CN111996443A

CN111996443A - 一种稀土耐磨nm360型钢及其生产工艺

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Publication number: CN111996443A
Application number: CN202010699413.9A
Authority: CN
Inventors: 张军; 陆斌; 隋鑫; 吴鹏飞; 白永强; 宋立权; 柳婕; 朱晓丽; 孙长玉
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2020-11-27

Abstract

本发明公开了一种稀土耐磨NM360型钢，包括如下质量百分数的化学成分：C＝0.10‑0.12％，Si＝0.3‑0.5％，Mn＝1.4‑1.8％，P≤0.010％，S≤0.003％，Als＝0.015‑0.03％，Nb＝0.2‑0.4％，Ti＝0.01‑0.02％，B＝0.0010‑0.0030％，Ce≥0.0003ppm，其余为铁及不可避免的杂质。还公布了其生产工艺。本发明通过调整各个元素化学成分，严格控制生产工艺，研究得到一种可以满足国标要求的NM360钢板及其生产工艺，该NM360钢板具有生产成本低，生产工艺控制严格等特点。

Description

一种稀土耐磨NM360型钢及其生产工艺

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种稀土耐磨NM360型钢及其生产工艺。

背景技术

随着经济迅猛发展，迫切需要具有高强度、优良的耐磨性、良好的耐冲击性和焊接性能的钢铁新材料。耐磨钢是专供大面积磨损工况条件下使用的特种板材产品。耐磨钢板具有高耐磨性、较好力学和加工性能，能够进行切割、弯曲、焊接等，可采取焊接、塞焊、螺栓连接等方式与其它结构进行连接，广泛应用于冶金、煤炭、水泥、电力、玻璃、矿山、建材、砖瓦等行业，与其它材料相比，有很高的性价比，已经受到越来越多行业和厂家的青睐。目前大多数钢铁企业采用离线淬火+低温回火的工艺，回火后空冷至室温。

稀土加入钢铁以后有净化钢液、提高钢水纯净度的作用，近年来，广大科技工作者，研究发现适量的稀土添加，除了对钢铁材料的物理性能(尤其是低温冲击韧性)有显著提升外，还对材料的耐磨性、耐蚀性、焊接性等有奇妙的改善作用。与使用其它传统铁合金比较起来，达到同样的效果，使用稀土量更少，过程更加环保，使用性能更加显著稳定，甚至有的使用性能是其它合金元素不能达到的。

发明内容

本发明针对生产NM360钢板，通过调整各个元素化学成分，严格控制生产工艺，研究得到一种可以满足国标要求的NM360钢板及其生产工艺，该NM360钢板具有生产成本低，生产工艺控制严格等特点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种稀土耐磨NM360型钢，包括如下质量百分数的化学成分：C＝0.10-0.12％，Si＝0.3-0.5％，Mn＝1.4-1.8％，P≤0.010％，S≤0.003％，Als＝0.015-0.03％，Nb＝0.2-0.4％，Ti＝0.01-0.02％，B＝0.0010-0.0030％，Ce≥0.0003ppm，其余为铁及不可避免的杂质。

进一步的，包括如下质量百分数的化学成分：C＝0.11％，Si＝0.32％，Mn＝1.45％，P＝0.007％，S＝0.001％，Als＝0.027％，Nb＝0.027％，Ti＝0.012％，B＝0.00170％，Ce＝0.0008ppm，其余为铁及不可避免的杂质。

进一步的，包括如下质量百分数的化学成分：C＝0.11％，Si＝0.34％，Mn＝1.44％，P＝0.007％，S＝0.002％，Als＝0.028％，Nb＝0.027％，Ti＝0.010％，B＝0.00170％，Ce＝0.0008ppm，其余为铁及不可避免的杂质。

本发明根据合金元素配比的特点，采取一种严格控制关键生产工艺的方法，即将生产过程中的关键工艺细化明确，严格控制，使得钢板得到低磷低硫、低夹杂物，低气体的钢板，通过采用系列工艺优化达到控制钢板裂纹的目的，使得耐磨钢的加工性能显著提升。

一种稀土耐磨NM360型钢的生产工艺，采用工艺路线为：KR脱硫扒渣→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼及稀土处理→连铸→堆垛保温缓冷→加热→轧制→加速冷却→堆垛缓冷→带温等离子切割→热处理；主要工艺步骤及参数如下:

KR脱硫及转炉炼钢：铁水预处理后铁水硫含量S≤0.003％，温度≥1280℃。铁水入转炉前将渣扒干净，转炉终点控制C-T协调出钢，P≤0.010％,S≤0.015％，出钢时间4～7min,出钢1/5时；加入加铝铁对钢液进行脱氧，除Al以外的合金按正常要求添加,出钢2/5量加完合金,出钢过程中视终点氧含量加入适量的改质剂和石灰；

②炉外精炼：LF炉精炼采用氧化物冶金技术对钢液进行造渣和脱氧操作,快速造白渣，且保证白渣时间15min以上，稳定渣碱度；LF精炼出站前尽量将合金配加至目标要求范围，保证S含量低于0.003％，喂丝吹氩5min后加入B-Fe＝0.018～0.020；

③RH精炼及稀土处理：RH尽量不调整成分，所有成分调整要在LF完成，RH真空处理15～17分钟在料仓中加入稀土合金，稀土合金加入量为35kg/炉，稀土加入后RH深真空循环时间保证15min以上，氩气软吹时间必须保证10min以上。

④连铸：强化大包-中包-结晶器之间保证密闭性和中包液面覆盖剂厚度，强化中包氩气吹扫，避免连铸过程中吸气，全程增N量控制在5ppm以内；液相线1516℃,中包过热度控制23～33℃,连铸拉速采用中板铸坯生产拉速执行稳态浇铸,生产连铸坯厚度250mm,连铸全程实行保护浇铸，采用电磁搅拌充分改善铸坯内部质量，采用动态轻压下技术进一步改善铸坯中心质量；

⑤铸坯缓冷：钢坯切割后入保温坑内，保温堆垛大于48小时，消除氢等有害气体存在，改善钢坯内部质量；

⑥加热：加热温度1220～1260℃,出炉板坯心部温度大于1180℃,确保均热段保温≥40分钟，保证钢坯烧透、均匀；

⑦轧制工艺：两阶段控轧，一阶段开轧温度大于1100℃，压下率60％～70％；二阶段开轧温度860～900℃，每道次压下率均≥12％，最后三道次累计压下率不小于≥40％；轧后水冷：终冷温度650～750℃；

⑧轧后采用堆垛缓冷大于24小时，消除钢板轧制过程和冷却过程产生的内应力，避免裂纹产生，切割时采用带温等离子热切割，温度为50～100℃之间，进一步避免裂纹产生；

⑨热处理工艺：为淬火，淬火温度为910～930℃，在炉时间按照t＝1.4min×h(厚度)mm+保温时间计算，淬火后空冷至室温；回火温度280～330℃,在炉时间按照t＝2.6min×h(厚度)mm+保温时间计算，回火出炉。

本发明的技术原理：本发明首先通过化学成分设计，严格控制碳元素含量使耐磨钢NM360硬度满足国标要求，通过调整锰、铌、钛等合金保证钢板的强度，加入硼增加钢板的淬透性，添加稀土元素，改善晶界，强化回火脆化状态的奥氏体晶界，阻止低温状态下冲击产生的延晶界断裂，有效提高钢材的冲击韧性，严格控制磷、硫等有害元素含量，保证钢水的纯净度；同时，通过严格控制关键工序，保证足够的软吹时间，使钢水中的夹杂物充分上浮，进一步保证钢水的纯净，铸坯保温堆垛缓冷，保证铸坯内部质量，轧后堆冷消除钢板内应力，等离子带温切割保证钢板端部质量。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本方法首先是通过调整碳元素满足耐磨钢NM360的硬度要求，其次添加其它少量的合金元素保证钢板的强度，加入稀土元素，提高了钢板的低温冲击韧性，提供一种低成本稀土耐磨钢NM360，并通过加严关键工序工艺，增加保温缓冷、等离子切割等一系列特殊工艺手段，生产出加工性能优良的耐磨钢板。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为实施例1的弯曲试验结果。

具体实施方式

实施例1

一种稀土耐磨NM360型钢，钢的成分质量百分组成为：C＝0.11％,Si＝0.32％,Mn＝1.45％,P＝0.007％,S＝0.001％,Al＝0.027％,Nb＝0.027％,Ti＝0.012％,B＝0.0017％,Ce＝0.0008ppm,余量为Fe及不可避免的杂质。

主要工艺步骤及参数如下:

入炉铁水必须先进行铁水预处理,处理后铁水硫含量s≤0.001％，温度≥1250℃，铁水入转炉前必须将渣扒干净，转炉冶炼过程加入铁水及废钢,铁水与废钢配比为铁水85％左右,废钢15％左右。转炉终点控制C-T协调出钢，P≤0.007％,S≤0.001％，严格挡渣出钢，出钢时间4～7min,出钢1/5时加入合金,出钢2/5量加完合金,出钢过程中视终点氧含量加入适量的改质剂和石灰，氧不少于250m，并视装入量、终点C、钢水氧化性的变化进行适当调整，然后将钢水运送到LF精炼炉进行精炼操作。

LF精炼对钢液进行造白渣和脱氧操作,确保钢中氧、硫等元素的含量控制在较低的水平，快速造白渣，且保证白渣时间15min以上，稳定渣碱度；LF精炼出站前尽量将合金配加至目标要求范围，OT≤20ppm，N≤35ppm，保证S含量低于0.003％。

RH真空处理4分钟后在料仓中加入稀土合金，加入10％的铈铁合金，加入量为31.5公斤/炉，稀土加入后RH深真空循环时间保证15min以上，氩气软吹时间必须保证10min以上。

该钢种液相线1516℃,中包过热度控制23～33℃,连铸拉速采用中板铸坯生产拉速执行稳态浇铸,生产连铸坯厚度250mm,连铸全程实行保护浇铸；强化大包-中包-结晶器之间保证密闭性和中包液面覆盖剂厚度，强化中包氩气吹扫，防止钢液二次氧化和增氮。在结晶器后采用双辊电磁搅拌技术改善铸坯中心组织，在凝固末端采用动态轻压下技术进一步改善铸坯质量。

钢坯下线入保温坑进行保温坑堆垛缓冷，保温坑缓冷温度大于350℃，保温时间大于48小时。

加热制度：加热段温度不高于1260℃，均热温度1200℃～1260℃，确保均热段保温≥40分钟，保证钢坯烧透、均匀。轧制工艺：两阶段控轧，一阶段开轧温度大于1100℃，压下率60％～70％；二阶段开轧温度860～920℃，每道次压下率均≥12％，最后三道次累计压下率不小于≥40％；终轧温度780～830℃。为减少钢材内部疏松缺陷，适当增加粗轧单道次压下量，轧后在保证板型的情况下,控制相变组织,细化晶粒,为随后的调质处理做好组织准备。

轧后抢温下线，集中堆垛加罩进行缓冷，保温缓冷时间大于24小时。打开罩后，温度凉至50～100℃时，带温进行钢板尺寸切割。

热处理：产出成品经精准切割后走热处理工艺。钢板经抛丸机以消除钢板表面的氧化铁皮；经辊底式无氧化淬火炉，淬火炉保温温度为910～930℃左右，保温时间大于20分钟，保证温度控制精确，加热均匀，钢板无氧化；经辊底式回火炉，回火炉保温温度为280～330℃左右，保温时间大于10分钟，热处理过程中应保证温度控制精确，加热均匀。回火后快速下线堆垛缓冷。

按上述技术方案生产的钢板性能实绩如表1。

表1力学性能典型值

按本技术方案生产的耐磨钢板力学性能完全满足国标要求，如上表1所示。-20℃夏比V型冲击试验结果远远高于国标要求。从图1可以看出，钢板的弯曲性能良好，说明钢板的加工性能良好。

实施例2

一种稀土耐磨NM360型钢，钢的成分质量百分组成为：C＝0.11％,Si＝0.34％,Mn＝1.44％,P＝0.007％,S＝0.00％2,Al＝0.028％,Nb＝0.027％,Ti＝0.010％,B＝0.0017％,Ce＝0.0008ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。

主要工艺步骤及参数如下:

按上述技术方案生产的钢板性能实绩如表2。

表2力学性能典型值

从以上实例可以看出，采用上述的成分和工艺生产的NM360稀土耐磨钢力学性能完全满足国家标准要求，同时满足相关行业对耐磨钢低温冲击韧性和加工性能的要求。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种稀土耐磨NM360型钢，其特征在于，包括如下质量百分数的化学成分：C＝0.10-0.12％，Si＝0.3-0.5％，Mn＝1.4-1.8％，P≤0.010％，S≤0.003％，Als＝0.015-0.03％，Nb＝0.2-0.4％，Ti＝0.01-0.02％，B＝0.0010-0.0030％，Ce≥0.0003ppm，其余为铁及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的稀土耐磨NM360型钢，其特征在于，包括如下质量百分数的化学成分：C＝0.11％，Si＝0.32％，Mn＝1.45％，P＝0.007％，S＝0.001％，Als＝0.027％，Nb＝0.027％，Ti＝0.012％，B＝0.00170％，Ce＝0.0008ppm，其余为铁及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的稀土耐磨NM360型钢，其特征在于，包括如下质量百分数的化学成分：C＝0.11％，Si＝0.34％，Mn＝1.44％，P＝0.007％，S＝0.002％，Als＝0.028％，Nb＝0.027％，Ti＝0.010％，B＝0.00170％，Ce＝0.0008ppm，其余为铁及不可避免的杂质。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的稀土耐磨NM360型钢的生产工艺，其特征在于，主要工艺步骤及参数如下:

入炉铁水进行铁水预处理,处理后铁水硫含量s≤0.001％，温度≥1250℃，铁水入转炉前将渣扒干净，转炉冶炼过程加入铁水及废钢,转炉终点控制C-T协调出钢，P≤0.007％,S≤0.001％，严格挡渣出钢，出钢时间4～7min,出钢1/5时加入合金,出钢2/5量加完合金；

LF精炼对钢液进行造白渣和脱氧操作,确保钢中氧、硫等元素的含量控制在较低的水平，快速造白渣，且保证白渣时间15min以上，稳定渣碱度；LF精炼出站前尽量将合金配加至目标要求范围，OT≤20ppm，N≤35ppm，保证S含量低于0.003％；

RH真空处理4分钟后在料仓中加入稀土合金，加入10％的铈铁合金，加入量为31.5公斤/炉，稀土加入后RH深真空循环时间保证15min以上，氩气软吹时间必须保证10min以上；

该钢种液相线1516℃,中包过热度控制23～33℃,连铸拉速采用中板铸坯生产拉速执行稳态浇铸,生产连铸坯厚度250mm，连铸全程实行保护浇铸；强化大包-中包-结晶器之间保证密闭性和中包液面覆盖剂厚度，强化中包氩气吹扫，防止钢液二次氧化和增氮；在结晶器后采用双辊电磁搅拌技术改善铸坯中心组织，在凝固末端采用动态轻压下技术进一步改善铸坯质量；

钢坯下线入保温坑进行保温坑堆垛缓冷，保温坑缓冷温度大于350℃，保温时间大于48小时；

加热制度：加热段温度不高于1260℃，均热温度1200℃～1260℃，确保均热段保温≥40分钟，保证钢坯烧透、均匀；

轧制工艺：两阶段控轧，一阶段开轧温度大于1100℃，压下率60％～70％；二阶段开轧温度860～920℃，每道次压下率均≥12％，最后三道次累计压下率不小于≥40％；终轧温度780～830℃；

轧后抢温下线，集中堆垛加罩进行缓冷，保温缓冷时间大于24小时；打开罩后，温度凉至50～100℃时，带温进行钢板尺寸切割；

热处理：产出成品经精准切割后走热处理工艺，钢板经抛丸机以消除钢板表面的氧化铁皮；经辊底式无氧化淬火炉，淬火炉保温温度为910～930℃，保温时间大于20分钟，保证温度控制精确，加热均匀，钢板无氧化；经辊底式回火炉，回火炉保温温度为280～330℃，保温时间大于10分钟，热处理过程中应保证温度控制精确，加热均匀；回火后快速下线堆垛缓冷。

5.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于，铁水与废钢配比为铁水85％,废钢15％。

6.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于，出钢过程中视终点氧含量加入适量的改质剂和石灰，氧不少于250m，并视装入量、终点C、钢水氧化性的变化进行适当调整，然后将钢水运送到LF精炼炉进行精炼操作。