专利名称：一种大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板及其生产方法
技术领域：
本发明属钢冶炼技术领域，具体涉及一种大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板及其
生产方法。
背景技术：
大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板厚度在18(T288mm，主要用于水电机组固定导 叶和托口下圆盘构件制造，要求其内部质量高、厚度大，而且还要求此类钢板具有较好的抗 层状撕裂性能和耐磨性能，才能满足需求。目前常用的以轧代铸钢板采用Q345C/Z35，这种 大型球磨机用大厚度钢板目前国内主要依赖铸造生产，质量较差，不能满足大工件高质量 的需要。
发明内容
针对上述问题，本发明目的在于提供一种大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板。为了实现本发明目的，本发明的技术方案在于提供一种大型球磨机用大厚度以轧 代铸钢板，该钢板由以下重量百分含量的组分熔炼而成c 0. 16(Γ0. 190%, Si彡0. 450%, Mn 1. 300 1· 500%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 005%, Als 0. 020 0· 050%, Nb 0. 015 0. 025%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。所述钢板的厚度为18(T288mm。本发明的技术方案还在于提供一种生产大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的方 法，该生产方法包括以下步骤
1)冶炼将含有各元素的钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼并调整成分，当钢 水温度达到158(Tl65(TC时，转入VD炉中真空处理，其真空度不小于66Pa，真空保持时间 彡15min时破坏真空；
2)浇铸将冶炼后的钢水进行浇铸，得到铸坯；
3)电渣重熔将浇铸好的铸坯制成重熔电极，采用电渣炉进行电渣重熔，重熔前需去除 铸坯表面氧化铁皮，重熔时加入Al粒，电渣重熔后得到电渣锭；
4)电渣锭清理将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理温度不低于150°C，清理 后及时装炉或堆垛缓冷处理；
5)加热将清理后的电渣锭入炉焖钢6(T90min，采用低速烧钢，加热速度1000°C 以下，升温速度10(T12(TC /h，当温度升至最高加热温度123(T125(TC后，再保温 300 500min ；
6)轧制将加热后的电渣锭进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为 95(Tl 150°C，单道次最大压下量4(T50mm，轧制至厚于最终钢板厚度SiTlOOmm ；第二阶段为 奥氏体非再结晶阶段，轧制温度82(T90(TC，轧制至目标厚度，得到半成品钢板；
7)水冷经轧制后的半成品钢板进行快速冷却，返红温度为68(T72(TC；
8)扩氢处理将半成品钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度不低于400°C，钢板在缓冷坑中扩氢处理温度62(T64(TC，确保升降温速度不大于50°C /h，钢板保温时间不 低于72h，钢板出炉温度不高于300°C ；
9)正火对扩氢后的半成品钢板进行正火，正火温度90(T92(TC，保温时间l.Smin/ mm+120min,正火后水冷加速冷却。步骤1)所述真空处理之前加入Al线和CaSi块。步骤2)所述的浇铸采用连铸生产，过热度为15 30°C，拉坯速率为l.(Tl.25 m/
mirio步骤3)所述电渣重熔中，采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2)进行电渣重 熔，平均熔速控制在2(T25kg/min，加入Al粒的速度为25 30g/min，采用风冷加速冷却，电 渣炉的结晶器包括640mm、760mm、960mm三种断面规格。步骤6)所述轧制中，第一阶段的开轧温度100(Tll5(rC，终轧温度95(T980°C，第 二阶段的开轧温度86(T90(TC，终轧温度82(T850°C。步骤6)所述第二阶段轧制中单道次的压下率为纩25%。步骤8)所述扩氢处理中，钢板总在炉时间不低于150h。本发明的钢板的化学成分设计采用低碳当量铁素体钢，是通过低碳当量成分设计 及控轧控冷加正火生产工艺，生产出符合18(T288mm厚大型球磨机用以轧代铸钢板，将其 应用于大型球磨机构件制造，具有高强度、抗层状撕裂性能、焊接性能好、耐磨性能高等特 点，满足大型球磨机关键受力处的焊接等要求，其生产制造周期短、可实现批量生产。应用 的强化机理为组织强化、细晶强化、析出强化和固溶强化。本发明的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的组分中C主要与其他元素形成碳 化物，起组织强化和析出强化的作用，使钢板强度增加；Si在炼钢过程中作为还原剂和脱 氧剂，对钢板的强度和耐磨性有一定的贡献；Mn主要起固溶强化和降低相变温度，提高钢 板强度的作用；Al在炼钢过程中作为脱氧剂，同时可以细化晶粒、提高钢板的强度和硬度； 加入Nb，可通过控轧工艺实现钢板结晶强化，以达到提高钢板再结晶温度，加热固溶Nb阻 止奥氏体晶粒长大，冷却时高温析出Nb的C、N化物；杂质元素P、S等含量下线不做限制， 在工艺设备能力下尽可能降低，以达到钢质纯净、力学性能均勻目的。本发明的交货状态为正火，采用正火工艺生产的18(T288mm厚大型球磨机用大厚 度以轧代铸钢板经过充分的扩氢处理和晶粒细化后，钢板的强韧性指标明显较好。由于采 用II型控轧工艺，分为两个阶段分别进行轧制，解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗 大不均、冲击韧性降低现象，且增大了可生产钢板的厚度规格。本发明具有以下优点(1)强韧性匹配良好，屈服强度Re彡265Mpa, Rm 43(T600Mpa，0°C纵向冲击功彡34J，A彡17% ； (2)抗层状撕裂性能好，Z彡35% ； (3)本发明 的钢质更纯净，P^O. 015%，S^O. 005% ； (4)内部质量更致密，可以满足A578 C级探伤标 准的要求；(5)钢板最大厚度可达到288mm。试验结果标明采用本发明的方法所生产的钢板具有纯净度较高、成分均勻、内部 致密的特点，钢的冶金水平较高，力学性能完全满足大型球磨机对18(T288mm厚Q345C/Z35 的标准要求，适合于制造大型球磨机结构件。
具体实施例方式实施例1
本实施例的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板是由以下重量百分比的组分熔炼而成 C 0. 160%, Si 0. 300%,Mn 1. 350%, P 0. 012%, S 0.003%、Als 0. 030%, Nb 0. 018%、其余为 Fe 和不可避免的杂质。本实施例的钢板厚度为180mm。本发明的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方法如下
1)冶炼将含有各元素的钢水先经电炉冶炼，炉内钢水重IOiTlio吨，然后送入LF精 炼炉精炼并调整成分，当钢水温度达到1625°C时，转入真空脱气炉(VD炉)真空处理，真空前 加入CaSi块100kg，喂入Al线120m，真空度不大于66Pa，真空保持时间15min时破坏真空； 2)浇铸将冶炼后的钢水进行浇铸，采用连铸生产，过热度为18°C，拉坯速率为 1. 25m/min，并确保二冷水匹配，得到铸坯；
3)电渣重熔将浇铸好的铸坯按照设定尺寸制成重熔电极于电渣炉中，重熔之前去 除铸坯表面氧化铁皮；采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2),加入AL粒，加入速率为 25g/min,选择640mm水冷结晶器进行重熔，平均熔速控制在22kg/min，采用风冷加速冷却；
4)电渣锭清理将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理时表面温度445°C；
5)加热将清理后的电渣锭及时装炉焖钢60min，采用低速烧钢，1000°C以下升温速度 控制在100°C /h，最高加热温度1230°C，然后保温300min ；
6)轧制第一阶段开轧温度为1130°C，终轧温度960°C，第一阶段单道次最大压下量 4(T50mm，轧制至钢板厚度为280mm ；第二阶段的开轧温度900°C，终轧温度840°C，单道次压 下率为8 25%，轧制后得到半成品钢板；
7)水冷经轧制后的半成品钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为680°C；
8)扩氢处理将半成品钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度460°C；钢板在缓 冷坑中扩氢处理温度630°C，升降温速度45°C /h，钢板保温时间72h，钢板出炉温度不高于 300°C，钢板总在炉时间150h ；
9)正火将半成品钢板进行正火处理，正火温度900°C，保温时间1.8min/mm (每毫米钢 板)+120min,正火后水冷加速冷却。本实施例的大型球磨机用以轧代铸钢板的性能如下Ceq为0. 38%，轧成180mm钢 板，其力学性能屈服强度325MPa，抗拉强度540MPa，延伸率A=21%，0°C冲击功AKV (纵向) 195J、203J、190J，Z=50%。实施例2
本实施例的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板是由以下重量百分比的组分熔炼而成 C 0. 190%, Si 0. 280%,Mn 1. 380%, P 0. 010%, S 0. 003%、Als 0. 032%, Nb 0. 016%、其余为 Fe 和不可避免的杂质。本实施例的钢板厚度为275mm。本发明的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方法如下
1)冶炼将含有各元素的钢水先经电炉冶炼，炉内钢水重IOiTlio吨，然后送入LF精 炼炉精炼并调整成分，当钢水温度达到160(TC时，转入真空脱气炉(VD炉)真空处理，真空 前加入CaSi块120kg，喂入Al线150m，真空度不大于66Pa，真空保持时间15min时破坏真 空；
2)浇铸将冶炼后的钢水进行浇铸，采用连铸生产，过热度为23°C，拉坯速率为1. Om/
6min，并确保二冷水匹配，得到铸坯；
3)电渣重熔将浇铸好的铸坯按照设定尺寸制成重熔电极于电渣炉中，重熔之前去除 铸坯表面氧化铁皮，采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2),加入AL粒，加入速率为28g/ min,选择960mm水冷结晶器进行重熔，平均熔速控制在25kg/min，采用风冷加速冷却；
4)电渣锭清理将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理时表面温度460°C；
5)加热将清理后的电渣锭及时装炉焖钢90min，采用低速烧钢，1000°C以下升温速度 控制在120°C /h，最高加热温度1240°C，然后保温450min ；
6)轧制第一阶段开轧温度为110(TC，终轧温度970°C，第一阶段单道次最大压下量 4(T50mm，轧制至钢板厚度为360mm ；第二阶段的开轧温度890°C，终轧温度850°C，单道次压 下率为8 25%，轧制后得到半成品钢板；
7)水冷经轧制后的半成品钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为710V；
8)扩氢处理将半成品钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度420°C；钢板在缓 冷坑中扩氢处理温度620°C，升降温速度48°C /h，钢板保温时间75h，钢板出炉温度不高于 300°C，钢板总在炉时间158h ；
9)正火将半成品钢板进行正火处理，正火温度910°C，保温时间1.8min/mm (每毫米钢 板)+120min,正火后水冷加速冷却。本实施例的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的性能如下Ceq为0. 42%，轧成 275mm钢板，其力学性能屈服强度360MPa，抗拉强度580MPa，延伸率A=19%，0°C冲击功AKV (纵向)202J、213J、224J，Z=65%。实施例3
本实施例的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板是由以下重量百分比的组分熔炼而成 C 0. 180%、Si 0. 330%、Mn 1. 360%、P 0. 014%、S 0. 003 %、Als 0. 045%、Nb 0. 020%、其余为 Fe和不可避免的杂质。本实施例的钢板厚度为288mm。本发明的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方法如下
1)冶炼将含有各元素的钢水先经电炉冶炼，炉内钢水重IOiTlio吨，然后送入LF精 炼炉精炼并调整成分，当钢水温度达到1650°C时，转入真空脱气炉(VD炉)真空处理，真空 前加入CaSi块110kg，喂入Al线130m，真空度不大于66Pa，真空保持时间15min时破坏真 空；
2)浇铸将冶炼后的钢水进行浇铸，采用连铸生产，过热度为30°C，拉坯速率为 1. 15m/min，并确保二冷水匹配，得到铸坯；
3)电渣重熔将浇铸好的铸坯按照设定尺寸制成重熔电极于电渣炉中，重熔之前去除 铸坯表面氧化铁皮，采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2),加入AL粒，加入速率为30g/ min，选择760mm水冷结晶器进行重熔，平均熔速控制在20kg/min，采用风冷加速冷却；
4)电渣锭清理将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理时表面温度360°C；
5)加热将清理后的电渣锭及时装炉焖钢80min，采用低速烧钢，1000°C以下升温速度 控制在110°C /h，最高加热温度1250°C，然后保温500min ；
6)轧制第一阶段开轧温度为1150°C，终轧温度980°C，第一阶段单道次最大压下量 4(T50mm，轧制至钢板厚度为370mm ；第二阶段的开轧温度860°C，终轧温度845°C，单道次压 下率为8 25%，轧制后得到半成品钢板；7)水冷经轧制后的半成品钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为720°C；
8)扩氢处理将半成品钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度460°C；钢板在缓 冷坑中扩氢处理温度640°C，升降温速度50°C /h，钢板保温时间78h，钢板出炉温度不高于 300°C，钢板总在炉时间156h ；
9)正火将半成品钢板进行正火处理，正火温度920°C，保温时间1.8min/mm (每毫米钢 板)+120min,正火后水冷加速冷却。本实施例的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的性能如下Ceq为0. 41%，轧成 288mm钢板。其力学性能屈服强度355MPa，抗拉强度540MPa，延伸率A=20%，0°C冲击功AKV (纵向)193J、208J、174J，Z=58%。实施例4
本实施例的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板是由以下重量百分比的组分熔炼而成 C 0. 17%,Si 0. 39%,Mn 1. 31%,P 0. 010%,S 0.003 %、Als 0. 039%、Nb 0. 017%、其余为 Fe 禾口 不可避免的杂质。本实施例的钢板厚度为200mm。本发明的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方法如下
1)冶炼将含有各元素的钢水先经电炉冶炼，炉内钢水重IOiTlio吨，然后送入LF精 炼炉精炼并调整成分，当钢水温度达到1580°C时，转入真空脱气炉(VD炉)真空处理，真空 前加入CaSi块100kg，喂入Al线150m，真空度不大于66Pa，真空保持时间15min时破坏真 空；
2)浇铸将冶炼后的钢水进行浇铸，采用连铸生产，过热度为15°C，拉坯速率为1.IOm/ min，并确保二冷水匹配，得到铸坯；
3)电渣重熔去除连铸坯表面氧化铁皮，将浇铸好的铸坯按照计划尺寸制成电渣炉重 熔原料，采用电渣炉进行电渣重熔，采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2),加入AL粒， 加入速率为26g/min，选择760mm水冷结晶器进行重熔，平均熔速控制在23kg/min，采用风 冷加速冷却；
4)电渣锭清理将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理时表面温度440°C；
5)加热将清理后的电渣锭及时装炉焖钢65min，采用低速烧钢，1000°C以下升温速度 控制在110°C /h，最高加热温度1240°C，然后保温400min ；
6)轧制第一阶段开轧温度为1000°C，终轧温度950°C，第一阶段单道次最大压下量 4(T50mm，轧制至钢板厚度为280mm ；第二阶段的开轧温度880°C，终轧温度820°C，单道次压 下率为8 25%，轧制后得到半成品钢板；
7)水冷经轧制后的半成品钢板通过ACC进行快速冷却，返红温度为690°C；
8)扩氢处理将半成品钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度460°C；钢板在缓 冷坑中扩氢处理温度620°C，升降温速度46°C /h，钢板保温时间76h，钢板出炉温度不高于 300°C，钢板总在炉时间152h ；
9)正火将半成品钢板进行正火处理，正火温度900°C，保温时间1.8min/mm (每毫米钢 板)+120min,正火后水冷加速冷却。本实施例的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的性能如下Ceq为0. 39%，轧成 200mm钢板，其力学性能屈服强度330MPa，抗拉强度520MPa，延伸率A=23%，0°C冲击功AKV (纵向)207J、223J、231J，Z=45%。
对上述实施例1 4中的钢板进行可焊性试验，常规焊接热输入常温下施焊，热 影响区及靠近热影响区部位硬度低于220HV (维氏硬度);该钢材在选用的焊材匹配时，常温 下焊接钢板均不需预热，不产生焊接裂纹，且焊接后不需要进行热处理。
权利要求
一种大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板，其特征在于所述的钢板由以下重量百分含量的组分熔炼而成C 0.160~0.190%，Si≤0.450%，Mn 1.300~1.500%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als 0.020~0.050%，Nb 0.015~0.025%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1或2中任一项所述的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板，其特征在 于所述钢板的厚度为18(T288mm。
3.—种如权利要求1或2中任一项所述的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方 法，其特征在于所述钢板的厚度为18(T288mm，该生产方法包括以下步骤1)冶炼将含有各元素的钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼并调整成分，当钢水温度达到158(T165(TC时，转入VD炉中真空处理，其真空度不 小于66Pa，真空保持时间彡15min时破坏真空；2)浇铸将冶炼后的钢水进行浇铸，得到铸坯；3)电渣重熔将浇铸好的铸坯制成重熔电极，采用电渣炉进行电渣重熔，重熔前需去除 铸坯表面氧化铁皮，重熔时加入Al粒，电渣重熔后得到电渣锭；4)电渣锭清理将重熔后的电渣锭热送轧钢，带温清理，清理温度不低于150°C，清理 后及时装炉或堆垛缓冷处理；5)加热将清理后的电渣锭入炉焖钢6(T90min，采用低速烧钢，加热速度1000°C 以下，升温速度10(T12(TC /h，当温度升至最高加热温度123(T125(TC后，再保温 300 500min ；6)轧制将加热后的电渣锭进行轧制，第一阶段为奥氏体再结晶阶段，轧制温度为 95(Tl 150°C，单道次最大压下量4(T50mm，轧制至厚于最终钢板厚度SiTlOOmm ；第二阶段为 奥氏体非再结晶阶段，轧制温度82(T90(TC，轧制至目标厚度，得到半成品钢板；7)水冷经轧制后的半成品钢板进行快速冷却，返红温度为68(T72(TC；8)扩氢处理将半成品钢板吊入缓冷坑进行扩氢处理，钢板表面温度不低于400°C，钢 板在缓冷坑中扩氢处理温度62(T64(TC，确保升降温速度不大于50°C /h，钢板保温时间不 低于72h，钢板出炉温度不高于300°C ；9)正火对扩氢后的半成品钢板进行正火，正火温度90(T92(TC，保温时间l.Smin/ mm+120min,正火后水冷加速冷却。
4.根据权利要求3所述的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方法，其特征在 于步骤1)所述真空处理之前加入Al线和CaSi块。
5.根据权利要求3所述的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方法，其特征在 于步骤2)所述的浇铸采用连铸生产，过热度为15 30°C，拉坯速率为l.(Tl.25 m/min。
6.根据权利要求3所述的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方法，其特征在 于步骤3)所述电渣重熔中，采用五元渣系(CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2)进行电渣重熔，平均 熔速控制在2(T25kg/min，加入Al粒的速度为25 30g/min，采用风冷加速冷却，电渣炉的结 晶器包括640mm、760mm、960mm三种断面规格。
7.根据权利要求3所述的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方法，其特征在 于步骤6)所述轧制中，第一阶段的开轧温度100(Tll5(rC，终轧温度95(T980°C，第二阶段 的开轧温度86(T90(TC，终轧温度82(T850°C。
8.根据权利要求3所述的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方法，其特征在于步骤6)所述第二阶段轧制中单道次的压下率为纩25%。
9.根据权利要求3所述的大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板的生产方法，其特征在 于步骤8)所述扩氢处理中，钢板总在炉时间不低于150h。
全文摘要
本发明公开了一种大型球磨机用大厚度以轧代铸钢板及其生产方法，该钢板由以下重量百分比的组分熔炼而成C0.160~0.190%，Si≤0.450%，Mn1.300~1.500%，P≤0.015%，S≤0.005%，Als0.020~0.050%，Nb0.015~0.025%，其余为Fe和不可避免的杂质。钢水经电炉冶炼、LF精炼炉精炼、真空脱气炉真空处理、浇铸、电渣重熔、加热、轧制成材、冷却后扩氢处理及正火等工艺，制得成品厚钢板。本发明具有以下优点1)强韧性匹配良好，屈服强度Re≥265MPa，Rm430~600MPa，0℃纵向冲击功≥34J，A≥17%；2)抗层状撕裂性能好，Z≥35%；3)本发明的钢质更纯净，P≤0.015%，S≤0.005%；4)内部质量更致密，可以满足A578C级探伤标准的要求；5)钢板最大厚度可达到288mm。
文档编号C21D1/74GK101956130SQ201010290560
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者何广霞, 侯彩霞, 刘丹, 刘利香, 吕建会, 李红文, 桑德广, 王全胜, 王飞, 赵文忠, 韦明 申请人:舞阳钢铁有限责任公司;河北钢铁集团有限公司