CN111440996B - 一种6~8mmTMCP在线淬火低屈强比高强耐磨钢NM400卷板及其生产方法 - Google Patents

一种6~8mmTMCP在线淬火低屈强比高强耐磨钢NM400卷板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种6～8mm TMCP在线淬火低屈强比高强耐磨钢NM400卷板及其生产方法，该卷板的化学成分按质量百分比计为C：0.18‑0.22％、Si：0.30‑0.50％、Mn：1.30‑1.45％、P：≤0.012％、S：≤0.003％、Nb：0.015‑0.025％、Ti：0.010‑0.025％、Cr：0.25‑0.40％、B：0.0005‑0.0020、Ca：0.0010‑0.0030％、Al：0.020‑0.050％、H：≤2ppm，O：≤30ppm，N：≤50ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。提供的卷板具有优异的力学性能，金相组织为铁素体+马氏体两相组织，应用前景广阔。

Description

一种6~8mmTMCP在线淬火低屈强比高强耐磨钢NM400卷板及其 生产方法
技术领域
本发明属于耐磨钢技术领域，具体涉及一种6～8mm TMCP在线淬火低屈强比高强耐磨钢 NM400卷板及其生产方法。
背景技术
随着轻量化发展趋势，渣土自卸车槽体、罐式车、运输车辆箱体、耐磨衬板等用钢转向薄规格耐磨钢，高强钢在提升强度的同时，可以有效降低材料厚度，车身减重达30％以上，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染，有着显著的环保、经济和社会效益，市场需求随之大幅增加。要求耐磨钢具有高的强度和硬度，良好的韧性，同时还要求优异的焊接性能和冷弯成型性能。
目前薄规格高强耐磨钢生产主要采取离线热处理(淬火+回火)工艺，其基体组织均为板条马氏体，得到高的强度和硬度，保证了耐磨性能，但马氏体本身具有高脆性的特点，使得钢板的成型性较差，且该工艺不仅流程长，对轧制后热处理设备要求高，导致成本高、生产效率低，产量远不能满足市场需求，为薄规格高强耐磨钢的普及应用增添了很多障碍。耐磨钢要做大做强，需开发低合金钢铁材料，研究短流程的在线淬火技术在耐磨钢生产上的应用。通过控轧控冷在线淬火技术，在较硬的马氏体基体上引入铁素体和亚稳态奥氏体复合软相组织，增加韧塑性和成型性，生产低成本高性能、良好板型且有优良的可加工性能耐磨热轧卷板是一个重要合金设计和生产工艺研发方向。
专利文献CN107574370A公布了一种厚度2～10mm NM400耐磨钢及生产方法，其化学成分为C：0.10-0.25％，Si：0.10-0.50％，Mn：0.40-1.40％，P：≤0.012％，S：≤0.005％，Cr：0.20-0.60％， Nb：0.010-0.060％，Ni：≤0.50％，Ti：≤0.050％，Al：0.015-0.045％，B：0.0006-0.0025％。采用该文献所述的成分和在线淬火工艺生产的耐磨钢性能满足要求。但该文献公开成分采用Ni 合金化，合金成本较高，且提供的成分范围较宽；冷却过程中未提供超快冷终冷温度及层冷开冷温度。
专利文献CN106987760A公布了一种在线淬火生产薄规格高Ti耐磨钢NM400的方法，其化学成分为C：0.12-0.20％，Si：0.20-0.40％，Mn：1.2-1.8％，Mo：0.15-0.30％，Cr：0.20-0.50％， Nb：0.030-0.060％，Ti：0.10-0.15％，Al：0.015-0.045％，B：0.0006-0.0015％，P：≤0.015％， S：≤0.010％，钢带采用薄板坯连铸连轧和超快速冷却淬火工艺生产耐磨钢。该文献中加入贵重Mo元素，Ti元素含量很高，合金成本较高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明一个方面提供一种6～8mmTMCP在线淬火低屈强比高强耐磨钢NM400卷板，所述卷板的化学成分按质量百分比计为C：0.18-0.22％、Si：0.30-0.50％、Mn：1.30-1.45％、P：≤0.012％、S：≤0.003％、Nb：0.015-0.025％、 Ti：0.010-0.025％、Cr：0.25-0.40％、B：0.0005-0.0020、Ca：0.0010-0.0030％、Al：0.020-0.050％、 H：≤2ppm，O：≤30ppm，N：≤50ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述卷板的力学性能满足：屈服强度≥1000MPa，抗拉强度≥1450MPa，屈强比≤0.70，延伸率≥11.0％，-20℃冲击功≥56J，金相组织为铁素体+马氏体两相组织。
本发明另一方面提供了上述卷板的生产方法，包括以下工序：铁水预处理-转炉顶底复吹冶炼-LF炉外精炼-RH真空处理-板坯连铸-堆垛缓冷-板坯加热-高压水除鳞-粗轧轧制-飞剪-高压水除鳞-精轧轧制-冷却-卷取-标识-入库；其中：
所述铁水预处理工序采用KR法脱硫铁水和优质废钢，保证入转炉铁水元素S≤0.003％；
所述转炉顶底复吹冶炼工序中出钢温度≥1620℃；
所述LF炉外精炼工序采用大渣量进行造渣脱硫，保证S≤0.003％，精炼过程加入铬铁、铌铁；
所述RH真空处理工序中RH真空处理时间大于20min，真空处理过程中加入钛铁、硼铁；真空处理后钢水进行钙处理，Ca含量为0.0010-0.0030％，氩气软吹时间大于120min；
所述板坯连铸工序中全程保护浇注，过热度控制在15-25℃，拉速为0.90-1.10m/min，并采用动态轻压下技术，以减少连铸坯中心偏析，铸坯中心偏析不大于C 3.0级，中心疏松不大于2.0级；
所述板坯加热工序采用步进式加热炉，加热温度1190-1230℃，加热时间≥120min；
所述粗轧轧制工序采用R1二辊水平可逆轧机和R2四辊水平可逆轧机进行3+5道次轧制，中间坯厚度为40-50mm；
所述精轧轧制工序采用七机架四辊精轧机组轧制，轧制速度为恒速，精轧开轧温度 980-1040℃，终轧温度为840-880℃；
所述冷却工艺采用两阶段冷却方式，前段采用加密快速冷却，冷却至温度为600-640℃，然后进行空冷，空冷时间为8-10s，空冷后快速冷却到100-200℃进行卷取，获得卷板。
基于以上技术方案提供的6～8mm TMCP在线淬火低屈强比高强耐磨钢NM400卷板通过低成本成分设计，结合两段式冷却工艺生产获得该薄规格耐磨钢卷板，卷板厚度为6mm-8mm，具备低屈强比、制造流程短、工艺绿色环保等诸多优点。提供的方法基于新一代TMCP工艺技术的在线淬火工艺，可以突破高硬度下强韧性匹配技术难点，实现薄规格钢带在线复相组织的精准调控，获得低成本、低屈强比、高硬度、高强度薄规格耐磨钢热轧卷板，钢卷开平矫直后板型良好，钢板平直度可达到5mm/1m，钢板成型性、焊接性良好，实现工业化应用。有效解决了薄规格耐磨钢生产工艺流程长，热处理设备要求高，且生产成本高、效率低难题，为薄规格耐磨钢低成本高效益生产创造了更大的空间。
附图说明
图1为实施例1获得的卷板的金相组织照片；
图2为实施例2获得的卷板的金相组织照片；
图3为实施例3获得的卷板的金相组织照片。
具体实施方式
本发明旨在提供一种6～8mm TMCP在线淬火低屈强比高强耐磨钢NM400卷板及其生产方法。
其中提供的6～8mm TMCP在线淬火低屈强比高强耐磨钢NM400卷板的生产方法包括以下工艺：
冶炼：铁水预处理-转炉顶底复吹冶炼-LF炉外精炼-RH真空处理-板坯连铸-堆垛缓冷；
轧制：板坯加热-高压水除鳞-E1R1粗轧轧制-E2R2粗轧轧制-飞剪-高压水除鳞-F1～F7精轧轧制；
冷却：加密型层流冷却-卷取-标识-入库；
1、冶炼
冶炼过程采用KR法脱硫铁水和优质废钢，保证入转炉铁水元素S≤0.003％；转炉冶炼时，采用自产低硫废钢，出钢温度≥1620℃。LF精炼采用大渣量进行造渣脱硫，保证 S≤0.003％，精炼过程加入铬铁、铌铁，RH真空处理时间大于20min，真空处理过程中加入钛铁、硼铁。真空处理后钢水进行钙处理，Ca含量为0.0010-0.0030％，氩气软吹时间大于120min，使夹杂物充分变性和上浮。板坯连铸时全程保护浇注，过热度控制在15-25℃，拉速为0.90-1.10m/min，并采用动态轻压下等技术，以减少连铸坯中心偏析，铸坯中心偏析不大于C 3.0级，中心疏松不大于2.0级。
2、加热和轧制
板坯加热采用步进式加热炉，加热温度1190-1230℃，加热时间≥120min，确保钢坯温度均匀。轧制工艺为热轧两阶段控制进行，全部为纵轧，第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，即粗轧阶段，粗轧轧制采用R1二辊水平可逆轧机和R2四辊水平可逆轧机进行3+5道次轧制，中间坯厚度为40-50mm；第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，即精轧阶段，精轧轧制采用七机架四辊精轧机组轧制，轧制速度为恒速，精轧开轧温度980-1040℃，终轧温度为840-880℃。
3、冷却
控制轧制结束后，钢带进入加密型层流冷却区域，冷却方式为两阶段冷却，前段采用加密快速冷却，冷却温度为600-640℃，然后进行空冷，空冷时间为8-10s，空冷后快速冷却到 100-200℃进行卷取，最终得到铁素体+马氏体两相组织，晶粒组织分布均匀，无混晶和偏析出现。
以下通过实施例详细描述本发明的内容，这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的内容有任何限制。
实施例1
如下表1所示，示出了卷板的化学成分。板坯加热温度为1200℃，加热时间130min。粗轧采用R1和R2进行3+5道次轧制，中间坯厚度为42mm；精轧开轧温度为1020℃，终轧温度为850℃，轧制结束后钢带进入层流冷却装置，冷却方式为两段式冷却，前段加密快速冷却到610℃，空冷时间为8s，卷取温度为100℃，即可得到所述卷板。如图1所示，示出了该卷板的金相组织，为铁素体+马氏体两相组织，晶粒组织分布均匀，无混晶和偏析出现。
实施例2
如下表1所示，示出了卷板的化学成分。板坯加热温度为1210℃，加热时间125min。粗轧采用R1和R2进行3+5道次轧制，中间坯厚度为44mm；精轧开轧温度为1000℃，终轧温度为860℃，轧制结束后钢带进入层流冷却装置，冷却方式为两段式冷却，前段加密快速冷却到625℃，空冷时间为9s，卷取温度为130℃，即可得到所述卷板。如图1所示，示出了该卷板的金相组织，为铁素体+马氏体两相组织，晶粒组织分布均匀，无混晶和偏析出现。
实施例3
如下表1所示，示出了卷板的化学成分。板坯加热温度为1220℃，加热时间135min。粗轧采用R1和R2进行3+5道次轧制，中间坯厚度为46mm；精轧开轧温度为990℃，终轧温度为870℃，轧制结束后钢带进入层流冷却装置，冷却方式为两段式冷却，前段加密快速冷却到620℃，空冷时间为10s，卷取温度为155℃，即可得到所述卷板。如图1所示，示出了该卷板的金相组织，为铁素体+马氏体两相组织，晶粒组织分布均匀，无混晶和偏析出现。
表1：实施例1～3化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S Als Cr Nb Ti B Ca H O N
1 0.20 0.38 1.40 0.010 0.002 0.030 0.35 0.022 0.015 0.0012 0.0020 0.00010 0.0016 0.0032
2 0.19 0.42 1.35 0.008 0.002 0.035 0.33 0.020 0.018 0.0014 0.0018 0.00012 0.0019 0.0036
3 0.21 0.46 1.42 0.008 0.001 0.040 0.30 0.018 0.022 0.0010 0.0022 0.00008 0.0020 0.0028
对上述实施例1～3的卷板进行力学性能检验，检验结果如下表2所示。
表2：实施例1～3卷板的力学性能
Figure RE-BDA0002453844190000051
由上表2数据可知，本发明生产获得的卷板具有优异的综合力学性能，屈服强度≥1000MPa，抗拉强度≥1450MPa，屈强比≤0.70，延伸率≥11.0％，-20℃冲击功≥56J。并且卷板开平矫直后板型良好，钢板平直度可达到5mm/1m，钢板成型性、焊接性良好，可以实现工业化应用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种6～8mm TMCP在线淬火低屈强比高强耐磨钢NM400卷板，其特征在于，所述卷板的化学成分按质量百分比计为C：0.18-0.22％、Si：0.30-0.50％、Mn：1.30-1.45％、P：≤0.012％、S：≤0.003％、Nb：0.015-0.025％、Ti：0.010-0.025％、Cr：0.25-0.40％、B：0.0005-0.0020、Ca：0.0010-0.0030％、Al：0.020-0.050％、H：≤2ppm，O：≤30ppm，N：≤50ppm，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述卷板的力学性能满足：屈服强度≥1000MPa，抗拉强度≥1450MPa，屈强比≤0.70，延伸率≥11.0％，-20℃冲击功≥56J，金相组织为铁素体+马氏体两相组织；
所述卷板的生产方法包括以下工序：铁水预处理-转炉顶底复吹冶炼-LF炉外精炼-RH真空处理-板坯连铸-堆垛缓冷-板坯加热-高压水除鳞-粗轧轧制-飞剪-高压水除鳞-精轧轧制-冷却-卷取-标识-入库；其中：
所述铁水预处理工序采用KR法脱硫铁水，保证入转炉铁水元素S≤0.003％；
所述转炉顶底复吹冶炼工序中出钢温度≥1620℃；
所述LF炉外精炼工序采用大渣量进行造渣脱硫，保证S≤0.003％，精炼过程加入铬铁、铌铁；
所述RH真空处理工序中RH真空处理时间大于20min，真空处理过程中加入钛铁、硼铁；真空处理后钢水进行钙处理，Ca含量为0.0010-0.0030％，氩气软吹时间大于120min；
所述板坯连铸工序中全程保护浇注，过热度控制在15-25℃，拉速为0.90-1.10m/min，并采用动态轻压下技术，以减少连铸坯中心偏析，铸坯中心偏析不大于C 3.0级，中心疏松不大于2.0级；
所述板坯加热工序采用步进式加热炉，加热温度1190-1230℃，加热时间≥120min；
所述粗轧轧制工序采用R1二辊水平可逆轧机和R2四辊水平可逆轧机进行3+5道次轧制，中间坯厚度为40-50mm；
所述精轧轧制工序采用七机架四辊精轧机组轧制，轧制速度为恒速，精轧开轧温度980-1040℃，终轧温度为840-880℃；
所述冷却工艺采用两阶段冷却方式，前段采用加密快速冷却，冷却至温度为600-640℃，然后进行空冷，空冷时间为8-10s，空冷后快速冷却到100-200℃进行卷取，获得卷板。
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