CN115537650A - 一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板及其制造方法,其特征在于,所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为:C:0.14‑0.17%,Si:0.30‑0.50%,Mn:1.0‑1.15%,P≤0.010%,S≤0.002%,Al:0.020‑0.050%,Cr:0.75‑0.85%,Mo:0.25‑0.35%,Ni:0.30‑0.45,Cu:0.20‑0.40%,B:0.0010‑0.0020,N≤0.0040%,O≤0.0030%,H≤0.00015%,余量为Fe和不可避免的杂质。钢板具有厚度方向硬度差值小、低温韧性优良、耐蚀耐磨等优点。
Description
技术领域
本发明属于钢铁技术领域,具体涉及一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板及其制造方法。
背景技术
耐磨钢是在工程上应用比较广泛的一种特殊材料,由于其具有的良好的耐磨损性能,常被制成工程机械、矿山机械、煤矿机械、破碎机等机械零件。目前国内外耐磨钢板产品,尤其是厚度≥50mm厚规格钢板,一般都存在从钢板表面到1/2板厚硬度大幅度衰减的质量问题,钢板的低温韧性更是迅速恶化,严重影响产品的从而给耐磨部件造成腐蚀损伤,因此,需要研发一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板。
对比文件1,专利“一种350-380HBW硬度级别厚规格高韧性耐磨钢板及制备方法”(申请号:CN 110205557 A),此专利所生产的钢板厚度为60-100mm,虽然也具有良好的低温韧性,但钢板的耐磨等级为NM360级别,钢板内部硬度仅不低于表面硬度的80%,钢板淬透性不足,厚度方向硬度均匀较差,且钢板不具有耐蚀性能。
对比文件2,专利“一种具有良好心部硬度的厚规格耐磨钢板及其制备方法(申请号:CN 108486475 A),此专利所生产的钢板厚度为70-100mm,表面布氏硬度HBW350-HBW450级,心部布氏硬度不低于表面布氏硬度的20%,钢板淬透性不足,厚度方向硬度均匀较差。钢板的-20℃冲击功≥40J,从冲击温度和冲击功来看钢板具有不具有良好的低温韧性,且钢板不具有耐蚀性能。
对比文件3,专利“一种具有耐腐蚀性能耐磨钢板及其生产方法(申请号:CN107513661 A,此专利所生产钢板具有耐腐蚀性能,钢板表面硬度为410-480HB,同板差不超过50HB,板厚1/2位置硬度≥380HB,钢板表面和心部硬度差值较大,钢板淬透性不足,厚度方向硬度均匀较差。板厚1/2位置-40℃冲击功≥15J,钢板心部低温韧性较差,且钢板厚度仅为8-40mm。
对比文件4,专利“一种厚规格和窄硬度区间耐磨钢板及其制备方法(申请号:CN105543669 A,此专利所生产的钢板厚度为40-60mm,表面布氏硬度HBW430~470、1/2板厚布氏硬度不低于HBW416,-20℃冲击功≥34J,从冲击温度和冲击功来看钢板具有不具有良好的低温韧性,且钢板不具有耐蚀性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板及其制造方法,通过合理成分、冶炼控制及控轧控冷+热处理工艺配合,生产出一种厚度方向硬度差值小、具有良好低温韧性、的耐蚀耐磨钢板。
为解决上述技术问题,本发明采取的技术方案是:
一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板,所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为:C:0.14-0.17%,Si:0.30-0.50%,Mn:1.0-1.15%,P≤0.010%,S≤0.002%,Al:0.020-0.050%,Cr:0.75-0.85%,Mo:0.25-0.35%,Ni:0.30-0.45, Cu:0.20-0.40%,B:0.0010-0.0020,N≤0.0040%,O≤0.0030%,H≤0.00015%,余量为Fe和不可避免的杂质;钢板中碳当量CEV≤0.60%,其中碳当量CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
优选地,钢板中,按照化学成分以质量百分比计,还包括以下元素中的一种或几种:Nb:0.010-0.020%,V:0.010-0.020%,Ti:0.010-0.020%。
优选地,钢板的耐大气腐蚀指数为I,I=26.01(%Cu)+3.88(%Ni)+1.20(%Cr)+1.49(%Si)+17.28(%P)-7.29(%Cu)(%Ni)-9.10(% Ni)(% P)-33.39(%Cu)2,且I≥6.6。
优选地,钢板的厚度为50-80mm,钢板抗拉强度为1260-1310MPa,钢板表面布氏硬度为400-415HBW,-40℃冲击功≥55J,钢板1/4位置布氏硬度为392-405HBW,-40℃冲击功≥50J ,钢板1/2位置布氏硬度为380-398HBW。
本发明还提供一种上述厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板的制造方法,包括如下步骤:
1、冶炼:铁水预处理→转炉冶炼→LF炉处理→RH真空处理→连铸;
将钢水经转炉、精炼炉脱磷脱硫,RH真空脱气严格控制气体的含量,其质量百分含量为:N≤0.0040%,O≤0.0030%,H≤0.00015%;连铸过程过热度控制为≤20℃,采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下手段,铸坯浇铸过程中保持恒拉速,非金属夹杂A/B/C/D≤1.0级,A+B+C+D≤2.0级;
2、加热:采用步进梁式加热炉,均热段温度控制在1180-1250℃,铸坯在加热炉内的总加热时间为290-330min,保证铸坯温度均匀;
3、轧制及冷却:采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺,粗轧开轧温度≥1000℃,钢坯展宽完毕后顺轧道次保证2道次压下量≥35mm;精轧开轧温度850-900℃,终轧温度为810-860℃,保证精轧阶段累计压下率≥50%,轧制完成后进行ACC冷却,返红温度为650-670℃;
4、热处理:淬火温度为870-890℃,升温速率3.0min/mm,在炉时间150-240min;钢板加热后水淬,淬火机高压段下上水比为1.31-1.35,低压段水比为1.30-1.33,高压段总流量为4400-4600m³/h,低压段总流量为3400-3600m³/h,辊道速度为2.5-3m/min;回火处理温度为190-210℃,在炉时间为100min-160min。
本发明的优点在于:
通过合理的成分体系设计,通过最优的轧制及热处理工艺,提供一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板,钢板的厚度为50-80mm,钢板表面布氏硬度为400-415HBW,1/4位置布氏硬度为392-405HBW,1/2位置布氏硬度为380-398HBW,钢板表面与钢板1/4位置硬度差值≤10HBW,钢板表面与钢板1/2位置硬度差值≤20HBW,钢板厚度方向硬度差值小,延长产品使用寿命;钢板抗拉强度为1260-1310MPa,表面-40℃冲击功≥55J, 1/4位置-40℃冲击功≥50J,钢板具有良好的低温韧性;钢板的耐蚀速率为0.205-0.231mm/年,较普通同级别耐磨钢耐蚀速率减少37%,钢板还具有耐大气腐蚀性能,其中大气腐蚀指数为I≥6.6。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
本发明实施例提供一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板,其化学成分按质量百分比计包括:C:0.14-0.17%,Si:0.30-0.50%,Mn:1.0-1.15%,P≤0.010%,S≤0.002%,Al:0.020-0.050%,Cr:0.75-0.85%,Mo:0.25-0.35%,Ni:0.30-0.45, Cu:0.20-0.40%,B:0.0010-0.0020,N≤0.0040%,O≤0.0030%,H≤0.00015%,余量为Fe和不可避免的杂质;
钢板中碳当量CEV≤0.60%,其中,碳当量CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15。其中,CEV代表钢板中的碳当量,C代表钢板中C元素的质量百分比,Mn代表钢板中Mn元素的质量百分比,Cr代表钢板中Cr元素的质量百分比,Mo代表钢板中Mo元素的质量百分比,V代表钢板中V元素的质量百分比,Cu代表钢板中Cu元素的质量百分比,Ni代表钢板中Ni元素的质量百分比。
钢板的耐大气腐蚀指数I≥6.6,其中,耐大气腐蚀指数为I=26.01(%Cu)+3.88(%Ni)+1.20(%Cr)+1.49(%Si)+17.28(%P)-7.29(%Cu)(%Ni)-9.10(% Ni)(% P)-33.39(%Cu)2,其中I代表钢板的耐大气腐蚀指数, Cu代表钢板中Cu元素的质量百分比,Ni代表钢板中Ni元素的质量百分比,Cr代表钢板中Cr元素的质量百分比,Si代表钢板中Si元素的质量百分比,P代表钢板中P元素的质量百分比。
该钢板中,各元素组分在本发明中的作用为:
C:C元素是耐磨钢的主要构成元素之一,可以起到强烈的固溶强化作用,以提高钢的硬度、强度及耐磨性。需要合理控制耐磨钢中的C元素的含量,在获得高强度、高硬度的同时也保证钢板的韧性、焊接性能以及折弯成型性能。C元素的含量若低于0.14%,钢材的硬度、强度及耐磨性无法得到保证,若高于0.17%,则钢材的韧性和焊接性能会随之下降,因此,在本实施例中C元素的含量优选控制为0.14~0.17%之间。
Si:Si元素固溶在铁素体和奥氏体中,用于提高它们的硬度和强度。然而Si含量过高会导致钢的韧性急剧下降,且钢板加入较多的Si元素容易引起钢板表面容易产生氧化铁皮,不利于钢板表面质量的控制。Si元素的含量若低于0.3%,钢材的硬度和强度不足,若高于0.50%,则钢材的韧性急剧下降,因此,在本实施例中Si元素的含量优选控制在0.30~0.50%之间。
Mn:Mn元素能够强烈增加钢的淬透性,降低马氏体转变温度和钢的临界冷却速度。然而Mn元素含量较高时,容易导致铸坯中出现偏析和裂纹,降低钢板的力学性能,偏析会对钢板腐蚀磨损起着强烈的不利作用。Mn元素的含量若低于1.0%,则无法降低马氏体转变温度和钢的临界冷却速度,若高于1.15%,则容易导致铸坯中出现偏析和裂纹,降低钢板的力学性能,因此,本实施例中Mn元素的含量优选控制在0.90-1.10%之间。
P:P元素在奥氏体中的溶解度很小,通常是和Fe元素、Mn元素等产生共晶磷化物,且在晶界析出。P元素容易引起材料的热裂,降低材料的机械性能并对钢板的耐磨性有一定的损害,严重时甚至会在工作中断裂,应尽量降低钢板中P元素的含量。因此,本实施例中P元素的含量优选控制在0.010%以下。
S:S元素容易与Mn元素生成条状的MnS夹杂,进入溶渣并被带入钢坯和后续钢板中,对钢板的塑韧性及耐腐蚀性产生不利影响。需要严格控制S元素含量。因此,在本实施例中S元素的含量优选控制在0.002%以下。
Al:Al元素具有脱氧作用,可以有效去除钢种的氧,另外,Al元素还是重要的晶粒细化元素,对提高钢板冲击韧性具有积极作用。但Al元素过多会导致钢水的流动性变差,影响拉速甚至造成无法浇铸。因此,本实施例中Al元素的含量优选控制在0.020-0.050%之间;
Cr:Cr元素是可以显著提高耐磨钢的淬透性,降低钢板中马氏体的转变温度和临界冷却转变速度,同时,Cr元素还在抗腐蚀方面有明显作用。在钢板的生产过程中,经淬火处理后,Cr元素会大部分溶入耐磨钢的奥氏体中,提高了耐磨钢的稳定性、屈服强度和抗腐蚀性能,同时也加快了碳化物在冷却时的析出,但Cr元素含量过高会降低了钢的延伸率及冲击韧性。因此,本实施例中,Cr元素的含量优选控制为0.75-0.85%之间。
Mo:Mo元素可以提高钢淬透性,另外还可以进一步提高钢的强度和耐磨性,因此,本实施例中,Mo元素的含量优选控制为0.25-0.35%之间。
Ni:Ni元素是形成和稳定奥氏体的主要合金元素,当Cr和Ni元素复合添加时,可以成倍的提高钢的淬透性,确保厚规格钢板内部获得马氏体组织,以保证钢板具有足够高的硬度,同时可提高钢板芯部和表面机械性能的一致性,另外Ni元素还可以提高钢的低温韧性及耐腐蚀性能。因此,本实施例中,Ni元素的含量优选控制为0.30-0.45%之间。
Cu:Cu元素的可以钢板的抗大气腐蚀性能,与P元素配合使用时效果更为显著。同时,添加Cu元素还可以略微提高钢板的高温抗氧化性能,改善钢液的流动性。但Cu元素添加量较高时,钢坯在连铸时表面容易产生裂纹,并且钢板在热加工时容易开裂。因此,在本实施例中Cu元素的含量优选控制在0.20-0.40%之间。
B:微量的B元素可显著的提高钢板的淬透性,B元素吸附于奥氏体晶界上,能够降低晶间能量,抑制铁素体形成并强化晶界,从而提高钢的抗蠕变性能与持久强度。但B元素含量较高时,B元素与钢中残余氮、氧化合形成稳定的夹杂物,对钢板的性能有恶化作用。因此,本实施例中B元素含量优选控制在0.0010-0.0020%之间。
Nb、V、Ti:Nb元素、V元素、Ti元素是强碳化合物形成元素,在热轧时,碳化物的应变诱导析出,有助于细化形变奥氏体的相变产物,提高钢的强度和韧性。但Nb、V、Ti 元素的加入量过多,碳化物会迅速粗化长大,影响钢板的韧性。因此,本实施例处于微合金化影响的考虑,Nb、V、Ti可以选择性地添加一种或几种,其含量优选控制为:Nb:0.010-0.02%,V:0.010-0.02%,Ti:0.010-0.02%。
具体地,钢板中,按照化学成分以质量百分比计,还包含以下元素中的一种或几种:Nb:0.010-0.02%,V:0.010-0.02%,Ti:0.010-0.02%。
具体地,钢板的厚度为50-80mm,钢板抗拉强度为1260-1310MPa,钢板表面布氏硬度为400-415HBW,-40℃冲击功≥55J ,钢板1/4位置布氏硬度为392-405HBW,-40℃冲击功≥50J ,钢板1/2位置布氏硬度为380-398HBW。
本实施例通过合理的成分体系设计,通过最优的轧制及热处理工艺,提供了一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板,该钢板具有厚度方向硬度差值小、可延长产品使用寿命、低温韧性优良、耐大气腐蚀等特征,可广泛应用于磨损过程中伴随腐蚀的工况环境的机械零部件制造。
实施例1
一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板厚度为50mm,钢板化学成分组成及其质量百分含量为:C:0.14%,Si:0.50%,Mn:1.15%,P:0.009%,S:0.001%,Al:0.020%, Cr:0.75%,Mo:0.35%,Ni:0.30%,Cu:0.40%,B:0.0018%,Nb:0.015%,Ti:0.010%,N:0.0040%,O:0.0030%,H:0.00010%,余量为Fe和不可避免的杂质,碳当量CEV=0.60%,耐大气腐蚀指数I=7.13。
钢板的生产步骤及工艺参数为:
1、冶炼:铁水预处理→转炉冶炼→LF炉处理→RH真空处理→连铸;
将钢水经转炉、精炼炉脱磷脱硫,RH真空脱气严格控制气体的含量,连铸过程过热度控制为15℃,采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下手段,铸坯浇铸过程中保持恒拉速,非金属夹杂A类0.5级,B类0级,C类0级,D类0.5级;
2、加热:采用步进梁式加热炉,均热段温度控制在1180℃,铸坯在加热炉内的总加热时间为290min,保证铸坯温度均匀;
3、轧制及冷却:采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺,粗轧开轧温度为1060℃,钢坯展宽完毕后顺轧道次压下量≥35mm为两道次,压下量分别为38mm、40mm。精轧开轧温度890℃,终轧温度为850℃,精轧阶段累计压下率为52%,轧制完成后金进行ACC冷却,返红温度为660℃;
4、热处理:淬火温度为870℃,升温速率3.0min/mm,在炉时间为150(3*50)min,钢板加热后水淬,淬火机高压段下上水比为1.31,低压段水比为1.30,高压段总流量为4400m³/h,低压段总流量为3400m³/h,辊道速度为3m/min;回火处理温度为190℃,在炉时间为100(2*50)min。
上述方法制备得到的钢板钢板抗拉强度为1290MPa,钢板表面布氏硬度为410HBW,-40℃冲击功65J ,钢板1/4位置布氏硬度为405HBW,-40℃冲击功62J,钢板1/2位置布氏硬度为397HBW。
实施例2
一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板厚度为60mm,钢板化学成分组成及其质量百分含量为:C:0.15%,Si:0.40%,Mn:1.0%,P:0.010%,S:0.002%,Al:0.030%, Cr:0.85%,Mo:0.28%,Ni:0.35%,Cu:0.28%,B:0.0010%,Nb:0.020%,Ti:0.011%,N:0.0030%,O:0.0030%,H:0.00010%,余量为Fe和不可避免的杂质,碳当量CEV=0.58%,耐大气腐蚀指数I=7.07。
钢板的生产步骤及工艺参数为:
1、冶炼:铁水预处理→转炉冶炼→LF炉处理→RH真空处理→连铸;
将钢水经转炉、精炼炉脱磷脱硫,RH真空脱气严格控制气体的含量,连铸过程过热度控制为12℃,采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下手段,铸坯浇铸过程中保持恒拉速,非金属夹杂A类0级,B类0级,C类0级,D类0.5级;
2、加热:采用步进梁式加热炉,均热段温度控制在1200℃,铸坯在加热炉内的总加热时间为300min,保证铸坯温度均匀;
3、轧制及冷却:采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺,粗轧开轧温度为1090℃,钢坯展宽完毕后顺轧道次压下量≥35mm为三道次,压下量分别为35mm、38mm、40mm;精轧开轧温度900℃,终轧温度为860℃,精轧阶段累计压下率为53%,轧制完成后金进行ACC冷却,返红温度为670℃;
4、热处理:淬火温度为880℃,升温速率3.0min/mm,在炉时间为180(3*60)min,钢板加热后水淬,淬火机高压段下上水比为1.31,低压段水比为1.30,高压段总流量为4400m³/h,低压段总流量为3400m³/h,辊道速度为3m/min;回火处理温度为190℃,在炉时间为120(2*60)min。
上述方法制备得到的钢板钢板抗拉强度为1310MPa,钢板表面布氏硬度为415HBW,-40℃冲击功60J ,钢板1/4位置布氏硬度为405HBW,-40℃冲击功58J,钢板1/2位置布氏硬度为398HBW。
实施例3
一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板厚度为70mm,钢板化学成分组成及其质量百分含量为:C:0.16%,Si:0.30%,Mn:1.02%,P:0.008%,S:0.002%,Al:0.038%, Cr:0.80%,Mo:0.25%,Ni:0.45%,Cu:0.30%,B:0.0017%,Nb:0.018%,N:0.0030%,O:0.0030%,H:0.00015%,余量为Fe和不可避免的杂质,碳当量CEV=0.59%,耐大气腐蚀指数I=7.07。
钢板的生产步骤及工艺参数为:
1、冶炼:铁水预处理→转炉冶炼→LF炉处理→RH真空处理→连铸;
将钢水经转炉、精炼炉脱磷脱硫,RH真空脱气严格控制气体的含量,连铸过程过热度控制为10℃,采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下手段,铸坯浇铸过程中保持恒拉速,非金属夹杂A类0级,B类0.5级,C类0级,D类0.5级;
2、加热:采用步进梁式加热炉,均热段温度控制在1230℃,铸坯在加热炉内的总加热时间为315min,保证铸坯温度均匀;
3、轧制及冷却:采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺,粗轧开轧温度为1080℃,钢坯展宽完毕后顺轧道次压下量≥35mm为三道次,压下量分别为35mm、35mm、38mm;精轧开轧温度880℃,终轧温度为830℃,精轧阶段累计压下率为55%,轧制完成后金进行ACC冷却,返红温度为650℃;
4、热处理:淬火温度为880℃,升温速率3.0min/mm,在炉时间为210(3*70)min,钢板加热后水淬,淬火机高压段下上水比为1.35,低压段水比为1.33,高压段总流量为4500m³/h,低压段总流量为3500m³/h,辊道速度为2.5m/min;回火处理温度为200℃,在炉时间为140(2*70)min。
上述方法制备得到的钢板钢板抗拉强度为1280MPa,钢板表面布氏硬度为411HBW,-40℃冲击功57J ,钢板1/4位置布氏硬度为401HBW,-40℃冲击功50J,钢板1/2位置布氏硬度为391HBW。
实施例4
一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板厚度为80mm,钢板化学成分组成及其质量百分含量为:C:0.17%,Si:0.35%,Mn:1.01%,P:0.010%,S:0.002%,Al:0.050%, Cr:0.85%,Mo:0.26%,Ni:0.44%,Cu:0.20%,B:0.002%,Nb:0.010%,Ti:0.018%,N:0.0030%,O:0.0030%,H:0.00010%,余量为Fe和不可避免的杂质,碳当量CEV=0.60%,耐大气腐蚀指数I=6.61。
钢板的生产步骤及工艺参数为:
1、冶炼:铁水预处理→转炉冶炼→LF炉处理→RH真空处理→连铸;
将钢水经转炉、精炼炉脱磷脱硫,RH真空脱气严格控制气体的含量,连铸过程过热度控制为8℃,采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下手段,铸坯浇铸过程中保持恒拉速,非金属夹杂A类0.5级,B类0.5级,C类0级,D类0.5级;
2、加热:采用步进梁式加热炉,均热段温度控制在1250℃,铸坯在加热炉内的总加热时间为330min,保证铸坯温度均匀;
3、轧制及冷却:采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺,粗轧开轧温度为1010℃,钢坯展宽完毕后顺轧道次压下量≥35mm为两道次,压下量分别为38mm、39mm;精轧开轧温度850℃,终轧温度为810℃,精轧阶段累计压下率为53%,轧制完成后金进行ACC冷却,返红温度为650℃;
4、热处理:淬火温度为890℃,升温速率3.0min/mm,在炉时间为240(3*80)min,钢板加热后水淬,淬火机高压段下上水比为1.35,低压段水比为1.33,高压段总流量为4600m³/h,低压段总流量为3600m³/h,辊道速度为2.5m/min;回火处理温度为210℃,在炉时间为160(2*80)min。
上述方法制备得到的钢板钢板抗拉强度为1260MPa,钢板表面布氏硬度为400HBW,-40℃冲击功55J ,钢板1/4位置布氏硬度为392HBW,-40℃冲击功52J,钢板1/2位置布氏硬度为380HBW。
对比例1
一种具有耐磨性能的钢板厚度为60mm,钢板化学成分组成及其质量百分含量为:C:0.19%,Si:0.60%,Mn:1.20%,P:0.015%,S:0.004%,Al:0.015%, Cr:0.65%,Mo:0.10%,Ni:0.28%,B:0.0020%,Nb:0.020%,N:0.0050%,O:0.0040%,H:0.00020%,余量为Fe和不可避免的杂质,碳当量CEV=0.56%,耐大气腐蚀指数I=2.98。
钢板的生产步骤及工艺参数为:
1、冶炼:铁水预处理→转炉冶炼→LF炉处理→RH真空处理→连铸;
将钢水经转炉、精炼炉脱磷脱硫,RH真空脱气严格控制气体的含量,连铸过程过热度控制为23℃,铸坯浇铸过程中保持恒拉速,非金属夹杂A类1.0级,B类1.5级,C类1.0级,D类0级;
2、加热:采用步进梁式加热炉,均热段温度控制在1280℃,铸坯在加热炉内的总加热时间为260min,保证铸坯温度均匀;
3、轧制及冷却:采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺,粗轧开轧温度为990℃,钢坯展宽完毕后顺轧道次压下量≥35mm为0道次,精轧开轧温度940℃,终轧温度为870℃,精轧阶段累计压下率为45%,轧制完成后进行空冷;
4、热处理:淬火温度为910℃,升温速率2.0min/mm,在炉时间为120(2*60)min,钢板加热后水淬,淬火机高压段下上水比为1.5,低压段水比为1.4,高压段总流量为4200m³/h,低压段总流量为3200m³/h,辊道速度为4m/min。
上述方法制备得到的钢板钢板抗拉强度为1260MPa,钢板表面布氏硬度为410HBW,-40℃冲击功35J ,钢板1/4位置布氏硬度为370HBW,-40℃冲击功25J,钢板1/2位置布氏硬度为340HBW。
腐蚀实验:
腐蚀实验采用溶液悬挂浸泡的方式进行,用尼龙绳将试样悬挂浸泡在溶液中,水浴箱温度保持35℃,烧杯中放置浓度为0.1mol/L的Na2SO4溶液,用NaOH调节pH至8.5,用保鲜膜密封烧杯口,浸泡时间为72小时,每隔24小时更换一次溶液。
腐蚀试样加工成6mm×25mm×55mm的长方体,试样上部中间用钻头钻直径为Φ2.5mm的小孔,用于悬挂。用砂纸将试样六个面逐级打磨至600#,在用丙酮和无水乙醇清洗并吹干后,称取试样的质量作为初始质量,并测量试样的长宽高尺寸,计算试样的表面积。腐蚀实验采用失重法测定试样的平均腐蚀速度。实验结束后用清洗液清除表面残留的腐蚀液及腐蚀产物,称量腐蚀后的试样重量,计算腐蚀速率:
C.R.(mm/y)= 365(d)*24(h)*W*10/[S*72(h)*D];
W:重量减少(g);S:表面积(cm2);D:密度(g/cm3)。
磨损实验:
磨损实验采用干砂/橡胶轮磨损测试。
将腐蚀后的试样进行磨损试验,试样经超声波丙酮清洗后称重并记录磨损前重量。干砂/橡胶轮磨损试验的具体参数设定为施加载荷130N,橡胶轮的转速为200r/ min,石英砂的大小为40-70目,转数为3000r和6000r。每次磨损后的试样分别用丙酮超声波清洗,并用电子天平精确称重,记录磨损失重数据。腐蚀及磨损实验数据见表1。
表1 实施例及对比例腐蚀及磨损实验数据
序号 | 钢板厚度(mm) | 表面布氏硬度(HBW) | 腐蚀速率(mm/年) | 磨损失重(g) |
实施例1 | 50 | 410 | 0.205 | 0.812 |
实施例2 | 60 | 415 | 0.218 | 0.821 |
实施例3 | 70 | 411 | 0.224 | 0.825 |
实施例4 | 80 | 400 | 0.231 | 0.836 |
对比例1 | 60 | 410 | 0.346 | 0.866 |
综上,本发明通过合理的成分体系设计,通过最优的轧制及热处理工艺,提供一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板,钢板的厚度为50-80mm,钢板表面布氏硬度为400-415HBW,1/4位置布氏硬度为392-405HBW,1/2位置布氏硬度为380-398HBW,钢板表面与钢板1/4位置硬度差值≤10HBW,钢板表面与钢板1/2位置硬度差值≤20HBW,钢板厚度方向硬度差值小,延长产品使用寿命;钢板抗拉强度为1260-1310MPa,表面-40℃冲击功≥55J, 1/4位置-40℃冲击功≥50J,钢板具有良好的低温韧性;钢板的耐蚀速率为0.205-0.231mm/年,较普通同级别耐磨钢耐蚀速率减少37%,钢板还具有耐大气腐蚀性能,其中大气腐蚀指数为I≥6.6。
Claims (7)
1.一种厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板,其特征在于:包括如下质量百分含量的各组分:C:0.14-0.17%,Si:0.30-0.50%,Mn:1.0-1.15%,P≤0.010%,S≤0.002%,Al:0.020-0.050%,Cr:0.75-0.85%,Mo:0.25-0.35%,Ni:0.30-0.45,Cu:0.20-0.40%,B:0.0010-0.0020,N≤0.0040%,O≤0.0030%,H≤0.00015%,余量为Fe和不可避免的杂质;
所述钢板中碳当量CEV≤0.60% ,其中CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。
2.根据权利要求1所述的厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板,其特征在于:还如下质量百分含量的各组分中的一种或几种:Nb:0.010-0.020%,V:0.010-0.020%,Ti:0.010-0.020%。
3.根据权利要求2所述的厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板,其特征在于:所述钢板的耐蚀速率为0.205-0.231mm/年。
4.根据权利要求2所述的厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板,其特征在于:所述钢板耐大气腐蚀指数I≥6.6,I=26.01(%Cu)+3.88(%Ni)+1.20(%Cr)+1.49(%Si)+17.28(%P)-7.29(%Cu)(%Ni)-9.10(% Ni)(% P)-33.39(%Cu)2。
5.根据权利要求2所述的厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板,其特征在于:所述钢板的厚度为50-80mm,钢板抗拉强度为1260-1310MPa,钢板表面布氏硬度为400-415HBW,-40℃冲击功≥55J ,钢板1/4位置布氏硬度为392-405HBW,-40℃冲击功≥50J ,钢板1/2位置布氏硬度为380-398HBW。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的厚规格高韧性耐蚀耐磨钢板的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)冶炼:铁水预处理→转炉冶炼→LF炉处理→RH真空处理→连铸;
将钢水经转炉、精炼炉脱磷脱硫,RH真空脱气严格控制气体的含量,其质量百分含量为:N≤0.0040%,O≤0.0030%,H≤0.00015%;连铸过程过热度控制为≤20℃,采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下手段,铸坯浇铸过程中保持恒拉速,非金属夹杂A/B/C/D≤1.0级,A+B+C+D≤2.0级;
(2)加热:采用步进梁式加热炉,均热段温度控制在1180-1250℃,铸坯在加热炉内的总加热时间为290-330min,保证铸坯温度均匀;
(3)轧制及冷却:采用再结晶区+未再结晶区两阶段控轧工艺,粗轧开轧温度≥1000℃,钢坯展宽完毕后顺轧道次保证2道次压下量≥35mm;精轧开轧温度850-900℃,终轧温度为810-860℃,保证精轧阶段累计压下率≥50%,轧制完成后进行ACC冷却,返红温度为650-670℃;
(4)热处理:淬火温度为870-890℃,升温速率3.0min/mm,在炉时间150-240min;所述回火处理温度为190-210℃,在炉时间为100min-160min。
7.根据权利要求6所述的制造方法,其特征在于:钢板加热后水淬,淬火机高压段下上水比为1.31-1.35,低压段水比为1.30-1.33,高压段总流量为4400-4600m³/h,低压段总流量为3400-3600m³/h,辊道速度为2.5-3m/min。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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