CN111101059A - 一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料及其生产方法 - Google Patents

一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料及其生产方法，所述基料的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.36～0.42%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.15～1.50%，P≤0.030%，S≤0.015%，V：0.008～0.045%，B：0.0010～0.0035%，Ti：0.02～0.04%，Als：0.015～0.060%，余量为Fe及不可避免的杂质；所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序。本发明通过合理的成分设计和工艺控制，实现钢材高洁净度和精确成型，为制造粑片提供优质的材料。

Description

一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料及其生产方法。
背景技术
圆盘耙是一种常见的农用机械，以成组的凹面圆盘为工作部件，耙片刃口平面同地面垂直并与机组前进方向有一可调节的偏角。作业时在拖拉机牵引力和土壤反作用力作用下耙片滚动前进，耙片刃口切入土中，切断草根和作物残茬，并使土垡沿耙片凹面上升一定高度后翻转下落。作业时能把地表的肥料、农药等同表层土壤混和，普遍用于作物收获后的浅耕灭茬、早春保墒和耕翻后的碎土等作业，也可用作飞机播种后的盖种作业。
耙片是圆盘耙的核心部件，是关系着圆盘耙耕整水平的重要因素，耙片必须具有一定的硬度和耐磨度，同时还要整体均匀无破损。根据形状一般有全缘刃和缺口刃两种圆盘结构，前者制造简单、磨刃方便；后者入土能力强，有利于切碎土块和残茬杂草，多用在进行粘重土壤耕作的重型耙上。
为了保证圆盘耙的使用效果和使用寿命，耙片经过：切割材料、热成型、淬火、回火等工序，耙片的选材是质量的基础，耙片一般采用65Mn材质，采用一般热处理后（800-840℃淬火和420-480℃回火），洛氏硬度HRC在38到46，材料的硬度影响耙片的耐磨性和耕作性能，本发明提供一种新型含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料及生产方法，以进一步提高钢的硬度、焊接性能和耐磨性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料及其生产方法。有效解决现有材料制作农机耙片存在的硬度偏低，焊接性能差的问题，实现产品升级换代。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料，所述含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.36～0.42%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.15～1.50%，P≤0.020%，S≤0.015%，V：0.008～0.045%，B：0.0010～0.0035%，Ti：0.02～0.04%，Als：0.015～0.060%，余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明化学成分设计思路：
C：0.36～0.42%，碳含量可使钢具有良好的机械性能和淬透性性，避免高碳钢强度虽高，但韧性和塑性太低的缺陷；
Si：0.20～0.40%，增加淬透性，还能强化铁素体，起固溶强化的作用。
Mn：1.15～1.50%，Mn通过固溶强化提高钢的强度，同时综合考虑两方面因素，首先促进碳氮化物析出相在加热时候的溶解，抑制析出相在轧制时候的析出，有利于保持较多的析出元素于轧后的冷却过程中在铁素体中析出，加强了析出强化，Mn还可扩大奥氏体相区，降低过冷奥氏体相的转变温度，有利于相变组织的细化；其次为降低带钢轧制过程中轧机负荷，保证轧制稳定性，及确保带钢板形质量，强化方式主要以轧后冷却过程的相变强化和析出强化为主，基于上述原因确定元素Mn的含量。
P≤0.020%，低的磷含量可使钢具有良好的韧性、冷成形性和焊接性。S≤0.015%，低的硫含量使钢具有较好的韧性和冷成型性。
V：0.008～0.045%，采用钒强化，通过V.N和V.C的析出，实现细晶强化和强烈的沉淀强化效果，在热处理过程中，提高淬透性，提高钢的强韧性。
B：0.0010～0.0035%，B在晶界析出，显著增加钢的淬透性。
Ti：0.02～0.04%，采用钛处理，高温未溶的Ti(C，N)可有效阻止高温加热时奥氏体晶粒的粗化，在轧制中析出，能够在阻止晶粒长大的同时，产生强烈的析出强化效果，同时在材料焊接时，可明显改善热影响区的性能。
Als：0.015～0.060%，Al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。Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。但Al超过一定量时将影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
本发明采用铝元素脱氧，钛元素固定钢中的氮元素，形成碳氮钛化物，细化晶粒和析出强化，提高材料韧性和强度，加入硼元素，由于氮元素被钛元素固定，不能形成氮化硼，实现单质硼元素在晶界析出，强烈抑制珠光体形成，提高材料的淬透性，钒元素的加入，增加回火时的析出强化，增加材料韧性和强度。
本发明所述含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的厚度为1.8～9.0mm。
本发明所述含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的屈服强度≥345MPa MPa、抗拉强度≥600MPaMPa、伸长率≥13%。
本发明所述含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料，热处理后洛氏硬度HRC在48-54。所述热处理制度为800-840℃淬火和420-480℃回火。
本发明还提供了一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序；所述控制轧制工序，包括粗轧、热卷箱卷取、精轧；所述转炉冶炼工序，控制转炉冶炼终点：S≤0.020%、P≤0.015%、C：0.06～0.15%；所述控制轧制工序，粗轧经5道轧制后，粗轧机末道次出口温度为1000～1100℃。
本发明所述LF精炼工序， LF精炼出站：C：0.36～0.42%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.15～1.50%，P≤0.030%，S≤0.015%，V：0.008～0.045%，B：0.0010～0.0035%，Ti：0.02～0.04%，Als：0.015～0.060%，余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明所述板坯连铸工序，结晶器液面采用自动控制，液面波动值小于±3mm，拉速≥1m/min。
本发明所述板坯加热工序，板坯采用直装，板坯在炉时间120～170min，板坯加热温度为1200～1250℃，板坯加热温度均匀，头尾头尾温差不大于30℃。
本发明所述控制轧制工序，除磷水压力≥18MPa。
本发明所述控制轧制工序，精轧出口温度为860～920℃。
本发明所述控制冷却工序，层流冷关闭冷却水。
本发明所述卷取工序，卷取温度680～750℃；钢卷按照集中堆放原则进行堆放缓冷，周围用热卷包围，避免风吹急冷，钢卷缓冷时间≥48h。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过合理的成分设计和工艺控制，实现钢材高洁净度和精确成型，为制造粑片提供优质的材料。2、本发明具有成本较低，容易生产，碳当量低，热处理后洛氏硬度HRC在48-54，碳当量小于65Mn，焊接性能、耐磨性能明显好于65Mn材质生产的耙片。
附图说明
图1是实施例1含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织图；
图2是实施例2含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织图；
图3是实施例3含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织图；
图4是实施例4含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织图；
图5是实施例5含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织图；
图6是实施例6含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织图；
图7是实施例7含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织图；
图8是实施例8含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料厚度为2.5mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炉冶炼工序：控制转炉冶炼终点：S：0.020%、P：0.011%、C：0.06%；
（2）LF精炼工序： LF精炼出站钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；
（3）板坯连铸工序：结晶器液面采用自动控制，液面波动值2.5mm，拉速1.05m/min，采用轻压下防止偏析，结晶器保护渣使用高碳钢结晶器保护渣；
（4）板坯加热工序：板坯采用直装，板坯在炉时间125min，板坯加热温度为1225℃，板坯加热温度均匀，头尾温差15℃；
（5）控制轧制工序：除磷水压力20MPa，粗轧经5道轧制后，出口温度为1060℃；精轧入口温度为1040℃，精轧出口温度为865℃，精轧除磷水压力19MPa；
（6）控制冷却工序：关闭冷却水。
（7）卷取工序：卷取温度680℃；层冷关闭，钢卷按照集中堆放原则进行堆放缓冷，周围用热卷包围，避免风吹急冷，钢卷缓冷时间49h。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的力学性能见表2；含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织见图1。
实施例2
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料厚度为2.5mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炉冶炼工序：控制转炉冶炼终点：S：0.010%、P：0.015%、C：0.08%；
（2）LF精炼工序： LF精炼出站钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；
（3）板坯连铸工序：结晶器液面采用自动控制，液面波动值2.0mm，拉速1.10m/min，采用轻压下防止偏析，结晶器保护渣使用高碳钢结晶器保护渣；
（4）板坯加热工序：板坯采用直装，板坯在炉时间130min，板坯加热温度为1240℃，板坯加热温度均匀，头尾温差12℃；
（5）控制轧制工序：除磷水压力22MPa，粗轧经5道轧制后，出口温度为1050℃；精轧入口温度为1030℃，精轧出口温度为870℃，精轧除磷水压力20MPa；
（6）控制冷却工序：关闭层冷水。
（7）卷取工序：卷取温度700℃；，钢卷按照集中堆放原则进行堆放缓冷，周围用热卷包围，避免风吹急冷，钢卷缓冷时间51h。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的力学性能见表2；含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织见图2。
实施例3
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料厚度为3.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炉冶炼工序：控制转炉冶炼终点：S：0.020%、P：0.015%、C：0.03%；
（2）LF精炼工序： LF精炼出站钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；
（3）板坯连铸工序：结晶器液面采用自动控制，液面波动值3.0mm，拉速1.05m/min，采用轻压下防止偏析，结晶器保护渣使用高碳钢结晶器保护渣；
（4）板坯加热工序：板坯采用直装，板坯在炉时间120min，板坯加热温度为1216℃，板坯加热温度均匀，头尾温差10℃；
（5）控制轧制工序：除磷水压力19MPa，粗轧经5道轧制后，出口温度为1040℃；精轧入口温度为1020℃，精轧出口温度为880℃，精轧除磷水压力21MPa；
（6）控制冷却工序：层冷水关闭。
（7）卷取工序：卷取温度710℃；钢卷按照集中堆放原则进行堆放缓冷，周围用热卷包围，避免风吹急冷，钢卷缓冷时间50h。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的力学性能见表2；含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织见图3。
实施例4
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料厚度为4.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炉冶炼工序：控制转炉冶炼终点：S：0.011%、P：0.012%、C：0.08%；
（2）LF精炼工序： LF精炼出站钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；
（3）板坯连铸工序：结晶器液面采用自动控制，液面波动值-3.0mm，拉速1.08m/min，采用轻压下防止偏析，结晶器保护渣使用高碳钢结晶器保护渣；
（4）板坯加热工序：板坯采用直装，板坯在炉时间125min，板坯加热温度为1200℃，板坯加热温度均匀，头尾温差13℃；
（5）控制轧制工序：除磷水压力19MPa，粗轧经5道轧制后，出口温度为1010℃；精轧入口温度为1000℃，精轧出口温度为890℃，精轧除磷水压力22MPa；
（6）控制冷却工序：层冷水关闭。
（7）卷取工序：卷取温度740℃；钢卷按照集中堆放原则进行堆放缓冷，周围用热卷包围，避免风吹急冷，钢卷缓冷时间53h。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的力学性能见表2；含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织见图4。
实施例5
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料厚度为9.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炉冶炼工序：控制转炉冶炼终点：S：0.015%、P：0.015%、C：0.08%；
（2）LF精炼工序： LF精炼出站钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；
（3）板坯连铸工序：结晶器液面采用自动控制，液面波动值-2.0mm，拉速1.20m/min，采用轻压下防止偏析，结晶器保护渣使用高碳钢结晶器保护渣；
（4）板坯加热工序：板坯采用直装，板坯在炉时间170min，板坯加热温度为1210℃，板坯加热温度均匀，头尾温差18℃；
（5）控制轧制工序：除磷水压力25MPa，粗轧经5道轧制后，出口温度为1000℃；精轧入口温度为980℃，精轧出口温度为860℃，精轧除磷水压力19MPa；
（6）控制冷却工序：层冷水关闭。
（7）卷取工序：卷取温度750℃；钢卷按照集中堆放原则进行堆放缓冷，周围用热卷包围，避免风吹急冷，钢卷缓冷时间52h。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的力学性能见表2；含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织见图5。
实施例6
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料厚度为5.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炉冶炼工序：控制转炉冶炼终点：S：0.017%、P：0.012%、C：0.030%；
（2）LF精炼工序： LF精炼出站钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；
（3）板坯连铸工序：结晶器液面采用自动控制，液面波动值1.0mm，拉速1.15m/min，采用轻压下防止偏析，结晶器保护渣使用高碳钢结晶器保护渣；
（4）板坯加热工序：板坯采用直装，板坯在炉时间150min，板坯加热温度为1235℃，板坯加热温度均匀，头尾温差16℃；
（5）控制轧制工序：除磷水压力20MPa，粗轧经5道轧制后，出口温度为1025℃；精轧入口温度为1020℃，精轧出口温度为890℃，精轧除磷水压力22MPa；
（6）控制冷却工序：层流冷却水关闭，。
（7）卷取工序：卷取温度730℃；钢卷按照集中堆放原则进行堆放缓冷，周围用热卷包围，避免风吹急冷，钢卷缓冷时间51.5h。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的力学性能见表2；含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织见图6。
实施例7
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料厚度为7.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炉冶炼工序：控制转炉冶炼终点：S：0.012%、P：0.013%、C：0.04%；
（2）LF精炼工序： LF精炼出站钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；
（3）板坯连铸工序：结晶器液面采用自动控制，液面波动值2.5mm，拉速1.12m/min，采用轻压下防止偏析，结晶器保护渣使用高碳钢结晶器保护渣；
（4）板坯加热工序：板坯采用直装，板坯在炉时间160min，板坯加热温度为1245℃，板坯加热温度均匀，头尾温差18℃；
（5）控制轧制工序：除磷水压力18MPa，粗轧经5道轧制后，出口温度为1025℃；精轧入口温度为1010℃，精轧出口温度为920℃，精轧除磷水压力18MPa；
（6）控制冷却工序：层冷水关闭。
（7）卷取工序：卷取温度750℃；，钢卷按照集中堆放原则进行堆放缓冷，周围用热卷包围，避免风吹急冷，钢卷缓冷时间50h。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的力学性能见表2；含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织见图7。
实施例8
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料厚度为1.8mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炉冶炼工序：控制转炉冶炼终点：S：0.011%、P：0.010%、C：0.038%；
（2）LF精炼工序： LF精炼出站钢水化学成分组成及质量百分含量见表1；
（3）板坯连铸工序：结晶器液面采用自动控制，液面波动值1.5mm，拉速1.0m/min，采用轻压下防止偏析，结晶器保护渣使用高碳钢结晶器保护渣；
（4）板坯加热工序：板坯采用直装，板坯在炉时间170min，板坯加热温度为1250℃，板坯加热温度均匀，头尾温差20℃；
（5）控制轧制工序：除磷水压力23MPa，粗轧经5道轧制后，出口温度为1100℃；精轧入口温度为990℃，精轧出口温度910℃，精轧除磷水压力18MPa；
（6）控制冷却工序：层冷水关闭。
（7）卷取工序：卷取温度680℃；钢卷按照集中堆放原则进行堆放缓冷，周围用热卷包围，避免风吹急冷，钢卷缓冷时间48h。
本实施例含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的力学性能见表2；含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的显微组织见图8。
表1 实施例1-8含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的化学成分组成
及其质量百分含量（%）
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表1中成分余量为Fe及不可避免的杂质。
表2 实施例含1-8钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE004
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料，其特征在于，所述含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.36～0.42%，Si：0.20～0.40%，Mn：1.15～1.50%，P≤0.030%，S≤0.015%，V：0.008～0.045%，B：0.0010～0.0035%，Ti：0.02～0.04%，Als：0.015～0.060%，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料，其特征在于，所述含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的厚度为1.8～9.0mm，所述含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的屈服强度≥345MPa、抗拉强度≥600MPa、伸长率≥13%。
3.根据权利要求1所述的一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料，其特征在于，所述含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料，热处理后洛氏硬度HRC在48-54。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、板坯加热、控制轧制、控轧冷却、卷取工序；所述控制轧制工序，包括粗轧、热卷箱卷取、精轧；所述转炉冶炼工序，控制转炉冶炼终点：S≤0.020%、P≤0.015%、C：0.06～0.15%；所述控制轧制工序，粗轧经5道轧制后，粗轧机末道次出口温度为1000～1100℃。
5.根据权利要求4所述的一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法，其特征在于，所述板坯连铸工序，液面波动值小于±3mm，拉速≥1m/min。
6.根据权利要求4所述的一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法，其特征在于，所述板坯加热工序，板坯采用直装，板坯在炉时间120～170min，板坯加热温度为1200～1250℃，板坯加热温度均匀，头尾温差不大于30℃。
7.根据权利要求4所述的一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法，其特征在于，所述控制轧制工序，除磷水压力≥18MPa。
8.根据权利要求4-7任意一项所述的一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法，其特征在于，所述控制轧制工序，精轧入口温度为980～1040℃，精轧出口温度为860～920℃。
9.根据权利要求4-7任意一项所述的一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法，其特征在于，所述控制冷却工序，层流冷却速度≥10℃/s。
10.根据权利要求4-7任意一项所述的一种含钒农业耙片用热成型钢热轧板带基料的生产方法，其特征在于，所述卷取工序，卷取温度550～650℃；层冷关闭，钢卷按照集中堆放原则进行堆放缓冷，周围用热卷包围，避免风吹急冷，钢卷缓冷时间≥48h。
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