本发明涉及耐磨钢板制备技术领域，具体涉及一种350-380hbw硬度级别厚规格高韧性耐磨钢板及制备方法。
背景技术：
耐磨钢板是煤矿机械、工程机械、港口机械、矿山设备、自卸矿车等装备制造的关键材料。近年来，设备大型化和重型化特征日益凸显，服役环境日益苛刻，对钢板使用性能要求逐年提高。现行的低合金耐磨钢在生产中通常冲击韧性较低且不稳定，从而导致复杂多样的冲击条件下钢板耐磨性差，易断裂失效的问题。因此，对于一些大型机械用耐磨钢板，设计部门均提出了耐磨钢板在保证硬度使用要求的同时，对钢板的厚度和低温韧性作出了明确规定。
目前，低合金耐磨钢的生产通常采用连铸坯加热→轧制成目标厚度和宽度→离线加热淬火热处理→回火热处理的工艺流程，所得到的显微组织为回火马氏体组织。这种马氏体组织可以保证钢板具有良好的硬度和耐磨性，但是对低温韧性十分不利。当钢板的厚度增加至60mm以上时，钢板的低温韧性更是迅速恶化，冲击韧性在20j以下。这种高硬度、低韧性的低合金耐磨钢板很难适应目前复杂工况的使用要求，由其制造成的设备在运行过程中存在巨大的安全隐患。
技术实现要素：
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种350-380hbw硬度级别厚规格高韧性耐磨钢板及制备方法，本制备方法可对厚度为250-300mm的连铸坯轧制生产厚度为60-100mm的耐磨钢板，工艺简单，轧制后无需在线冷却；通过本方法制备的钢板厚度规格大，-40℃低温冲击韧性高、力学性能稳定，十分适合用于制造大型机械设备耐磨部件。
第一方面，本发明提供一种350-380hbw硬度级别厚规格高韧性耐磨钢板，所述钢板包含以下重量百分比的化学成分，
c：0.15％-0.19％、si：0.20％-0.60％、mn：1.10％-1.50％、nb：0.01％-0.05％、ni：0％-0.80％、cr：0.30％-0.50％、mo：0.30％-0.50％、v：0.015％-0.030％、p≤0.015％、s≤0.002％、alt：0.050％-0.070％，其余为fe和微量杂质。
进一步的，所述钢板厚度为60-100mm。
进一步的，所述钢板厚度为60-80mm，钢板包含以下重量百分比的化学成分，
c：0.17％-0.19％、si：0.40％-0.60％、mn：1.10％-1.30％、nb：0.01％-0.03％、cr：0.30％-0.40％、mo：0.30％-0.40％、v：0.015％-0.020％、p≤0.015％、s≤0.002％、alt：0.05％-0.06％，其余为fe和微量杂质。
进一步的，所述钢板厚度为60-80mm，mn、cr、mo、nb、v元素为复合添加。
进一步的，所述钢板厚度为80<-100mm，钢板包含以下重量百分比的化学成分，
c：0.15％-<0.17％、si：0.20％-<0.40％、mn：1.30％<-1.50％、nb：0.03％<-0.05％、ni：0.60％<-0.80％、cr：0.40％<-0.50％、mo：0.40％<-0.50％、v：0.020％<-0.030％，p≤0.015％、s≤0.002％、alt：0.060％<-0.070％，其余为fe和微量杂质。
其中，80<-100mm表示钢板的厚度大于80mm同时小于等于100mm的情况。
进一步的，所述钢板厚度为80<-100mm，ni、mn、cr、mo、nb、v元素为复合添加。
进一步的，所述钢板表面的布氏硬度为350-380，1/4钢板厚度处的-40℃冲击功≥60j。
其中，耐磨钢板中各种元素的作用如下：
c：c是钢中的最主要合金元素，对钢板强度、硬度、韧性及其淬透性影响较大，较高的c含量会增加钢的强度、硬度和淬透性，但会对韧性产生恶化作用。因此，本发明中，c含量控制在0.15％-0.19％。
si：si在钢中溶于铁素体和奥氏体中，能显著提高钢的强度和硬度。然而，si太高时，容易产生回火脆性，降低钢的韧性。因此，本发明si含量应控制在0.20％-0.60％的范围内。
mn：mn能够增加钢的韧性、强度、硬度以及提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能。本发明的mn含量控制在1.10％-1.50％范围内。
p、s：p和s是钢中的有害元素，可影响钢的脆性。s在钢中可与锰形成塑性夹杂物mns，对钢板的横向塑性和韧性具有较大影响；同时p也严重影响钢板的塑性和韧性。对于本发明而言，p和s的含量越低越好，但是在实际生产过程中，p和s均不可避免，因此，本发明中的p含量控制在0.015％以下、s含量控制在0.002％以下。
mo：mo可以提高钢的回火稳定性、淬透性，防止回火脆性，为了进一步提高钢的强度和耐磨性，本发明mo含量控制在0.30％-0.50％。
cr、ni：ni元素是提高钢的低温韧性的最主要合金元素。cr、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。本发明中将ni含量控制在0.50％-0.80％、cr含量控制在0.30％-0.50％
al：al是最强烈的脱氧剂之一，可以有效去除钢中的o。另外，al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。考虑到本发明涉及钢板的厚度规格较大和韧性要求较高，将al含量控制在0.050％～0.070％的范围内。
第二方面，本发明提供一种350-380hbw硬度级别厚规格高韧性耐磨钢板的制备方法，方法包括以下步骤：
步骤(a)冶炼：铁水经过kr预处理、顶底复吹转炉冶炼、lf钢包炉精炼、rh真空脱气精炼及板坯连铸机制得连铸坯；
步骤(b)连铸坯加热：连铸坯采用带温度装炉加热，装炉前连铸坯的温度为100-300℃，连铸坯加热温度控制在1200-1220℃；
步骤(c)成型轧制：对加热的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，奥氏体再结晶区的末道次终轧温度≥1050℃，奥氏体未再结晶区开轧温度为965-990℃，连铸坯厚度与成品钢板厚度之间的比值≥3；
步骤(d)钢板缓冷：钢板轧制成形后快速进行堆垛缓冷，开始缓冷温度≥500℃，缓冷时间≥36小时；
步骤(e)离线淬火：将缓冷后的钢板离线加热至900-920℃完全奥氏体化，淬火保温时间为20-25min，后经淬火机进行淬火至室温；
步骤(f)回火热处理：进行280-400℃回火热处理，回火保温时间为30-40min。
进一步的，当钢板厚度为60-80mm时，钢板的制备方法包括以下步骤：
步骤(a)冶炼：铁水经过kr预处理、顶底复吹转炉冶炼、lf钢包炉精炼、rh真空脱气精炼及板坯连铸机连铸坯；
步骤(b)连铸坯加热：连铸坯采用带温度装炉加热，装炉前连铸坯的温度为100-300℃，连铸坯加热温度控制在1200-1220℃；
步骤(c)成型轧制：对加热的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，奥氏体再结晶区的末道次终轧温度≥1050℃，奥氏体未再结晶区开轧温度为975-990℃，连铸坯厚度与成品钢板厚度之间的比值≥3；
步骤(d)钢板缓冷：轧制后钢板堆垛缓冷开始温度≥500℃，缓冷时间≥36小时；
步骤(e)离线淬火：将缓冷后的钢板离线加热至900-910℃完全奥氏体化，保温20-25min后水淬至室温；
步骤(f)回火热处理：进行320-400℃回火热处理，回火保温时间为30-40min。
进一步的，当钢板厚度为80<-100mm时，钢板的制备方法包括以下步骤：
步骤(a)冶炼：铁水经过kr预处理、顶底复吹转炉冶炼、lf钢包炉精炼、rh真空脱气精炼及板坯连铸机制得连铸坯；
步骤(b)连铸坯加热：连铸坯采用带温度装炉加热，装炉前连铸坯的温度为100-300℃，连铸坯加热温度控制在1200-1220℃；
步骤(c)成型轧制：对加热的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，奥氏体再结晶区的末道次终轧温度≥1050℃，奥氏体未再结晶区开轧温度为965-<975℃，连铸坯厚度与成品钢板厚度之间的比值≥3；
步骤(d)钢板缓冷：轧制后钢板堆垛缓冷开始温度≥550℃，缓冷时间≥48小时；
步骤(e)离线淬火：将缓冷后的钢板离线加热至910<-920℃完全奥氏体化，保温20-25min后水淬至室温；
步骤(f)回火热处理：进行280-<320℃回火热处理，回火保温时间为30-40min。
本发明的有益效果在于，
本发明提供了一种350-380hbw硬度级别厚规格高韧性耐磨钢板及制备方法，
本制备方法可对厚度为250-300mm的连铸坯进行加工，且对成品钢板的限制条件小，可生产60-100mm厚规格耐低温高韧性耐磨钢；钢板在轧制成型后，不需要在线加速冷却以及轧制后及时的高温度长时间堆垛缓冷，降低了钢板内部的组织应力和热应力，降低了厚规格耐磨钢在火焰切割过程中的开裂的风险。
通过本制备方法制得的60-100mm厚度的钢板力学性能优异，1/4厚度处-40℃低温冲击韧性在60j以上，钢板表面硬度为350-380hbw，厚度方向硬度均匀性较好，钢板内部硬度不低于表面硬度的80％，十分适合用于制造大型机械设备耐磨部件。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例160mm厚的耐低温高韧性耐磨钢板
耐磨钢板的化学成分重量百分比含量为c：0.18％、si：0.45％、mn：1.22％、nb：0.024％、cr：0.33％、mo：0.35％、v：0.018％、p：0.012％、s：0.001％、alt：0.055％，其余为fe和微量杂质，其中mn、cr、mo、nb、v元素为复合添加，耐磨铁板的厚度为60mm；
耐磨钢板的制备方法如下：
步骤(a)冶炼：铁水经过kr预处理、顶底复吹转炉冶炼、lf钢包炉精炼、rh真空脱气精炼及板坯连铸机制得断面尺寸为250mm(厚度)×2200mm(宽度)的连铸坯；
步骤(b)连铸坯加热：连铸坯采用带温度装炉加热，装炉前连铸坯的温度为180℃，连铸坯加热温度为1205℃；
步骤(c)成型轧制：采用4300mm双机架轧制成钢板，对加热的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，奥氏体再结晶区的末道次终轧温度为1100℃，奥氏体未再结晶区开轧温度为988℃，奥氏体未再结晶区开轧厚度为180mm，连铸坯厚度与成品钢板厚度之间的比值＝4.17；
步骤(d)钢板缓冷：轧制后钢板堆垛缓冷开始温度为506℃，缓冷时间为36小时；
步骤(e)离线淬火：将缓冷后的钢板离线加热为910℃，保温时间为20min，水淬至室温；
步骤(f)回火热处理：进行387℃回火热处理，回火保温时间为40min。
通过上述工艺得到的60mm厚度耐磨钢板表面布氏硬度为375hbw，钢板内部硬度为311-322hbw，1/4钢板厚度处的-40℃低温冲击功为70j。
实施例270mm厚耐低温高韧性耐磨钢板
耐磨钢板的化学成分重量百分比含量为c：0.18％、si：0.45％、mn：1.27％、nb：0.024％、cr：0.31％、mo：0.32％、v：0.017％、p：0.010％、s：0.002％、alt：0.057％，其余为fe和微量杂质，其中mn、cr、mo、nb、v元素为复合添加，耐磨铁板的厚度为70mm；
耐磨钢板的制备方法如下：
步骤(a)冶炼：铁水经过kr预处理、顶底复吹转炉冶炼、lf钢包炉精炼、rh真空脱气精炼及板坯连铸机制得断面尺寸为250mm(厚度)×2200mm(宽度)的连铸坯；
步骤(b)连铸坯加热：连铸坯采用带温度装炉加热，装炉前连铸坯的温度为192℃，连铸坯加热温度为1210℃；
步骤(c)成型轧制：采用4300mm双机架轧制成钢板，对加热的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，奥氏体再结晶区的末道次终轧温度为1150℃，奥氏体未再结晶区开轧温度为980℃，奥氏体未再结晶区开轧厚度为161mm，连铸坯厚度与成品钢板厚度之间的比值＝3.57；
步骤(d)钢板缓冷：轧制后钢板堆垛缓冷开始温度为525℃，缓冷时间为42.5小时；
步骤(e)离线淬火：将缓冷后的钢板离线加热为905℃，保温时间为24min，水淬至室温；
步骤(f)回火热处理：进行366℃回火热处理，回火保温时间为36min。
通过上述工艺得到的70mm厚度耐磨钢板表面布氏硬度为369hbw，钢板内部硬度为310-320hbw，1/4钢板厚度处的-40℃低温冲击功为63j。
实施例380mm厚耐低温高韧性耐磨钢板
耐磨钢板的化学成分重量百分比含量为c：0.18％、si：0.42％、mn：1.25％、nb：0.021％、cr：0.34％、mo：0.36％、v：0.015％、p：0.009％、s：0.001％、alt：0.052％，其余为fe和微量杂质，其中mn、cr、mo、nb、v元素为复合添加，耐磨铁板的厚度为80mm；
耐磨钢板的制备方法如下：
步骤(a)冶炼：铁水经过kr预处理、顶底复吹转炉冶炼、lf钢包炉精炼、rh真空脱气精炼及板坯连铸机制得断面尺寸为300mm(厚度)×2200mm(宽度)的连铸坯；
步骤(b)连铸坯加热：连铸坯采用带温度装炉加热，装炉前连铸坯的温度为167℃，连铸坯加热温度为1209℃；
步骤(c)成型轧制：采用4300mm双机架轧制成钢板，对加热的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，奥氏体再结晶区的末道次终轧温度为1070℃，奥氏体未再结晶区开轧温度为978℃，奥氏体未再结晶区开轧厚度为168mm，连铸坯厚度与成品钢板厚度之间的比值＝3.75；
步骤(d)钢板缓冷：轧制后钢板堆垛缓冷开始温度为551℃，缓冷时间为48小时；
步骤(e)离线淬火：将缓冷后的钢板离线加热为910℃，保温时间为25min，水淬至室温；
步骤(f)回火热处理：进行333℃回火热处理，回火保温时间为38min。
通过上述工艺得到的80mm厚度耐磨钢板表面布氏硬度为377hbw，钢板内部硬度为315-330hbw，1/4钢板厚度处的-40℃低温冲击功为69j。
实施例490mm厚耐低温高韧性耐磨钢板
耐磨钢板的化学成分重量百分比含量为：c：0.16％、si：0.32％、mn：1.35％、nb：0.033％、ni：0.63％、cr：0.44％、mo：0.46％、v：0.025％、p：0.007％、s：0.001％、alt：0.065％，其余为fe和微量杂质，其中ni、mn、cr、mo、nb、v元素为复合添加，耐磨铁板的厚度为90mm；
耐磨钢板的制备方法如下：
步骤(a)冶炼：铁水经过kr预处理、顶底复吹转炉冶炼、lf钢包炉精炼、rh真空脱气精炼及板坯连铸机制得断面尺寸为300mm(厚度)×2200mm(宽度)的连铸坯；
步骤(b)连铸坯加热：连铸坯采用带温度装炉加热，装炉前连铸坯的温度为280℃，连铸坯加热温度为1215℃；
步骤(c)成型轧制：采用4300mm双机架轧制成钢板，对加热的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，奥氏体再结晶区的末道次终轧温度为1075℃，奥氏体未再结晶区开轧温度为972℃，奥氏体未再结晶区开轧厚度为168mm，连铸坯厚度与成品钢板厚度之间的比值＝3.33；
步骤(d)钢板缓冷：轧制后钢板堆垛缓冷开始温度为555℃，缓冷时间为48小时；
步骤(e)离线淬火：将缓冷后的钢板离线加热为913℃，保温时间为25min，水淬至室温；
步骤(f)回火热处理：进行299℃回火热处理，回火保温时间为38min。
通过上述工艺得到的90mm厚度耐磨钢板表面布氏硬度为360hbw，钢板内部硬度为311-321hbw，1/4钢板厚度处的-40℃低温冲击功为65j。
实施例5100mm厚耐低温高韧性耐磨钢板
耐磨钢板的化学成分重量百分比含量为：c：0.15％、si：0.31％、mn：1.45％、nb：0.037％、ni：0.75％、cr：0.48％、mo：0.43％、v：0.026％、p：0.007％、s：0.002％、alt：0.06％，其余为fe和微量杂质，其中ni、mn、cr、mo、nb、v元素为复合添加，耐磨铁板的厚度为100mm；
耐磨钢板的制备方法如下：
步骤(a)冶炼：铁水经过kr预处理、顶底复吹转炉冶炼、lf钢包炉精炼、rh真空脱气精炼及板坯连铸机制得断面尺寸为300mm(厚度)×2200mm(宽度)的连铸坯；
步骤(b)连铸坯加热：连铸坯采用带温度装炉加热，装炉前连铸坯的温度为275℃，连铸坯加热温度为1216℃；
步骤(c)成型轧制：采用4300mm双机架轧制成钢板，对加热的连铸坯进行奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，奥氏体再结晶区的末道次终轧温度为1113℃，奥氏体未再结晶区开轧温度为966℃，奥氏体未再结晶区开轧厚度为150mm，连铸坯厚度与成品钢板厚度之间的比值＝3；
步骤(d)钢板缓冷：轧制后钢板堆垛缓冷开始温度为565℃，缓冷时间为60小时；
步骤(e)离线淬火：将缓冷后的钢板离线加热为920℃，保温时间为23min，水淬至室温；
步骤(f)回火热处理：进行310℃回火热处理，回火保温时间为40min。
通过上述工艺得到的100mm厚度耐磨钢板表面布氏硬度为355hbw，钢板内部硬度为305-314hbw，1/4钢板厚度处的-40℃低温冲击功为73j。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。