技术摘要:
一种布氏硬度≥370热轧耐磨钢,其组分及wt%为:C:0.12~0.25%,Si:0.2~0.9%,Mn:1.3~1.4%,P≤0.010%,S≤0.004%,Als:0.02~0.06%,Ti:0.005~0.03%,N≤0.007%;生产方法:经脱硫铁水,冶炼并浇铸成坯;对铸坯加热;粗轧;精轧;快冷;卷取;常规平整。本发明在保 全部
背景技术:
耐磨钢是重要的基础材料之一,广泛应用于矿山机械、煤炭采运、工程机械、建材、 电力机械、铁路运输等领域,国外耐磨钢如瑞典奥克隆德的HARDOX系列、德国蒂森克虏伯的 XAR系列、日本JFE的EVERHARD系列,在研发与生产方面处于领先地位,厚度规格可覆盖3~ 100mm的HB300~600各级别产品。 近年来我国在耐磨钢的研发生产方面进展明显,有企业能够稳定批量供应HB450 硬度级别以下的耐磨钢板,质量可靠,受到市场认可,但其生产工艺为传统的离线调质工 艺,即需要对钢板进行离线进行热处理,存在合金成本较高和流程较长等问题,相对能耗也 高。 中国专利公开号为CN1109919A的文献,公开了《一种低合金耐磨钢》,其成分重量 百分比为:C:0.5~0.6%,Si:0.9~1.2%,Mn:1.4~1.7%,Cr:1.35~1.60%,Mo:0.3~0.5%,V:0.05~ 0.10%,Ti:0.03~0.06%,Re:0.02~0.04%,其虽强度和耐磨性均较好,但大量添加提高淬透性 的合金元素,成本较高,且C、Si含量高易产生淬火裂纹,会影响用户使用。 中国专利公开号为CN103114253A的文献,公开了《一种极薄规格超高强度钢板的 生产方法》,其成分C:0.12~0.15%,Si:0~0.1%,Mn:0.9~1.3%,P≤0.0015%,S≤0.008%,Ni: 0.35~0.60%,Cr:0.15~0.30%,Mo:0.25~0.40%,Ti:0.008~0.035%,Al:0.03~0.05%,其生产工 艺为采用纯净钢冶炼、热连轧成型、卷板开平、热轧基板淬火回火,并控制铸坯加热温度、发 挥轧制时大压下作用、挖掘热处理最大潜能,以工艺手段保证组织超细化,生产出成品厚度 3~10mm的极薄规格、抗拉强度为1000-1500Mpa的超高强度度钢板,具有优异的低温韧性指 标,碳当量小于等于0.4%,具有良好的焊接性能,适合大规模生产。但其由于未充分利用轧 后余热,需进行离线淬火、回火,使得工艺路线长,能源消耗大,生产成本较高,市场竞争力 不强。 可见,现有耐磨钢存在合金成本高、工艺流程长等现实难题,因此有必要进行成分 工艺设计,缩短工艺流程,降低生产成本,提高市场竞争力。
技术实现要素:
本发明针对现有技术的不足,提供一种在保证钢板布氏硬度≥370,延伸率≥10%, 并在不含有Nb、Mo及B的前提下,钢板表面布氏硬度在371~428HB,冷弯性能可满足D=5a,90° 合格,-20℃冲击功≥50J,生产成本可降低至少20%的布氏硬度≥370热轧耐磨钢及生产方 法。 实现上述目的的技术措施: 一种布氏硬度≥370热轧耐磨钢,其组分及重量百分比含量为:C:0.12~0.25%,Si:0.2~ 3 CN 111607741 A 说 明 书 2/7 页 0.9%,Mn:1.3~1.4%,P≤0.010%,S≤0.004%,Als:0.02~0.06%,Ti:0.005~0.03%,N≤0.007%, 其余为Fe及杂质,金相组织为板条马氏体。 其在于:添加Cr的重量百分比含量≤0.60%。 优选地:C的重量百分比含量为0.12~0.22%。 优选地:Ti的重量百分比含量为0.005~0.025%。 优选地:Als的重量百分比含量为0.023~0.056%。 优选地:Si的重量百分比含量为0.23~0.82%。 生产一种布氏硬度≥370热轧耐磨钢的方法,其步骤: 1)经脱硫铁水,冶炼并浇铸成坯; 2)对铸坯加热:控制加热炉第一加热段结束温度不低于1150℃;控制第二加热段结束 温度及均热段温度在1240~1290℃,并控制第二加热段加热时间及均热段均热时间总计不 低于70min;控制总在炉时间不低于150min;控制板厚方向温差不超过5℃; 3)进行粗轧,控制粗轧结束温度在1060~1110℃;结束时中间板厚度在30~45mm; 4)进行精轧,控制其开轧温度在950~1050℃,轧制速度在2.0~7.0m/s,精轧终轧温度在 820~880℃; 5)进行快冷,在冷却速度为45~150℃/s冷却至卷取温度,并控制上下冷却水比在45:55 ~70:80,水压在1.0~2.5bar,采用交叉侧喷水全开方式; 6)进行卷取,控制卷取温度在240~300℃;卷取张力控制在10~30吨; 7)进行常规平整,控制不平度不超过4.5mm/m。 优选地:冷却速度为56~140℃/ s。 优选地:卷取温度在240~285℃。 本发明中各组分及主要工艺的机理及作用 C:C是提高材料耐磨性能最廉价的元素,随着含碳量增加,硬度、强度和耐磨性提高,但 塑韧性和焊接性能降低。综合考虑,C重量百分含量为0.12~0.25%,优选地C的重量百分比含 量为0.12~0.22%。 Si:Si可显著降低钢的临界冷却速度,使最终产物形成细化马氏体组织。在常见的 固溶元素中,Si仅次于P,固溶于铁素体和奥氏体中,可提高硬度和强度,Si可降低碳在铁素 体中的扩散速度,使回火时析出的碳化物不易聚集,提高回火稳定性,还可减少摩擦发热时 氧化作用,提高冷变形硬化率和耐磨性,但Si过高易产生淬火裂纹,超快冷下裂纹倾向更 大。综合考虑,Si重量百分含量为0.2~0.9%,优选地Si的重量百分比含量为0.23~0.82%。 Mn:Mn显著降低钢的Ar1温度、奥氏体的分解速度和马氏体转变温度,锰还可显著 降低钢的临界淬火速度,与Fe无限固溶能提高硬度和强度,但Mn含量若太高,会增加钢的回 火脆性,导致严重的中心偏析,综合考虑,Mn重量百分含量为1.3~1.4%。 Als:Als在钢中可脱氧,也能起到细化晶粒的作用,综合考虑,Als在0 .02%~ 0.06%,优选地Als的重量百分比含量为0.023~0.056%。 Ti:Ti和N、O、C都有极强的亲和力,与S的亲和力比铁强,是一种良好的脱氧去气剂 和固定N和C的有效元素,可提高钢的强度,综合考虑,Ti重量百分含量为0.005~0.03%和N、 O、C都有极强的亲和力,与S的亲和力比铁强,是一种良好的脱氧去气剂和固定N和C的有效 元素,可提高钢的强度,综合考虑,Ti重量百分含量为0.005~0.03%,优选地Ti重量百分比含 4 CN 111607741 A 说 明 书 3/7 页 量为0.005~0.025%。 N:N对钢材性能的影响与C和P相似,随着N含量增加,强度显著提高,塑性特别是韧 性显著降低,可焊性变差,冷脆性加剧,同时增加时效倾向,N在钢中易与B结合形成BN,降低 B对于提高淬透性的作用,有效B含量降低,因此综合考虑,N≤0.007%。 P、S:P、S是钢中有害的杂质元素,钢中P易在钢中形成偏析,降低钢的韧性和焊接 性能,S易形成塑性硫化物,使钢板产生分层,恶化钢板性能,故P、S含量越低越好,综合考 虑,将钢的P、S含量为P≤0.010%,S≤0.003%。 本发明之所以在粗轧结束时控制中间板厚度在30~45mm,是由于中间坯厚度> 45mm时,将加大精轧阶段压下率,压下率的增大一方面使得晶粒细化,使得成品的屈强比提 高,降低可加工性能,使得冷后钢卷开平过程板形改善的难度大大增加,另一方面,较大的 压下率使得精轧过程的轧制负荷过大,不利于生产极薄规格钢板,也不利于得到优异的轧 后板形,而当中间坯厚度<30mm时,意味着粗轧阶段的压下率过大,轧制负荷大,易超出设 备极限,影响设备正常运行,同时意味着精轧阶段压下率过小,成品力学性能难以保证。 本发明之所以在精轧阶段控制轧制速度在2.0~7 .0m/s,精轧终轧温度在820℃~ 880℃,是由于轧制速度的区间有利于冷却过程的均匀控制,太大或太小的轧制速度将不利 于保证冷后板形质量,板形质量是该方法的控制关键。终轧温度过高,将加大冷却阶段的冷 却强度,超快冷条件下的高冷却强度将恶化冷后板形质量,而终轧温度过低,易使得钢板进 入两相区轧制,不仅影响轧制过程稳定性,也易使得成品组织中出现铁素体,降低性能。 本发明之所以在冷却速度为45 ~150℃/s,并控制上下冷却水比在45:55~70:80, 是由于太低的冷却速度,不易保证钢板特别是厚规格钢板厚度方向的冷却均匀性,太高的 冷却速度使得无论在什么工艺下,都使得冷后钢板的板形质量难以稳定,上下冷却水比在 此范围内可,减少上表面冷却水的无序流动,使得上下表面冷却均匀,提高厚度截面的均匀 性。 本发明之所以控制卷取温度在240~300℃,卷取张力控制在10~30吨,是由于此范 围内的卷取温度有利于钢板发生一定程度的自回火,并可得到一定的残余奥氏体,有利于 钢板加工性能的提升,降低开平过程中板形改善的难度,优化成品钢板板形,合适的卷取张 力既可以保证优异的原卷卷形,也可以保证钢板尾部失张后的原卷板形优异。 本发明与现有技术相比,在保证钢板布氏硬度≥370,延伸率≥10%的前提下,钢板 表面布氏硬度在371~428HB,冷弯性能可满足D=5a,90°合格,-20℃冲击功≥50J,生产成本 比现有技术可降低至少20%,不平度不超过4.5mm/m。 附图说明 图1为本发明耐磨钢的表面实物图; 图2为现有耐磨钢的表面实物图。