CN115198188A - 低成本hb400级双相耐磨热轧卷板及其制备方法和应用 - Google Patents
低成本hb400级双相耐磨热轧卷板及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于钢铁冶金的工程技术领域，具体涉及一种低成本HB400级双相耐磨热轧卷板及其制备方法和应用。本发明的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，按重量百分比计，包括：C 0.10‑0.30％，Si 0.50‑1.50％，Mn 1.50‑2.50％，P≤0.020％，S≤0.040％，Ti 0.01‑0.10％，Al 0.30‑1.00％，其余为Fe与不可避免的杂质。本发明的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板生产流程短，不添加Cr、Mo等贵重金属，节约资源，成本低，有利于耐磨钢用户降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金的工程技术领域，具体涉及一种低成本HB400级双相耐磨热轧卷板及其制备方法和应用。
背景技术
工程机械、商用车轻量化、长寿命是行业发展方向，为满足这一趋势，原材料强度需要不断升级。受工艺、装备限制，传统热连轧机组无法实现在线生产抗拉强度800MPa以上热轧钢板，超高强度钢板、耐磨钢只能以中板或钢卷开平板为基料，通过离线淬火+回火热处理提高材料强度，但存在添加合金元素多、工艺流程长、成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种低成本HB400级双相耐磨热轧卷板及其制备方法和应用。
具体的，本发明的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，按重量百分比计，包括：C0.10-0.30％，Si 0.50-1.50％，Mn 1.50-2.50％，P≤0.020％，S≤0.040％，Ti 0.01-0.10％，Al 0.30-1.00％，其余为Fe与不可避免的杂质。
上述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，按重量百分比计，包括：C 0.10％-0.30％，Si 1.00％-1.50％，Mn 1.50％-2.50％，P≤0.020％，S≤0.040％，Ti 0.01％-0.10％，Al 0.50％-0.80％，其余为Fe与不可避免的杂质。
上述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，按重量百分比计，包括：C 0.15％-0.35％，Si 1.20％-1.50％，Mn 1.70％-2.10％，P≤0.020％，S≤0.040％，Ti 0.02％-0.06％，Al 0.50％-0.70％，其余为Fe与不可避免的杂质。
另一方面，本发明还提供了所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，依次包括：冶炼、连铸、板坯加热、热轧、轧后冷却、卷取、平整、开平；其中，所述热轧的终轧温度为880-960℃。
上述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，所述板坯的加热温度为1200-1300℃。
上述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，所述热轧过程中，控制精轧速度在4-5m/s之间。
上述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，所述卷取的温度为200-350℃。
上述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，所述平整的延伸率为1.0-1.5％。
上述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，经开平后，所述双相耐磨热轧卷板的不平度≤7mm/m。
又一方面，本发明提供了所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板在制备车厢中的应用。
本发明的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，与传统热处理型HB400级耐磨钢相比，具有以下优点：
(1)使用热连轧机组生产，不依赖离线单张淬火、回火装备，生产流程短，生产效率高，利于低碳环保；
(2)不添加Cr、Mo等贵重金属，节约资源，成本低，有利于耐磨钢用户降低生产成本；
(3)可借助成本优势，引导传统高强钢用户进行产品升级，促进工程机械行业的健康发展。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1本发明的低成本HB400级双相耐磨钢金相组织；
图2本发明的低成本HB400级双相耐磨钢开平板；
图3采用本发明的低成本HB400级双相耐磨钢钢板制作的自卸车车厢板。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
本文使用的术语“该”“所述”“一个”和“一种”不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所提及的对象。术语“优选的”“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特征时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开的所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
本发明的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板采用以C、Si、Mn、Al为主要元素，以Ti为合金化元素。通过钢水炉外精炼控制、真空脱气及连铸，以及加热温度、终轧温度、卷取温度及成卷后平整、开平控制，获得强度高、板形好、性能优良的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，其组织以铁素体和马氏体为主。
具体的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，按重量百分比计，包括：C 0.10-0.30％，Si 0.50-1.50％，Mn 1.50-2.50％，P≤0.020％，S≤0.040％，Ti 0.01-0.10％，Al 0.30-1.00％，其余为Fe与不可避免的杂质。
下面对本发明的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板中各成分的作用及其含量的优选范围、最优选范围作详细介绍。
C是钢中最经济的强化元素，也是强淬透性元素，它直接影响双相钢中马氏体的体积分数和马氏体碳含量。C含量增加使CCT图向右移，减少铁素体的转变量，相对增加了马氏体的转变量，使钢的强度增加，塑性降低；但C过低会降低马氏体总量，使钢的强度不足。优选的，C含量为0.1％-0.3％，最优选为0.15％-0.35％。
Si是扩大双相区的元素，提高热轧后冷却时奥氏体的稳定性，加速铁素体的析出，促进碳向奥氏体中富集，提高马氏体的硬度。Si含量过低达不到上述效果，过高的Si含量会恶化钢的焊接性能及表面质量。优选的，Si含量为1.00％-1.50％，最优选为1.20％-1.50％。
Mn能够提高钢的屈服强度与抗拉强度，起到固溶强化作用，而Mn含量过高会降低钢的塑性。优选的，Mn含量为1.50％-2.50％，最优选为1.70％-2.10％。
P和S作为钢中的有害元素，含量越低越好。
Ti主要用于细化晶粒，提高材料强度。优选的，Ti含量为0.01％-0.10％，最优选为0.02％-0.06％。
Al与Si的作用类似，由于过高的Si含量会恶化钢的焊接性能及表面质量，因此添加适量Al替代Si元素。优选的，Al含量为0.50％-0.80％，最优选为0.50％-0.70％。
本发明的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板中各成分之间协同作用如下：在层流冷却前期，Si、Al元素加速铁素体的析出，促进碳向奥氏体中富集，获得一定比例的铁素体组织，且抑制碳化物析出，保证材料良好的加工性能；在层流冷却后期，发挥C元素的提升淬透性作用，获得马氏体组织，提升钢带的强度和硬度；同时，Ti元素的细晶强化作用、Mn元素的固溶强化作用，均有利于提高材料强度。
根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，依次包括：冶炼、连铸、板坯加热、热轧、轧后冷却、卷取、平整、开平。
其中，所述冶炼包括转炉冶炼和炉外精炼(LF+RH)。
在轧制前，本发明通过合理制定板坯加热温度为1200-1300℃，既保证析出物充分回溶，又在轧制再结晶后形成的奥氏体晶粒均匀细小，从而有效避免轧制后因晶粒粗大导致的强度不足。
其中，所述热轧采用多机架热连轧机组进行，可选的，热轧的目标厚度为3-8mm。
优选的，本发明通过将终轧温度设定在880℃-960℃不但保证了良好板形，同时避免了晶粒粗大。经检测，当终轧温度小于880℃时，轧制负荷大，不利于板形质量；当终轧温度大于960℃时，晶粒粗大，不利于强度提升。
优选的，所述热轧过程中，控制精轧速度在4-5m/s之间，借此，获得比例合理的铁素体+马氏体组织(如图1)。经检验，当轧制速度过快，铁素体生成时间不足，会导致铁素体比例偏低，屈服强度过高，后续板形改善难度大；当轧制速度过慢，铁素体生成时间过多，造成马氏体比例较少，导致强度不足。
其中，本发明采用层流冷却的方式对轧后钢带进行冷却。
当卷取温度过高时，会导致马氏体转变不充分或无马氏体转变，强度不足，然而，当卷取温度过低时，则折弯性能差。本申请发明人通过创造性劳动将卷取温度设置为200-350℃，确保马氏体生成。
将卷取冷却后的钢卷进行平整，由于本钢种规格薄、强度高，板形变化频繁，平整过程仅控制平整压力不能适应本钢种的板形变化。本发明通过控制钢板平整时的延伸率1.0-1.5％，可改善钢带板形，钢卷开平后，不平度控制在≤7mm/m的较高水平，良好满足自卸车车厢等对耐磨钢不平度的高标准要求。
在一些优选的实施方式中，本发明的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板制备方法的工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼(LF+RH)→连铸→板坯加热→热轧→轧后冷却→卷取→平整→开平→包装标志→入库。
需说明的是，本发明中没有明确说明的工艺条件(如：冶炼过程中采用的原料、调渣剂的种类及配比、出钢温度等技术参数)，均可按照常规技术进行，本发明对此不做具体限定。
本发明依托热连轧机组，运用控轧控冷工艺技术创新，获得铁素体+90％马氏体的低成本HB400级双相耐磨钢卷板(如图2)，其屈服强度ReL≥1000MPa，抗拉强度Rm≥1300MPa，伸长率A≥8％，布氏硬度HB：370-430，钢板不平度≤7mm/m。
第三方面，本发明还提供了上述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板在制备车厢中的应用。
图3为用户使用本发明的低成本HB400级双相耐磨钢钢板制作自卸车车厢板。
经实践，本发明的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的金相组织、强度、硬度、拉伸率等，均满足自卸车车厢等对耐磨钢的性能和板形需求。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。
实施例1
本实施例是低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，钢板厚4mm，宽1500mm，其化学成分的质量百分配比如下：
C：0.21％，Si：1.20％，Mn：1.95％，P：0.010％，S：0.012％，Ti：0.04％，Al：0.58％，其余为Fe与不可避免的杂质。
本低成本HB400级双相耐磨热轧卷板制造方法包括下述依次的步骤：
(1)冶炼、连铸工序
经转炉冶炼和炉外精炼(LF+RH)后连铸成板坯。
(2)热连轧工序
将板坯加热至1230℃，采用多机架热连轧机组将板坯轧至目标厚度4mm，终轧温度900℃，采用层流冷却方式冷却后卷取，卷取温度250℃。
(3)平整工序
将卷取冷却后的钢卷进行平整，平整延伸率1.2％。
(4)开平工序
钢带依次经过粗矫机、精矫机消除内应力后，开平成长度7800mm的钢板。
性能检验结果：钢板屈服强度ReL为1120MPa，抗拉强度Rm为1452MPa，延伸率A为11％，布氏硬度HB为405，钢板不平度3mm/m。
实施例2-5
按照与实施例1相同的步骤制备实施例2-5的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，
其中，实施例2-5的HB400级双相耐磨热轧卷板中除铁及不可避免的杂质外，各成分的含量见表1，制备过程中采用的工艺参数见表2，性能结果见表3。
表1低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的成分(单位：wt％)
| C | Si | Mn | P | S | Ti | Al | |
| 实施例1 | 0.18 | 1.22 | 1.93 | 0.010 | 0.013 | 0.030 | 0.50 |
| 实施例2 | 0.17 | 1.18 | 1.98 | 0.009 | 0.012 | 0.038 | 0.53 |
| 实施例3 | 0.22 | 1.21 | 1.90 | 0.008 | 0.010 | 0.039 | 0.54 |
| 实施例4 | 0.25 | 1.15 | 1.90 | 0.008 | 0.015 | 0.042 | 0.52 |
| 实施例5 | 0.28 | 1.19 | 1.95 | 0.010 | 0.012 | 0.041 | 0.55 |
表2低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的工艺参数
表3低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的性能结果
通过表3的结果可知，本发明的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，屈服强度ReL≥1000MPa，抗拉强度Rm≥1300MPa，伸长率A≥8％，布氏硬度HB 370-430，不平度≤7mm/m，满足自卸车车厢等对耐磨钢的性能和板形需求。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，其特征在于，按重量百分比计，包括：C0.10-0.30％，Si 0.50-1.50％，Mn 1.50-2.50％，P≤0.020％，S≤0.040％，Ti 0.01-0.10％，Al 0.30-1.00％，其余为Fe与不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，其特征在于，按重量百分比计，包括：C 0.10％-0.30％，Si 1.00％-1.50％，Mn 1.50％-2.50％，P≤0.020％，S≤0.040％，Ti 0.01％-0.10％，Al 0.50％-0.80％，其余为Fe与不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板，其特征在于，按重量百分比计，包括：C 0.15％-0.35％，Si 1.20％-1.50％，Mn 1.70％-2.10％，P≤0.020％，S≤0.040％，Ti 0.02％-0.06％，Al 0.50％-0.70％，其余为Fe与不可避免的杂质。
4.权利要求1-3任一项所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，其特征在于，依次包括：冶炼、连铸、板坯加热、热轧、轧后冷却、卷取、平整、开平；其中，所述热轧的终轧温度为880-960℃。
5.根据权利要求4所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，其特征在于，所述板坯的加热温度为1200-1300℃。
6.根据权利要求4所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，其特征在于，所述热轧过程中，控制精轧速度在4-5m/s之间。
7.根据权利要求4所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，其特征在于，所述卷取的温度为200-350℃。
8.根据权利要求4所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，其特征在于，所述平整的延伸率为1.0-1.5％。
9.根据权利要求4所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板的制备方法，其特征在于，经开平后，所述双相耐磨热轧卷板的不平度≤7mm/m。
10.权利要求1-9任一项所述的低成本HB400级双相耐磨热轧卷板在制备车厢中的应用。
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