CN111349759B - 一种dq工艺薄规格耐磨钢的生产方法 - Google Patents

一种dq工艺薄规格耐磨钢的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法，包括以下工序：冶炼、粗轧、精轧和DQ依次进行；冶炼：将铸坯加热至1220℃～1280℃，保温2～4h充分奥氏体化；粗轧温度为1050±30℃；精轧开始温度为1020±20℃，结束温度为860±20℃，钢板通钢速率为1.8‑3.5m/s，厚度为4mm～12mm；DQ：精轧完成后，立即以单相冷却模式直接淬火，冷却上下水比为60～80/65～85，冷却速率为40℃/s～80℃/s，冷却时间为4s～8s，然后进入加密段冷却3s～6s，生产工艺简单，效率高，成本低，钢种综合性能优良，其抗拉强度≥1200MPa，‑40℃时的冲击功≥50J。

Description

一种DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法
技术领域
本发明涉及耐磨钢领域，尤其涉及一种DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法。
背景技术
近年来，随着装备制造业不断向着大型化、高效化和轻量化的方向发展，设备的服役环境越来越苛刻，对材料的强度，耐磨性也提出了更高的要求。因此，开发低成本、高级别、高性能的超高强钢，对减少磨损带来的损失、延长设备的使用寿命、提高装备的使用效率和促进装备制造业的发展均有着至关重要的作用。
超快冷技术，是指钢板热轧终了直接进行超快速冷却的方法，这种工艺有效的利用了轧后余热，有机地将变形与热处理工艺结合起来，从而有效地改善了钢材的综合性能，即在提高强度的同时，保持较好的初性，因而它是一种很有前途的新工艺。
该技术在国外热轧生产线上得到了广泛应用，如韩国浦项钢铁公司在热连轧生产线上开发应用了HDC(High Density Cooling)超快冷技术，所开发的管线钢产品屈服强度可达930MPa(X130)以上，并且降低了Mo等贵重合金元素的添加量。日本JFE公司利用Super-OLAC冷却技术，开发出具有低温韧性和焊接性能优异的600MPa-1100MPa级高强钢、高层建筑用钢等一系列高品质钢板。
国内超快冷技术在中厚板领域应用较多，技术也较为成熟，但在热连轧产线利用超快冷技术，特别是DQ工艺生产薄规格耐磨钢，国外相关的研究和报道较少。如“一种超快冷在线淬火生产薄规格NM400钢的方法”(李烈军，周峰等，申请号201710204540.5)介绍一种超快冷技术生产NM400钢的方法，该专利虽然从化学成分、冶炼和轧制、热处理工艺等各个工序提出了整套技术方案，但化学成分和冶炼并无创新，轧制工艺并没有解决DQ工艺生产高强钢的关键技术，如冷却模式、卷取方法、冷却水比，特别是钢板板形控制等诸多技术问题。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于针对现有技术提供一种DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法，包括以下工序：冶炼、粗轧、精轧和DQ依次进行；
冶炼：将铸坯加热至1220℃～1280℃，保温2～4h充分奥氏体化；
粗轧温度为1050±30℃；
精轧开始温度为1020±20℃，结束温度为860±20℃，钢板通钢速率为1.8-3.5m/s，厚度为4mm～12mm；
DQ：精轧完成后，立即以单相冷却模式直接淬火，冷却上下水比为60～80/65～85，冷却速率为40℃/s～80℃/s，冷却时间为4s～8s，然后进入加密段冷却3s～6s。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
作为上述技术方案的改进，DQ中，钢板前3m空冷通过后，再立即以单相冷却模式直接淬火。
作为上述技术方案的改进，DQ中，钢板最后5m空冷。
作为上述技术方案的改进，进入加密段冷却时，冷却集管上端水阀关闭或调至正常压力的1/3-1/4范围内，下端水阀则正常开启，加密段冷却集管只开启1～3组。
作为上述技术方案的改进，DQ处理后进行卷取工序，其中，卷取温度为200℃～300℃，卷取张力12KN～18KN。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
与市场上现有的NM400/450钢相比，本发明工艺可采用合金成分较低的钢种，生产NM400/450钢，这主要是因为采用DQ工艺生产耐磨钢，钢板轧制后直接淬火，轧制产生的大量位错来不及发生回复而被固定，淬火马氏体因此存在大量的位错而形成位错强化，其次，奥氏体发生马氏体相变时，由于奥氏体晶内存在的位错，阻碍了马氏体板条束的长大，马氏体板条因此较小而产生细晶强化，此外，形变奥氏体直接发生马氏体相变，扁平的晶界可产生晶界强化，加上马氏体本身的组织强化，因此，生产钢种的合金元素含量可较低；
本发明精轧结束后，钢板前3m没有进行超快冷，这主要是为了保证钢板顺利卷取，避免因钢板硬度或强度过高，卷取机启动时功率过大跳闸而废卷，钢板最后5m也不进行超快冷，一方面是避免钢板因强度过高而损伤设备，以及保证钢板卷形及顺利出卷和打捆，另一方面是钢板开平时，保证钢板快速通钢；
以DQ工艺生产高强钢，其关键技术在于板形质量的控制，在本发明中，钢板以spline(即单相冷却)模式超快冷，这主要是一方面将形变奥氏体直接淬火成马氏体，另一方面是为了保证轧制钢板板形，超快冷却上下水比60～80/65～85，冷却速率为40～80℃/s，这主要是确保在钢板通过速率1.8～3.5m/s条件下，轧制钢板精轧后可快速冷却到MS点(即奥氏体发生马氏体相变温度点)附近(国内外超快冷冷却长度一般在16m左右)，避免铁素体或贝氏体等组织的生产，然后在加密段冷却3～6s，让转变的马氏体快速冷却到300℃以下自回火，关闭加密段冷却集管的上端水阀，主要是冷却水会在钢板上面流动或残留，致使钢板横向不同部位因温度不均而产生边浪导致钢板板形质量变差。卷取温度在200～300℃，一方面是为了让过冷奥氏体不发生完全马氏体相变，保留一定体积分数的残余奥氏体，另一方面是充分利用钢卷余热，对钢卷进行自回火，这样可以省略传统耐磨钢生产中的回火工序，从而简化流程，降低生产成本；
卷取张力设定为12-18KN，主要是避免因张力过大而导致卷取机电流超负荷而停机；
此外，传统的耐磨钢淬火后，24小时内必须对钢板进行回火处理(主要是消除钢板残余内应力)，在本发明中，钢板在线淬火后，无需回火，而是直接开平横切，通过矫直工艺来消除钢板的残余应力，从而减少工序，降低成本；
利用本发明生产的耐磨钢，钢卷卷形可控，板形良好，不平度一般在5mm/1000mm～10mm/1000mm之间，最佳可达3mm/1000mm，而且钢板具有优良的韧性和成型性能，这主要是组织除了细小的马氏体组织外，还存在一定体积分数的残余奥氏体，因此，发明钢种具有较高的强度、较低的屈强比、以及优良的成型性能和韧性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是根据实施例1得到的组织；
图2是根据实施例2得到的组织；
图3是根据实施例3得到的组织；
图4是根据实施例4得到的组织；
图5是生产钢卷实物图；
图6是4mm钢板实物图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
实施例1
如图1所示，本发明实施例的DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法：选用化学成份按质量百分数为：0.13％C、1.50％Mn、0.50％Si，P≤0.010％，S＜0.005％，0.5％Cr，0.2％Ti，0.005％B，余量为Fe，并以下工序：冶炼、粗轧、精轧、DQ、卷取、开平和交货依次进行；
将厚度为230mm的铸坯加热至1220℃保温4h充分奥氏体化后，1080℃轧制成厚度规格为85mm的板坯，在1000℃开始精轧，840℃精轧成厚度规格为10mm钢板，钢板通钢速率为1.8m/s，精轧结束后，钢板前3m空冷，立即以单相冷却模式(spline模式)冷却，冷却水比65/85，冷却速率40℃/s，然后进入加密段冷却6s，此时冷却集管上端水阀关闭，下端水阀则正常开启，加密段冷却集管开启3组，冷却结束后，钢板在300℃卷取，卷取张力18KN，钢板最后5m空冷，其实物图见图5，钢卷开平后，钢板不平度为5mm/1000，生产钢卷力学性能如表1所示。
实施例2
如图2所示，本发明实施例的DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法：选用化学成份按质量百分数为：0.16％C、1.0％Mn、0.20％Si，P≤0.010％，S＜0.005％，0.2％Cr，0.10％Ti，0.002％B，余量为Fe，并以下工序：冶炼、粗轧、精轧、DQ、卷取、开平和交货依次进行；
将厚度为230mm的铸坯加热至1280℃保温2h充分奥氏体化后，1080℃轧制成厚度规格为95mm的板坯，在1020℃开始精轧，880℃精轧成厚度规格为4mm钢板，钢板通钢速率为4.5m/s，精轧结束后，钢板前3m空冷，立即以spline模式冷却，冷却水比60/80，冷却速率80℃/s，然后进入加密段冷却3s，此时冷却集管上端水阀压力为正常值的1/4，下端水阀则正常开启，加密段冷却集管开启1组，冷却结束后，钢板在200℃卷取，卷取张力14KN，钢板最后5m空冷，钢卷开平后，钢板不平度为4mm/10009(图6)，力学性能如表1所示。
实施例3
如图3所示，本发明实施例的DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法：选用化学成份按质量百分数为：0.15％C、1.2％Mn、0.40％Si，P≤0.010％，S＜0.005％，0.4％Cr，0.15％Ti，0.002％B，余量为Fe，并以下工序：冶炼、粗轧、精轧、DQ、卷取、开平和交货依次进行；
将厚度为230mm的铸坯加热至1250℃保温3h充分奥氏体化后，1050℃轧制成厚度规格为90mm的板坯，在1000℃开始精轧，860℃精轧成厚度规格为12mm钢板，钢板通钢速率为3.5m/s，精轧结束后，钢板前3m空冷钢板前3m通过后，以spline模式冷却，冷却水比70/85，冷却速率70℃/s，然后进入加密段冷却6s，水阀压力为正常值的1/4，下端水阀则正常开启，加密段冷却集管开启2组，冷却结束后，钢板在250℃卷取，卷取张力16KN，钢板最后5m空冷，钢卷开平后，钢板不平度为3mm/1000，力学性能如表1所示。
实施例4
如图4所示，本发明实施例的DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法：选用化学成份按质量百分数为：0.15％C、1.4％Mn、0.40％Si，P≤0.010％，S＜0.005％，0.35％Cr，0.18％Ti，0.002％B，余量为Fe，并以下工序：冶炼、粗轧、精轧、DQ、卷取、开平和交货依次进行；
将厚度为230mm的铸坯加热至1260℃保温3.5h充分奥氏体化后，1040℃轧制成厚度规格为85mm的板坯，在1000℃开始精轧，860℃精轧成厚度规格为6mm钢板，钢板通钢速率为3.2m/s，钢板前3m空冷钢板前3m通过后，spline模式冷却，冷却水比65/80，冷却速率50℃/s，然后进入加密段冷却4s，水阀压力为正常值的3/10，下端水阀则正常开启，加密段冷却集管开启1组，冷却结束后，钢板在280℃卷取，卷取张力15KN，钢板最后5m空冷，钢卷开平后，钢板不平度为6mm/1000，力学性能如表1所示。
表1实施例钢板力学性能
实施例 板厚 Rm/MPa Rel/Rm HBW 300 -20KV<sub>2</sub>/J
1 10 1397 0.82 431 60
2 4 1352 0.84 429 50
3 12 1423 0.81 432 72
4 6 1424 0.86 440 48
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法，其特征在于，包括以下工序：冶炼、粗轧、精轧和DQ依次进行；
冶炼：将铸坯加热至1220℃～1280℃，保温2～4h充分奥氏体化；
粗轧温度为1050±30℃；
精轧开始温度为1020±20℃，结束温度为860±20℃，钢板通钢速率为1.8-3.5m/s，厚度为4mm～12mm；
DQ：精轧完成后，立即以单相冷却模式直接淬火，冷却上下水比为60～80/65～85，冷却速率为40℃/s～80℃/s，冷却时间为4s～8s，然后进入加密段冷却3s～6s，让转变的马氏体快速冷却到300℃以下自回火。
2.如权利要求1所述的一种DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法，其特征在于，DQ中，钢板前3m空冷通过后，再立即以单相冷却模式直接淬火。
3.如权利要求1所述的一种DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法，其特征在于，DQ中，钢板最后5m空冷。
4.如权利要求1所述的一种DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法，其特征在于，进入加密段冷却时，冷却集管上端水阀关闭或调至正常压力0.67bar的1/3-1/4范围内，下端水阀则正常开启，加密段冷却集管只开启1～3组。
5.如权利要求1所述的一种DQ工艺薄规格耐磨钢的生产方法，其特征在于，DQ处理后进行卷取工序，其中，卷取温度为200℃～300℃，卷取张力12KN～18KN。
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