CN111139399A - 一种高硅耐磨钢nm360热轧钢带及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带及其生产方法。热轧钢带化学成分组成及质量百分含量为：C：0.080～0.120%，Mn：1.850～2.200%，Si:1.20～1.500%，Als：0.020～0.060%，S≤0.008%，P≤0.0020%，余量为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序和堆垛缓冷储存。本发明有良好的耐磨性和加工性能，生产工艺简单，可作为混凝土搅拌罐用轻量化的材料，实用价值显而易见。

Description

一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带及其生产方法。
背景技术
根据国家相关限载、环保的要求，对车辆的载重、轻量化和燃料消耗的要求不断提高，参照国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》标准意见稿，要求2020年在2015年基础上燃料消耗降低15%，轻量化将成为商用车发展的趋势所向。在混凝土搅拌车方面，以前一直使用520JJ的材料制作混凝土搅拌车的罐体及叶片，此材料在混凝土搅拌车轻量化上不能满足要求。虽然相关企业也开发处理620JJ、750JJ的材料作为材料的升级，但材料强度提高不多，减重效果不明显，因此迫切需要提供一种成本低、强度级别更高且具有良好的加工性能、耐磨性能的钢板。
传统的高强度耐磨钢的制造技术主要是传统的离线淬火+回火（Q+T），也就是调质工艺，部分中厚板企业在生产厚规格耐磨钢板时使用控轧控冷+回火（TMCP+T）工艺。调质工艺是钢板在加热奥氏体均匀化后进入轧制工艺阶段当钢板轧制到指定厚度后经层流冷却水冷到一定的温度再进行空冷的工艺。把空冷到室温的钢板进入加热炉，在指定温度奥氏体化后淬火水冷到室温，淬火后的钢板再进入回火炉重新加热到指定温度，保温一定时间后出炉空冷。调质工艺生产高强度钢板是通过奥氏体化后的淬火过程细化，最终为马氏体组织，再经过回火工艺使碳从过饱和马氏体中排出，同时形成细小的碳化物，改善钢板的内应力和低温冲击韧性。控轧控冷工艺TMCP（Thermo-MechanicalControl Process）是通过控制钢板的两阶段轧制温度、压下量和冷却工艺，形成特定的微观组织，以获得良好的机械性能。TMCP工艺的第一阶段轧制变形时，奥氏体发生动态再结晶、静态再结晶和动态回复等过程，细化了奥氏体晶粒；第二阶段变形时在奥氏体中累积了大量的位错，轧制后采用优化的冷却工艺，形成了细小的贝氏体组织或者马氏体组织。据查，目前国内外亦有生产NM300耐磨钢的单位，各有其工艺或方法，但它们均存在以下一个或多个不足：①加入了较高含量的昂贵合金元素，钢材成本高。②工艺复杂，工序成本高。③由于淬火板形控制难度大，暂未见厚度≤4mm的耐磨钢（板）生产方法的相关报道。④未见钢卷为热轧后直接形成超高强耐磨热轧钢工艺的生产方式的报道。
从以往的经验来看，热轧钢带强度超过1000MPa的必定会带来韧性的损失，现代企业一般采用在线淬火的方式，即轧后超快冷+低温卷曲的方式获得马氏体组织来实现强度的提升。
由于1580mm产线能力的限制，为达到强度的提升和成本的优化，通过对化学成分的优化设计、轧制温度的有效控制和冷却制度的创新设计等，采用合金Mn成分、Si成分的合理配比、在奥氏体未再结晶区有充分累积变形量的终轧温度设计、精轧出口温度和穿带速度相匹配、卷取温度和穿带速度相匹配、控制冷却采用前段密集水冷的冷却方法，保证相变充分，析出充分，实现细晶强化、析出强化的有机结合，在很大程度上弥补了1580mm生产线层冷强度不足、卷取机能力不足等设备能力的不足，实现了1000MPa强度以上耐磨热轧钢带的工业化生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本厚度为3 .0～5 .0mm、表面布氏硬度HBW≥360HB的高硅NM360耐磨钢带或钢板，同时本发明还提供了NM360耐磨钢带或钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带，所述热轧钢带化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.080～0.120%，Mn：1.850～2.20%，Si: 1.200～1.500%，Als：0.020～0.060%，S≤0.008%，P≤0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述热轧钢带厚度为3.0～5.0mm；热轧钢带金相组织为马氏体组织。
本发明所述热轧钢带性能：Rm≥1100MPa,A50≥8%、HBW≥360HB，有良好的耐磨性和加工性能.
本发明还提供了一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带的生产方法，
所述生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取成钢卷和钢卷堆垛缓冷工序；精轧终轧后以冷却速率≥50℃/s层流冷却的方式进行冷却，终轧后的3 .0～5.0mm钢带以水冷的方法进行前段超快冷却将钢板冷却到220～340℃后卷成钢卷,热卷卷成钢卷后需堆垛缓冷24-48小时,改善组织均匀性和内应力。
本发明所述转炉冶炼和LF炉精炼工序，控制钢水化学成分组成及其质量百分含量为： C：0.080～0.120%，Mn：1.850～2.20%，Si: 1.200～1.500%，Als：0.020～0.060%，S≤0.008%，P≤0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质；
转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸工序为：把经脱硫预处理的高炉铁水倒入氧气顶底复合吹炼转炉进行冶炼，将合格的转炉钢水经LF精炼站吹氩，RH真空炉及加钙处理后由连铸机铸成钢坯，钢坯厚度为200-230mm。
钢坯加热工序：钢坯经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度≥1260℃，均热时间30～35min，总加热时间170～230min。
所述粗轧工序：单机架可逆式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为20～25MPa，所得中间坯料厚度32～38mm，经热卷箱卷取头尾颠倒后达到降低头尾温度差的目的。
所述精轧工序：粗轧后的中间坯入精轧机组精轧，中间坯入精轧机组的入口温度为1020～1100℃，中间坯的精轧终轧温度为890～930℃，中间坯经精轧机组精轧后成为厚度3.0～5.0mm的钢板。
所述钢卷堆垛缓冷工序：把钢板卷成钢卷后堆垛缓冷24-48小时。
本发明所述卷取工序，卷取温度为220～340℃，卷取后堆垛缓冷24-48小时得到低成本高硅耐磨NM360热轧钢带。
经脱硫预处理的铁水入转炉冶炼，合格钢水经LF+RH+钙处理后连铸成钢坯，钢坯在均热炉或加热炉中加热到1150～1300℃后经粗轧机轧成中间坯。
本发明低成本耐磨NM360热轧钢带产品标准参考GB/T24186--2009；产品性能检测方法标准参考GB/T228-2002。
本发明中Als为酸溶铝。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明化学成分设计合理，低成本，未添加其他合金元素，并严格控制S、P元素含量。2、本发明轧钢过程合理设计热轧温度制度及冷却速度，特殊的堆垛缓冷储存，满足超高强耐磨钢的性能要求。3、本发明超高强耐磨钢热轧钢带的金相组织构成为马氏体组织，所述热轧钢带性能：Rm≥1100MPa、A50≥12%、HBW≥360HB有良好的耐磨性和加工性能.适用于低成本高硅耐磨NM360热轧钢带，在提高强度的同时，能降低使用钢带（板）厚度，减轻整车重量，减少车辆燃油消耗。
附图说明
图1为实施例1高硅耐磨NM360热轧钢带金相组织图。
图2为实施例2高硅耐磨NM360热轧钢带金相组织图。
图3为实施例3高硅耐磨NM360热轧钢带金相组织图。
图4为实施例4高硅耐磨NM360热轧钢带金相组织图。
图5为实施例5高硅耐磨NM360热轧钢带金相组织图。
图6为实施例6高硅耐磨NM360热轧钢带金相组织图。
图7为实施例7高硅耐磨NM360热轧钢带金相组织图。
图8为实施例8高硅耐磨NM360热轧钢带金相组织图。
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
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带厚度为3.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高硅耐磨热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序和堆垛缓冷储存，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度200mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1280℃，均热时间30min，总加热时间200min；
（4）粗轧工序：单机架可逆式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为24MPa，所得中间坯料厚度32mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为3.0mm的钢带，精轧入口温度1060℃，终轧温度900℃；
（6）冷却工序：采用前段密集超快冷却，冷却速率78℃/s；
（7）卷取工序，卷取温度为220℃，卷取后堆垛缓冷储存28小时,得到低成本高硅耐磨NM360热轧钢带。
本实施例高硅耐磨NM360热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为马氏体组织，金相组织图见图1。
实施例2
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带厚度为3.5mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序和堆垛缓冷储存，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度230mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1270℃，均热时间35min，总加热时间180min；
（4）粗轧工序：单机架可逆式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为23MPa，所得中间坯料厚度35mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为3.5mm的钢带，精轧入口温度1065℃，终轧温度910℃；
（6）冷却工序，采用前段密集超快速冷却方式，冷却速率65℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为280℃，卷取后堆垛缓冷储存24小时，得到低成本高硅耐磨NM360热轧钢带。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为马氏体组织，金相组织图见图2。
实施例3
本实施例低成本高硅耐磨热轧钢带厚度为4.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高硅耐磨热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序和堆垛缓冷储存，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度230mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1290℃，均热时间35min，总加热时间190min；
（4）粗轧工序：单机架可逆式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为24MPa，所得中间坯料厚度37mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为4.0mm的钢带，精轧入口温度1060℃，终轧温度890℃；
（6）冷却工序，采用前段密集超快速冷却方式，冷却速率55℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为340℃，卷取后，堆垛缓冷储存34小时，得到低成本高硅耐磨NM360热轧钢带。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为马氏体组织，金相组织图见图3。
实施例4
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带厚度为4.5mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序和堆垛缓冷储存，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度200mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1260℃，均热时间30min，总加热时间170min；
（4）粗轧工序：单机架可逆式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为25MPa，所得中间坯料厚度36mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为4.5mm的钢带，精轧入口温度1040℃，终轧温度910℃；
（6）冷却工序：采用前段密集超快速冷却方式，冷却速率60℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为300℃，卷取后，堆垛缓冷储存38小时，得到低成本高硅耐磨NM360轧钢带。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为马氏体组织，金相组织图见图4。
实施例5
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带厚度为4.75mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序和堆垛缓冷储存，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度200mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1280℃，均热时间35min，总加热时间180min；
（4）粗轧工序：单机架可逆式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为22MPa，所得中间坯料厚度35mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为4.75mm的钢带，精轧入口温度1075℃，终轧温度920℃；
（6）冷却工序：采用前段密集超快速冷却方式，冷却速率63℃/s；
（7）卷取工序，卷取温度为320℃，卷取后，堆垛缓冷储存48小时，得到低成本高硅耐磨NM360热轧钢带。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为马氏体组织，金相组织图见图5。
实施例6
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带厚度为5.0mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序和堆垛缓冷储存，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度200mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1290℃，均热时间33min，总加热时间180min；
（4）粗轧工序：单机架可逆式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为24MPa，所得中间坯料厚度32mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为5.0mm的钢带，精轧入口温度1060℃，终轧温度930℃；
（6）冷却工序：采用前段密集超快速冷却方式，冷却速率50℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为260℃，卷取后，堆垛缓冷储存40小时，得到低成本高硅耐磨NM360热轧钢带。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为马氏体组织，金相组织图见图6。
实施例7
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带厚度为3.2mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序和堆垛缓冷储存，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度230mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1260℃，均热时间32min，总加热时间230min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为25MPa，所得中间坯料厚度38mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为3.2mm的钢带，精轧入口温度1100℃，终轧温度910℃；
（6）冷却工序：采用前段密集超快速冷却方式，冷却速率68℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为270℃，卷取后，堆垛缓冷储存36小时，得到低成本高硅耐磨NM360热轧钢带。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为马氏体组织，金相组织图见图7。
实施例8
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带厚度为3.8mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取工序和堆垛缓冷储存，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼和LF炉精炼工序：控制钢水的化学成分组成及其质量百分含量见表1；
（2）板坯连铸工序：连铸得到厚度200mm的钢坯；
（3）加热工序：经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度1265℃，均热时间35min，总加热时间170min；
（4）粗轧工序：单机架往复式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为20MPa，所得中间坯料厚度34mm，经热卷箱卷取头尾颠倒；
（5）精轧工序：经过7道次精轧轧成厚度为3.8mm的钢带，精轧入口温度1020℃，终轧温度890℃；
（6）冷却工序：采用前段密集超快速冷却方式，冷却速率70℃/s；
（7）卷取工序：卷取温度为230℃，卷取后，堆垛缓冷储存48小时，得到低成本高硅耐磨NM360热轧钢带。
本实施例高硅耐磨NM360热轧钢带的力学性能见表2；热轧钢带金相组织为马氏体组织，金相组织图见图8。
表1 实施例1-8的低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的化学成分组成及其质量百分含量（%）
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2 实施例1-8 的低成本高硅耐磨NM360热轧钢带的力学性能
Figure 490246DEST_PATH_IMAGE002
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 (9)

1.一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带，其特征在于，所述热轧钢带化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.080～0.120%，Mn：1.850～2.20%，Si: 1.200～1.500%，Als：0.020～0.060%，S≤0.008%，P≤0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带，其特征在于，所述热轧钢带厚度为3.0～5.0mm；热轧钢带金相组织为马氏体组织。
3.根据权利要求1所述的一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带，其特征在于，所述热轧钢带性能：Rm≥1100MPa,A50≥12%、HBW≥360HB。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的高硅耐磨钢NM360热轧钢带的生产方法，其特征在于，包括以下工序：转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸、钢坯加热、粗轧、精轧、冷却、卷取成钢卷和钢卷堆垛缓冷；所述冷却和卷取成钢卷工序：精轧后的钢板以冷却速率≥50℃/s层流冷却的方式进行冷却，把钢板冷却到220～340℃，以220～340℃作为卷取温度把钢板卷成钢卷。
5.根据权利要求4所述的一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带的生产方法，其特征在于，转炉冶炼、LF炉精炼、板坯连铸工序为：把经脱硫预处理的高炉铁水倒入氧气顶底复合吹炼转炉进行冶炼，将合格的转炉钢水经LF精炼站吹氩，RH真空炉及加钙处理后由连铸机铸成钢坯，钢坯厚度为200-230mm。
6.根据权利要求4所述的一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带的生产方法，其特征在于，钢坯加热工序：钢坯经步进式加热炉加热，钢坯加热均热段温度≥1260℃，均热时间30～35min，总加热时间170～230min。
7.根据权利要求4所述的一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带的生产方法，其特征在于，所述粗轧工序：单机架可逆式5道次粗轧，单道次高压水除鳞，除鳞水压力为20～25MPa，所得中间坯料厚度32～38mm，经热卷箱卷取头尾颠倒。
8.根据权利要求4所述的一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带的生产方法，其特征在于，所述精轧工序：粗轧后的中间坯入精轧机组精轧，中间坯入精轧机组的入口温度为1020～1100℃，中间坯的精轧终轧温度为890～930℃，中间坯经精轧机组精轧后成为厚度3.0～5.0mm的钢板。
9.根据权利要求4-8任一项所述的一种高硅耐磨钢NM360热轧钢带的生产方法，其特征在于，所述钢卷堆垛缓冷工序：把钢板卷成钢卷后堆垛缓冷24-48小时。
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