CN113249644A - 一种薄规格nm450钢板及其制造方法 - Google Patents

一种薄规格nm450钢板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种薄规格NM450钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比计为C：0.15～0.30，Si：0.25～0.45，Mn：0.80～1.20，Cr：0.20～0.60，Mo：0.10～0.50，Ni：0.10～0.50，Al：0.02～0.08，B：0.0010‑0.0030，P≤0.020，S≤0.010，其余为Fe和不可避免的杂质。工艺主要路径：炼钢→连铸→板坯复合或预制中间板坯复合→轧制→淬火(根据钢板厚度决定是否拆分后淬火)→回火→精整→检验→入库。本发明制得的钢板厚度为4‑8mm，钢板最大宽度达到3200mm，有效解决了热连轧薄板宽度小及部分无卷轧设备的宽厚板企业不能生产此类钢板薄板的难题。

Description

一种薄规格NM450钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种薄规格NM450钢板及其制造方法。属于特种钢铁冶炼技术领域。
背景技术
低合金耐磨钢板作为一种抗耐磨性能较高的钢铁材料，目前已经被广泛应用于矿山、铁路和冶金等环境恶劣的工作场合，其除了耐磨性能外，还具有强度高、韧性好、可焊接性强等特点。目前国内生产的低合金耐磨钢板主要集中在NM500及以下级别，其中NM450钢板使用量占据相当大的市场份额。
NM450钢板的主要使用厚度集中在50mm以下，尤其以8-30mm的厚度居多，部分机械设备的使用厚度最薄达到4mm。
当前，国内外的宽厚板企业，除了拥有连轧设备的钢企外，普遍钢板生产企业生产的最薄极限厚度为6mm，然而即使是6mm的钢板也仅仅是带有炉卷设备的轧机轧制，因为轧机两头的卷曲炉可以对钢板进行保温甚至加热，保证轧钢温度，而没有这类设备的轧机最薄厚度只有8mm左右，当厚度进一步降低时，板坯降温迅速，轧制扭矩力过大影响设备寿命，且轧制的钢板板型较差，厚度精度控制困难，特别是高强度钢板。
中国专利公开号CN1121444A公开了一种多机架串列式叠轧薄板生产新工艺，其将多架单辊轧机作串列式布置，薄板坯通过加热后进入第一架轧机进行单片轧制，第二架轧机进行二合一轧制，第三架轧机进行四合一轧制。各机架轧制过程进行温度控制，第三、四机架控制温度在400-500℃.该方法是通过轧制过程中的半成品进行叠放在一起轧制，只适合单重较小的材料生产。
中国专利公开号为CN101439348A“一种生产特厚板的生产工艺”以及CN101590596A“一种累计叠轧焊生产制造特厚板坯的方法”等专利都提到了组板方式，即采用两块及以上的连铸坯进行共同轧制。但其均为通过轧制过程中使原有的两块以上材料进行焊合到一起，实现厚规格钢板的生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种4-8mm厚度NM450宽板及其制造方法，最大宽度达到3200mm，不仅产品宽度超过热连轧薄板的常规宽度，而且也解决了部分无卷轧设备宽厚板企业不能生产此类钢板薄板的难题，完善产品供货规格，提高市场竞争力。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种4-8mm厚度薄规格NM450钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比计为C：0.15～0.30，Si：0.25～0.45，Mn：0.80～1.20，Cr：0.20～0.60，Mo：0.10～0.50，Ni：0.10～0.50，Al：0.02～0.08，B：0.0010-0.0030，P≤0.020，S≤0.010，其余为Fe和不可避免的杂质。最终钢板成品的碳当量不大于0.52％。
本发明还提供了一种制造上述薄规格NM450钢板的方法，该制造方法主要工序为：针对4-8mm薄钢板制定低碳当量化学成分，并通过炼钢、精炼以及真空连铸得到150-400mm厚的连铸板坯；将尺寸相同的坯料或者开坯轧制到一定厚度后的中间坯料四周复合焊接，中间保持非真空状态；复合的坯料加热后轧制到目标厚度，轧制后的钢板因中间非真空状态未轧制焊合，四边焊接处切除后可以分为两块钢板；轧制钢板切四边拆分后对单张钢板进行热处理(4-5mm厚度的钢板可以热处理后再拆分)，平直度较差的钢板在淬火前需要进行矫直。该制造方法生产的钢板最终交货态为Q+T、成品厚度4-8mm，钢板最大宽度3200mm，其产品性能和外观质量满足GB/T 24186-2009要求。
所述制造方法具体包括以下步骤：
一、坯料准备
(1)炼钢，精准控制钢中合金元素，保证不同炉次之间的碳当量偏差不大于0.02％，精确控制成分有助于大批量钢板性能的稳定；LF炉精炼充分脱氧脱硫；RH极限真空时间保证在20min以上，降低钢中H、N含量；进行钙处理操作，促进夹杂物变性上浮；
(2)连铸板坯，以直弧连铸机连铸150-400mm厚板坯，利用中间包感应加热技术实现低过热度、恒拉速操作，并采用氩气保护、动态轻压下等技术实现优质连铸板坯的生产，铸坯低倍质量满足：中心偏析不大于C类1.0级；中心疏松不大于1.0级；无其他三角区裂纹等缺陷。
(3)预制中间板坯，4-5mm厚度钢板的生产需要利用厚度较薄的预制中间板坯复合轧制。预制中间坯料利用150-400mm的连铸板坯加热至1220℃左右进行轧制，预制中间板坯的厚度控制在60-100mm。对于厚度>5-8mm的钢板可以利用150mm厚的板坯直接复合轧制，不需要轧制成预制中间板坯后复合。当成品钢板宽度超过连铸板坯宽度时，均需要对坯料轧制并展宽至大于成品宽度的预制中间板坯，预制中间板坯的最大宽度不大于3400mm。
二、坯料精整与复合
对连铸板坯或预制中间板坯外观质量按照YB/T 2012进行检验，按照生产计划尺寸要求将外观质量合格的坯料切割分段，将尺寸一致的两块坯料表面铣磨后进行四周焊接、中间非真空处理，距离坯料边部的焊接宽度控制在50-80mm，一方面保证坯料轧制时不能四周分层，另一方面需考虑钢板的成材率。
三、复合坯料加热与轧制
(1)复合坯料加热，低温段以60-100℃/h速度升温至850±20℃，保温2-3小时；中温段以不大于120℃/h速度升温至1000±20℃，保温2-3h；高温段以不大于100℃/h速度，升温至1200-1250℃，保温5-9小时。适当降低高温段的加热速率并延长其到温后的保温时间有利于焊接区域的金属的粘合。
(2)复合坯料轧制，在宽厚板轧机上，轧制10-15道次，轧至成品单张钢板目标厚度的两倍，复合钢板厚度公差控制在0-0.6mm。轧制过程中无展宽轧制，全部纵轧。在前2道次轧制时采用小压下量，中间道次中有2-3道次压下量30-50mm，实现焊接区域的焊合。钢板经热矫直机后至冷床冷却，钢板冷却至300℃左右时如果有瓢曲，可以至冷矫直机上矫直处理。
四、钢板热处理
(1)淬火，将4-5mm厚的复合钢板利用淬火机进行淬火处理，淬火后将复合钢板四边切除并将上下板分开得到两种厚度一致的钢板；厚度>5-8mm的复合钢板由于材料淬透性的限制，需要将复合钢板四边切除并将上下板分开后进行单张钢板淬火处理。钢板的淬火工艺为：加热温度900-940℃，保温时间(20-25)min+3min/mm×钢板厚度(复合钢板按照上下板的总厚度计算)，出炉后水冷。
(2)回火，利用连续炉对钢板进行低温回火出炉，回火工艺：加热温度180-220℃，保温时间1-2小时，出炉后空冷。瓢曲钢板可在出炉后带温进行强力矫直处理，实现钢板不平度不大于5mm/m。
五、检查与检验
将精整的NM450钢板按照GB/T 24186-2009进行外观质量检查，并取样进行各项性能检验，按照GB/T 24186-2009要求进行判定。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明提供一种4-8mm的NM450宽板制造方法，最大宽度达到3200mm，不仅产品宽度超过热连轧薄板的常规宽度，而且也解决了部分无卷轧设备宽厚板企业不能生产此类钢板薄板的难题，完善产品供货规格，提高市场竞争力。
具体实施方式
以下结合实施例及对比例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例涉及的薄规格NM450宽板厚度为4mm，宽度为3200mm，其化学成分按照质量百分比计为：C：0.20，Si：0.35，Mn：1.10，Cr：0.30，Mo：0.20，Ni：0.20，Al：0.03，B：0.0020，P：0.005，S：0.002，其余为Fe和不可避免的杂质，碳当量为0.50％。
该钢板的制造工艺如下：
炼钢→连铸→预制中间板坯→复合→轧制→淬火→上下板切分→回火→精整→检验→入库。
主要工序的具体操作如下：
炼钢：炼钢过程严格控制钢中五大有害元素，其中N不大于25ppm，O不大于8ppm，H不大于1.2ppm，精炼以及脱气工序需要进行钙处理，控制夹杂物的尺寸及组成.
连铸：钢水经直弧连铸机连铸成厚度300mm，宽度2500mm连铸板坯，板坯低倍为：中心偏析C类1.0级；中心疏松0.5级；无其他三角区裂纹等缺陷。
预制中间板坯轧制及复合：将连铸板坯加热后先展宽轧制至3350mm，再纵轧至65mm，热轧钢板进热矫直机矫直后进入冷床冷却，保证预制中间板坯的平直度。将热轧钢板切割出两块尺寸一致的预制中间板坯进行表面铣磨，然后四周进行复合焊接，中间非真空，复合焊接位置为距离坯料边部50-80mm内，复合后的坯料厚度为124±2mm。
复合坯料加热及轧制：分阶段加热复合坯料，低温段以70℃/h速度升温至850±20℃，保温2小时；中温段以100℃/h速度升温至1000±20℃，保温2h；高温段以80℃/h速度，升温至1220±20℃，保温5.5小时。复合坯料轧制过程中无展宽轧制，全部纵轧，累计轧制12道次，其中前两道次压下量为5mm和8mm，第5道次和第6道次的压下量分别为35mm和32mm，轧制钢板经热矫直机后至冷床冷却，无明显瓢曲。轧制后的复合钢板厚度为8.2mm
热处理：在连续炉将复合的钢板加热至920℃，并保温48min后进入淬火机水冷，钢板冷却后切除四边焊接区域并将上下板分开后得到宽度为3200mm的淬火钢板；利用连续炉对淬火钢板及时进行回火热处理，钢板加热至200℃并保温1小时后出炉，钢板带温进行强力矫直处理，得到不平度不大于5mm/m的NM450薄板。
经由上述制造工艺制得的4mm厚，3200mm宽NM450钢板板型良好，硬度均匀，其主要性能详见表1。
实施例2
本实施例涉及的薄规格NM450宽板厚度为6mm，宽度为2500mm，其化学成分按照质量百分比计为：C：0.19，Si：0.29，Mn：1.15，Cr：0.25，Mo：0.21，Ni：0.18，Al：0.03，B：0.0018，P：0.006，S：0.002，其余为Fe和不可避免的杂质，碳当量为0.49％。
该钢板的制造工艺如下：
炼钢→连铸→复合→轧制→上下板切分→淬火→回火→精整→检验→入库。
主要工序的具体操作如下：
炼钢：炼钢过程严格控制钢中五大有害元素，其中N不大于25ppm，O不大于8ppm，H不大于1.2ppm，精炼以及脱气工序需要进行钙处理，控制夹杂物的尺寸及组成.
连铸：钢水经直弧连铸机连铸成厚度150mm，宽度2600mm连铸板坯，板坯低倍为：中心偏析C类0.5级；中心疏松0.5级；无其他三角区裂纹等缺陷。
坯料复合：将两块尺寸一致的连铸板坯进行表面铣磨，然后四周进行复合焊接，中间非真空，复合焊接位置为距离坯料边部50-80mm内，复合后的坯料厚度为294±2mm。
复合坯料加热及轧制：分阶段加热复合坯料，低温段以70℃/h速度升温至850±20℃，保温3小时；中温段以100℃/h速度升温至1000±20℃，保温3h；高温段以80℃/h速度，升温至1220±20℃，保温9小时。复合坯料轧制过程中无展宽轧制，全部纵轧，累计轧制14道次，其中前两道次压下量为5mm和8mm，第5、6、7道次的压下量分别为50mm、50mm和45mm，轧制钢板经热矫直机后至冷床冷却，无明显瓢曲。轧制后的复合钢板厚度为12.3mm
热处理：复合钢板热处理前对四边焊接区域进行切除，并将上下板分开后得到宽度2500mm的热轧钢板。在连续炉将拆分的钢板加热至920℃，并保温40min后进入淬火机水冷；利用连续炉对淬火钢板及时进行回火热处理，钢板加热至190℃并保温1.2小时后出炉，钢板带温进行强力矫直处理，得到不平度不大于5mm/m的NM450薄板。
经由上述制造工艺制得的6mm厚，2500mm宽NM450钢板板型良好，硬度均匀，其主要性能详见表1。
实施例3
本实施例涉及的薄规格NM450宽板厚度为8mm，宽度为3000mm，其化学成分按照质量百分比计为：C：0.21，Si：0.25，Mn：1.11，Cr：0.25，Mo：0.23，Ni：0.17，Al：0.03，B：0.0016，P：0.005，S：0.003，其余为Fe和不可避免的杂质，碳当量为0.50％。
该钢板的制造工艺如下：
炼钢→连铸→预制中间板坯→复合→轧制→上下板切分→淬火→回火→精整→检验→入库。
主要工序的具体操作如下：
炼钢：炼钢过程严格控制钢中五大有害元素，其中N不大于25ppm，O不大于8ppm，H不大于1.2ppm，精炼以及脱气工序需要进行钙处理，控制夹杂物的尺寸及组成.
连铸：钢水经直弧连铸机连铸成厚度370mm，宽度2200mm连铸板坯，板坯低倍为：中心偏析C类1.0级；中心疏松0.5级；无其他三角区裂纹等缺陷。
预制中间板坯轧制及复合：将连铸板坯加热后先展宽轧制至3150mm，再纵轧至80mm，热轧钢板进热矫直机矫直后进入冷床冷却，保证预制中间板坯的平直度。将热轧钢板切割出两块尺寸一致的预制中间板坯进行表面铣磨，然后四周进行复合焊接，中间非真空，复合焊接位置为距离坯料边部50-80mm内，复合后的坯料厚度为154±2mm。
复合坯料加热及轧制：分阶段加热复合坯料，低温段以70℃/h速度升温至850±20℃，保温2.5小时；中温段以100℃/h速度升温至1000±20℃，保温2.5h；高温段以85℃/h速度，升温至1220±20℃，保温6.5小时。复合坯料轧制过程中无展宽轧制，全部纵轧，累计轧制12道次，其中前两道次压下量为5mm和8mm，第5、6道次的压下量分别为50mm、45mm，轧制钢板经热矫直机后至冷床冷却，无明显瓢曲。轧制后的复合钢板厚度为16.3mm。
热处理：复合钢板热处理前对四边焊接区域进行切除，并将上下板分开后得到宽度3000mm的热轧钢板。在连续炉将拆分的钢板加热至910℃，并保温46min后进入淬火机水冷；利用连续炉对淬火钢板及时进行回火热处理，钢板加热至200℃并保温1.5小时后出炉，钢板带温进行强力矫直处理，得到不平度不大于5mm/m的NM450薄板。
表1各实施例所生产NM450钢板的力学性能和不平度情况
Figure BDA0002990406430000071
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种薄规格NM450钢板，其特征在于：所述钢板的化学成分按重量百分比计为C：0.15～0.30，Si：0.25～0.45，Mn：0.80～1.20，Cr：0.20～0.60，Mo：0.10～0.50，Ni：0.10～0.50，Al：0.02～0.08，B：0.0010-0.0030，P≤0.020，S≤0.010，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种薄规格NM450钢板，其特征在于：最终钢板成品的碳当量不大于0.52％。
3.根据权利要求1所述的一种薄规格NM450钢板，其特征在于：最终钢板成品的厚度为4-8mm，最大宽度达到3200mm，不平度不大于5mm/m。
4.一种如权利要求1所述的薄规格NM450钢板的制造方法，其特征在于：所述方法为：针对4-8mm薄钢板制定低碳当量化学成分，并通过炼钢、精炼以及真空连铸得到150-400mm厚的连铸板坯；将尺寸相同的坯料或者开坯轧制到一定厚度后的中间坯料四周复合焊接，中间保持非真空状态；复合的坯料加热后轧制到目标厚度，轧制后的钢板因中间非真空状态未轧制焊合，四边焊接处切除后分为两块钢板；轧制钢板切四边拆分后对单张钢板进行热处理，平直度较差的钢板在淬火前进行矫直。
5.根据权利要求4所述的一种薄规格NM450钢板的制造方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
一、坯料准备
(1)炼钢，精准控制钢中合金元素，保证不同炉次之间的碳当量偏差不大于0.02％，LF炉精炼充分脱氧脱硫，RH极限真空时间保证在20min以上；
(2)连铸板坯，以直弧连铸机连铸150-400mm厚板坯，利用中间包感应加热技术，并采用氩气保护、动态轻压下技术实现优质连铸板坯的生产，铸坯低倍质量满足：中心偏析不大于C类1.0级；中心疏松不大于1.0级；
(3)预制中间板坯，对于4-5mm厚度钢板的生产利用厚度较薄的预制中间板坯复合轧制，预制中间坯料利用150-400mm的连铸板坯加热至1220℃左右进行轧制，预制中间板坯的厚度控制在60-100mm；对于厚度>5-8mm的钢板利用150mm厚的板坯直接复合轧制，不需要轧制成预制中间板坯后复合，当成品钢板宽度超过连铸板坯宽度时，对坯料轧制并展宽至大于成品宽度的预制中间板坯，预制中间板坯的最大宽度不大于3400mm；
二、坯料精整与复合
对连铸板坯或预制中间板坯外观质量按照YB/T 2012进行检验，按照生产计划尺寸要求将外观质量合格的坯料切割分段，将尺寸一致的两块坯料表面铣磨后进行四周焊接、中间非真空处理，距离坯料边部的焊接宽度控制在50-80mm；
三、复合坯料加热与轧制
(1)复合坯料加热，低温段以60-100℃/h速度升温至850±20℃，保温2-3小时；中温段以不大于120℃/h速度升温至1000±20℃，保温2-3h；高温段以不大于100℃/h速度，升温至1200-1250℃，保温5-9小时；
(2)复合坯料轧制，在宽厚板轧机上，轧制10-15道次，轧至成品单张钢板目标厚度的两倍，复合钢板厚度公差控制在0-0.6mm，钢板经热矫直机后至冷床冷却，钢板冷却至300℃左右；
四、钢板热处理
(1)淬火，钢板的淬火工艺为：加热温度900-940℃，保温时间20-25min+3min/mm×钢板厚度，复合钢板按照上下板的总厚度计算，出炉后水冷；
(2)回火，利用连续炉对钢板进行低温回火出炉，回火工艺：加热温度180-220℃，保温时间1-2小时，出炉后空冷；
五、检查与检验
将精整的NM450钢板按照GB/T 24186-2009进行外观质量检查，并取样进行各项性能检验，按照GB/T 24186-2009要求进行判定。
6.根据权利要求4所述的一种薄规格NM450钢板的制造方法，其特征在于：复合坯料轧制过程中无展宽轧制，全部纵轧，在前2道次轧制时采用小压下量，中间道次中有2-3道次压下量30-50mm，实现焊接区域的焊合。
7.根据权利要求4所述的一种薄规格NM450钢板的制造方法，其特征在于：钢板淬火阶段：将4-5mm厚的复合钢板利用淬火机进行淬火处理，淬火后将复合钢板四边切除并将上下板分开得到两种厚度一致的钢板；厚度>5-8mm的复合钢板将四边切除并将上下板分开后进行单张钢板淬火处理。
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