的设计思路为：
（1）C：对钢的硬度影响较大，可以显著提高钢的淬透性。在淬火处理时，会严重影响淬火马氏体组织形貌及碳化物的析出情况。低碳钢淬火容易得到板条马氏体，且马氏体的形貌会随着含碳量的增加，逐渐向片状、针状、凸透镜状转变。片状马氏体强度大，脆性也大。板条状马氏体强度稍低，韧性却有明显改善。因此，采用淬火工艺时，板条状马氏体是最期待得到的组织形态。故应适当控制钢种碳的质量百分含量在0. 12〜0. 2%。
（2）Si：缩小γ相曲，升高A3点，几乎不影响Ms点，有利于γ向α的转变。硅易溶入铁素体中起到固溶强化作用，也能溶于渗碳体，使渗碳体不稳定，阻碍其析出和聚集，另外硅还推迟钢中ε碳化物向渗碳体的转变，使发生低温回火脆性的温度范围升高，提商钢的抗回火性能。硅含量提高还能有效抑制碳化物在奥氏体中析出，增加碳在奥氏体中的活度，在贝氏体或马氏体转变时使板条间未转变的残余奥氏体富碳，最终奥氏体以薄膜状的形态保留下来，薄膜状的残余奥氏体有助于改善钢的韧性。基于硅元素以上的优点，所以对低合金耐磨钢可以适当考虑提高硅的含量，但硅含量超过1.5%就容易在相变过程中产生使塑形降低的块状铁素体，且易产生淬火裂纹，并増加回火脆性。故一般低合金马氏体耐磨钢的硅含量控制在0.3～1.2%。
（3）Mn：锰在钢中能固溶于铁素体或奥氏体中，提高钢的强度和硬度而不降低冲击韧性。使珠光体转变温度显著降低，使钢的Ｃ曲线强烈向右移动，降低临界冷却速度，显著推迟奥氏体向珠光体转变，大大提高淬透性，有利于钢向贝氏体和马氏体的转变。Mn还是好的脱氧剂和脱硫剂，但是锰含量较高时，有使晶粒粗化的倾向。
（4）Ti：钛是强碳化物形成元素之一，与碳形成细微的TiC颗粒。分布在晶界的细小TiC颗粒，能阻碍了晶界的移动，达到细化晶粒的效果，较硬的TiC颗粒提高钢的耐磨性。除此，Ti还可以通过提高再结晶终止温度，细化晶粒。
（5）Al：脱氧脱氮，保证钢的纯净度；和N结合形成弥散的AlN颗粒阻止奥氏体晶粒长大，起到细化晶粒作用，从而提高钢的常温冲击韧性和降低冷脆倾向；抑制低碳钢的时效；缩小γ相区。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）本发明所提供的1000MPa级高强耐磨钢生产过程免热处理，工艺简单，成本低。
（2）本发明所提供的1000MPa级高强耐磨钢成型好，且不易回弹。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1～实施例4生产的1000MPa级高强耐磨钢板的化学成分及质量百分含量如表1所示：
表1 实施例1～实施例4钢板的化学成分及含量
Figure DEST_PATH_IMAGE002
实施例1
生产过程如下：
S1：板坯冶炼
根据化学成分要求，采用150吨提钒转炉对含钒铁水进行提钒处理，150吨转炉冶炼半钢，冶炼时进行脱磷、LF精炼脱硫和成分微调；
板坯断面为1000mm，连铸过程中钢水过热度控制在15～28℃，连铸机拉速控制在1.2m/min，得到成分合格的板坯，板坯直接热装；
S2：钢板控轧控冷
板坯加热：将板坯运至加热炉内进行加热，加热温度为1300℃，加热时间200min；
除鳞：钢坯出炉后采用压力≥18MPa的除鳞水去除板坯表面的氧化铁皮；
粗轧：采用四辊可逆式粗轧机进行轧制，粗轧轧制温度为1110℃，中间坯厚度为34mm；
精轧：采用精轧7机架对中间坯进行轧制，终轧温度为900℃；
卷曲：在线进行冷却，冷却速率为27℃/s，卷曲温度为300℃，得到厚度为2.0mm的1000MPa级高强耐磨钢板；
对制备的钢板进行力学性能和冷弯性能检测，结果见表。
实施例2
生产过程如下：
S1：板坯冶炼
根据化学成分要求，采用150吨提钒转炉对含钒铁水进行提钒处理，150吨转炉冶炼半钢，冶炼时进行脱磷处理、LF精炼脱硫和成分微调；
板坯断面为1450mm，连铸过程中钢水过热度控制在15～22℃，连铸机拉速控制在1.05m/min，得到成分合格的板坯，板坯直接热装；
S2：钢板控轧控冷
板坯加热：将板坯运至加热炉内进行加热，加热温度为1287℃，加热时间187min；
除鳞：钢坯出炉后采用压力≥18MPa的除鳞水去除板坯表面的氧化铁皮；
粗轧：采用四辊可逆式粗轧机进行轧制，粗轧轧制温度为1075℃，中间坯厚度为36mm；
精轧：采用精轧7机架对中间坯进行轧制，终轧温度为869℃；
卷曲：在线进行冷却，冷却速率为32℃/s，卷曲温度为261℃，得到厚度为3.0mm的1000MPa级高强耐磨钢板；
对制备的钢板进行力学性能和冷弯性能检测，结果见表2。
实施例3
生产过程如下：
S1：板坯冶炼
根据化学成分要求，采用150吨提钒转炉对含钒铁水进行提钒处理，150吨转炉冶炼半钢，冶炼时进行脱磷、LF精炼脱硫和成分微调；
板坯断面为1400mm，连铸过程中钢水过热度控制在19～28℃，连铸机拉速控制在1.1m/min，得到成分合格的板坯，板坯直接热装；
S2：钢板控轧控冷
板坯加热：将板坯运至加热炉内进行加热，加热温度为1290℃，加热时间160min；
除鳞：钢坯出炉后采用压力≥18MPa的除鳞水去除板坯表面的氧化铁皮；
粗轧：采用四辊可逆式粗轧机进行轧制，粗轧轧制温度为1099℃，中间坯厚度为40mm；
精轧：采用精轧7机架对中间坯进行轧制，终轧温度为882℃；
卷曲：在线进行冷却，冷却速率为35℃/s，卷曲温度为284℃，得到厚度为4.0mm的1000MPa级高强耐磨钢板。
对制备的钢板进行力学性能和冷弯性能检测，结果见表2。
实施例4
生产过程如下：
S1：板坯冶炼
根据化学成分要求，采用150吨提钒转炉对含钒铁水进行提钒处理，150吨转炉冶炼半钢，冶炼时进行脱磷处理、LF精炼脱硫和成分微调；
板坯断面为1600mm，连铸过程中钢水过热度控制在26～35℃，连铸机拉速控制在1.0m/min，得到成分合格的板坯，板坯直接热装；
S2：钢板控轧控冷
板坯加热：将板坯运至加热炉内进行加热，加热温度为1260℃，加热时间150min；
除鳞：钢坯出炉后采用压力≥18MPa的除鳞水去除板坯表面的氧化铁皮；
粗轧：采用四辊可逆式粗轧机进行轧制，粗轧轧制温度为1060℃，中间坯厚度为45mm；
精轧：采用精轧7机架对中间坯进行轧制，终轧温度为860℃；
卷曲：在线进行冷却，冷却速率为40℃/s，卷曲温度为250℃，得到厚度为6.0mm的1000MPa级高强耐磨钢板。
对制备的钢板进行力学性能和冷弯性能检测，结果见表2。
表2 实施例1～实施例4钢板性能检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。

Claims (3)

1.一种1000MPa级高强耐磨钢，其特征在于：由以下质量百分含量的化学成分组成：C：0.18～0.25%、Si：1.10～1.50%、Mn：1.70～2.0%、P≤0.018%、S≤0.008%、V：0.020～0.040%、Als：0.40～0.60%，其余为Fe和残留元素。
2.如权利要求1所述的一种1000MPa级高强耐磨钢，其特征在于：所述钢板厚度为2.0～6.0mm，抗拉强度≥1000MPa，屈服强度≥680MPa，断后延伸率A≥14.0%，冷弯D=3a。
3. 一种如权利要求1或2所述的1000MPa级高强耐磨钢的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：板坯冶炼
根据钢板化学成分要求，对含钒铁水进行提钒处理、半钢冶炼，冶炼时进行脱磷、LF精炼脱硫和成分微调；
采用1000～1600mm板坯连铸机进行连铸铸钢，连铸过程中钢水过热度控制在15～35℃，连铸机拉速控制在1.0～1.2m/min，得到成分合格的板坯；
S2：钢板控轧控冷
板坯加热：将上述板坯运至加热炉内进行加热，加热温度为1260～1300℃，加热时间150～200min；
除鳞：钢坯出炉后采用压力≥18MPa的除鳞水去除板坯表面的氧化铁皮；
粗轧：轧制温度为1060～1110℃，中间坯厚度为34～45mm；
精轧：采用精轧7机架对中间坯进行轧制，终轧温度为860～900℃；
卷曲：在线进行冷却，冷却速率为27～40℃/s，卷曲温度为250～300℃。
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