兼具高硬度高韧性的nm500耐磨钢板及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及中厚板技术领域，具体地说，涉及一种兼具高硬度高韧性的匪500耐 磨钢板及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 低合金高强度耐磨钢广泛应用于各类工程机械，主要用于煤矿刮板机、矿山机械 等。国内的耐磨钢起步较晚，已经国产化并大量应用的最高等级为NM450,高性能耐磨钢仍 需要进口。由于耐磨钢服役工况恶劣，为了保证耐磨钢使用性能优良，需要耐磨钢具有稳 定、良好的硬度和低温韧性等。
[0003] 专利申请号为201310181136. 2的名称为一种HB500级热连乳高强耐磨钢及其生 产方法的专利技术采用较低的合金设计，但是不含Ni等元素，使得钢板低温冲击吸收功较 低，另一方面该专利是基于热连乳，不适合于宽厚板线。
[0004] 专利申请号为201210523100. 3的名称为一种匪500高强度耐磨钢板及其热处理 工艺的专利文件采用较低合金成本生产了匪500,但钢中不含Ni使得钢板韧性较差，且P、 S夹杂物含量高，也影响了钢板性能的稳定性。
[0005] 专利申请号为201210495281. 3,名称为一种低合金超高强度工程机械用耐磨钢及 其制备方法的专利申请文件公开了一种布氏硬度HBW大于450的耐磨钢，但钢中Cr含量较 高，下限为1. 〇%，且钢中Si含量较高，会影响到钢板的表面质量。
【发明内容】
[0006] 本发明所解决的技术问题是提供一种兼具高硬度高韧性的匪500耐磨钢板，本专 利通过采用通过低碳当量设计，适度添加提高淬透性元素和提高韧性的元素，严格控制Si 含量在较低水平，同时严格控制Mn含量减轻带状组织，生产的匪500钢板兼具高硬度和高 韧性。
[0007] 技术方案如下：
[0008] -种兼具高硬度高韧性的匪500耐磨钢板，其板坯的化学成分按照重量百分比 计，包括：C 0· 25-0. 30%、Si 0· 10-0. 30%、Mn 0· 10-0. 60%、P 彡 0· 015%，S 彡 0· 005%、 Als 0.020-0. 035%、Ti 0.010-0. 020%、Cr 0.5-1. 0%、Mo 0.2-0. 5%、Ni 0.3-0. 5%，余 量为Fe和不可避免的杂质。
[0009] 本发明所解决的另一个技术问题是提供一种兼具高硬度高韧性的匪500耐磨钢 板的生产方法，本发明采用合理的热处理工艺，大大提升了匪500耐磨钢板的综合性能。
[0010] 技术方案如下：
[0011] 一种兼具高硬度高韧性的匪500耐磨钢板的生产方法，热处理包括淬火和回 火，淬火温度为880-910 °C，淬火保温时间为15-25分钟，回火温度为220-290 °C，回火 保温时间为25-40分钟；其板坯的化学成分按照重量百分比计，包括：C 0. 25-0. 30%、 Si 0.10-0. 30%、Mn 0.10-0. 60%、P 彡 0.015%，S 彡 0.005%、Als 0.020-0. 035%、Ti 0.010-0. 020%、Cr (λ 5-LO%、Mo (λ 2-0. 5%、Ni (λ 3-0. 5%，余量为 Fe 和不可避免的杂 质。
[0012] 进一步：还包括冶炼和连铸的步骤，冶炼过程中，铁水经过预处理进行深脱硫，然 后进行转炉冶炼；铁水和废钢总装入量为230± 15吨/炉，其中废钢加入量为30~60吨， 铁水温度为1250~1350°C ;采用单渣工艺冶炼，采用硅铝铁、低碳锰铁和硅铁脱氧合金化， 锰回收率为95 %，铝线收得率为55~70 %，转炉出钢温度控制在1620-1660°C，出钢过程 钢包进行底吹氩操作；钢水经转炉冶炼后进行LF炉外精炼，对钢水配Si、Mn、Nb、Ti、Cr、 Mo、Ni合金；RH工序进行真空脱气，真空脱气的真空度为0. 20~0. 30KPa，深真空时间> 15min，钢中各类夹杂物不高于I. 0级，总夹杂物不高于3. 0级；连铸过程中，控制钢水过热 度15-50°C，连铸机为直弧形连铸机，使用低碳高锰合金钢保护渣，中包使用碱性空心颗粒 无碳覆盖剂，保持恒速浇注，浇注速度控制在〇. 8-1. 2m/min ;铸坯低倍检验结果满足C类中 心偏析彡3. 0级、中间裂纹彡1. 5级、中心疏松彡I. 0级。
[0013] 进一步：还包括板坯再加热、除鳞、粗乳、精乳和热矫直的步骤，其中，板坯再加 热温度为1220-1260°C，再加热过程包括加热段和均热段，板坯再加热的总再加热时间为 250-350分钟，加热时板坯移动速度为10-20分钟/厘米，其中均热段时间为30-60分钟； 除鳞压力为小于25MPa ;粗乳的开乳温度为1200-1240°C，至少有2道次压下率大于20%， 中间坯的厚度为成品板坯的厚度的3. 0倍，粗乳阶段开乳第一道次、转钢后第一道次采取 机架除鳞设备进行除鳞；精乳的开乳温度为890-930°C，终乳温度为840-860°C ;热矫直矫 直温度为400-1000 °C。
[0014] 进一步：成品钢板厚度规格6mm-20mm〇
[0015] 与现有技术相比，本发明技术效果包括：
[0016] 1、本专利通过采用通过低碳当量设计，适度添加提高淬透性元素和提高韧性的元 素，严格控制Si含量在较低水平，同时严格控制Mn含量减轻带状组织，生产的匪500钢板 兼具高硬度和高韧性。钢中含有极少量的Mn，可以保证钢板厚度方向组织性能均匀。
[0017] 2、本发明中，钢板化学成分采用低碳当量设计，可以保证钢板具有良好的焊接性 能和冷成型性能；
[0018] 3、本发明钢板兼具高硬度和高韧性。
[0019] 本发明采用合理的热处理工艺，大大提升了匪500耐磨钢板的综合性能。经实 际生产并检验，其力学性能优异，各实施例的钢板的抗拉强度大于1600MPa，延伸率不小于 8. 0%，布氏硬度不低于480HBW，-40°C低温冲击韧性大于40J。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例2回火态的金相图。
【具体实施方式】
[0021] 下面参考附图和优选实施例，对本发明技术方案作详细说明。
[0022] 兼具高硬度高韧性的匪500耐磨钢板的方法，工艺步骤包括：冶炼一连铸一板坯 再加热一除鱗一粗乳一精乳一热矫直一剪切一泮火一回火一取样、检验一成品入库。
[0023] 步骤1 :冶炼；
[0024] 铁水需经过预处理进行深脱硫，然后进行转炉冶炼。铁水和废钢总装入量为 230±15吨/炉，其中废钢加入量为30~60吨，铁水温度为1250~1350°C。
[0025] 采用单渣工艺冶炼，采用硅铝铁、低碳锰铁和硅铁脱氧合金化，锰回收率按95% 计算，铝线收得率按55~70 %计算，出钢挡渣，保证一次拉碳成功，转炉出钢温度控制在 1620-1660°C。出钢过程钢包要进行底吹氩操作。
[0026] 钢水经转炉冶炼后进行LF炉（钢包精炼炉）外精炼，本工序要求转炉出钢后，钢 包内钢水温度大于1500°C，该阶段对钢水配Si、Mn、Nb、Ti、Cr、Mo、Ni等合金，确保合金命中 目标，金属锰铁收得率按99 %计算，铌铁收得率按100 %计算，硅增加0. 01 %硅铁加入量不 小于25kg，铬增加0. 01 %铬铁加入量不小于30kg，钼增加0. 01 %钼铁加入量不小于40kg， 钛铁收得率较低，且极易氧化，在处理后期加入，根据钢水量、钛铁品位来调整合金加入量。
[0027] RH(全称为RH真空循环脱气精炼法）工序主要进行真空脱气，在保证钢水温度 稳定的前提下大幅降低氢、氧、氮等气体含量，减小有害气体对钢水纯净度的不利影响，RH 处理阶段原则上不加或少加合金。真空脱气的真空度为〇. 20~0. 30KPa，深真空时间> 15min。要求钢中各类夹杂物不高于I. 0级，总夹杂物不高于3. 0级。
[0028] 步骤2 :连铸；
[0029] 冶炼成功的钢水送到铸机进行连