一种高强度高耐磨NM600钢板及其生产方法与流程

本发明涉及宽厚板生产领域，具体涉及一种高强度高耐磨nm600钢板及其生产方法。

背景技术：

磨损是工件失效的主要形式之一，磨损造成了能源和原材料的大量消耗，根据不完全统计，能源的1/3到1/2消耗与摩擦与磨损，机械装备及其零件的磨损造成的经济损失占国民经济总产值6％左右。在煤炭、冶金、矿山、建材、电力、铁路和军事等各个领域都涉及到大量的耐磨问题。高强度高耐磨性耐磨钢板主要用于大型挖掘机、装载机、旋挖钻机的铲斗主刃板、钻头等耐磨结构件，如挖掘机箱斗、磨机衬板、破碎机颚板、车厢板、履带板、料仓板和铁路道岔等。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明人经过反复理论计算、并不断试验摸索，获得了一种高强度高耐磨nm600钢板及其生产方法，从而完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种高强度高耐磨nm600钢板，该钢种具有强烈的形变诱导硬化特性，在使用过程中表层发生细晶强化、相变强化与强度急剧提高，形成一种表层耐磨、内部高韧的梯度耐磨材料，可适用于各类冲击、疲劳、磨粒磨损工况，在刮板输送机中板、转载机中板、溜槽板、料仓衬板、磨机衬板和重在卡车车厢板等矿山机械领域应用。

本发明的另一目的在于提供一种高强度高耐磨nm600钢板的生产方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高强度高耐磨nm600钢板，该钢板厚度为12mm以上，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：c≤0.8-1.2、si≤0.70、mn≤7.0-8.5、p≤0.025、s≤0.010、cr≤2.0-5.0、ni≤1.5、mo≤0.2-2.5、b≤0.004，其它为fe和残留元素。

本发明采用的上述技术方案，利用高碳、高锰能提高nm600的强度，降低nm600的临界点，提高其淬透性能，稳定并扩大奥氏体γ相区。钒增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应增加回火稳定性和耐磨性，从而保证了高温耐磨钢的使用性能；铬碳化物使钢具有较高的耐磨性及较高强度、硬度、屈服点。cr与mo结合，能使淬火钢中的残余奥氏体增加，而有助于获得需要弥散的碳化物相。硼可以显著增加nm600的淬透性，将奥氏体过冷过程中珠光体的转变推迟。

一种高强度高耐磨nm600钢板的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

1)吹氩处理：经过kr铁水预处理和转炉冶炼后，开始进行吹氩处理，铝线一次性加入，加入量按照2.0m/t钢；

2)lf精炼：lf精炼环节铝线加入量按照≤5.0m/t钢进行；

3)vd精炼：vd保压时间按照≥18min控制，要求在67pa的真空度下，保压过程钢水翻腾效果良好，vd破空后要求必须定氢，氢值h＜1.2ppm；

4)浇铸：浇铸温度按照1560-1565℃进行控制；

5)加热：根据钢板化学成分及奥氏体加热长大特点，钢坯加热温度为1220-1240℃，加热时间11min/cm，适当延长钢坯均热时间，保证钢坯均热时间大于30min；

6)轧制：采用tmcp轧制工艺，开轧温度控制在1050～1100℃，第一阶段采用″高温、低速、大压下″工艺，充分破碎奥氏体晶粒，使得轧制力渗透到铸坯中心，通过奥氏体再结晶区的反复再结晶细化奥氏体晶粒，总压下率大于60％，中间坯厚度控制在成品厚度的2.5～3.5倍，在900℃以下奥氏体未再结晶区进行精轧，精轧道次压下率≥12％，终轧温度控制在840℃以下；

7)热处理：热处理先采用辊底式热处理炉加热，加热时

炉底辊速度＝炉子有效长度m/钢板在炉时间min

＝(cmd07-cmd01-钢板长度)/钢板在炉时间(m/min)

＝(cmd07-cmd01-钢板长度)/(加热速率x板厚+保温时间)

按钢板在炉温度930℃，在炉时间2.0min/mm进行加热；

后采用辊压式淬火机进行热处理，工作时，制得本发明，其中

v辊速：工艺设计辊速，m/min；

l：淬火线高压段长度，m；

冷却温度差(即t出-t终)，℃；

t出：出钢温度，℃；

t终：终冷温度，℃；

v设计：淬火机冷却速度，℃/s。

本发明在v辊速≤17.28m/min的最大冷却能力情况下，能够保证钢板淬透，为确保钢板充分淬透及考虑到理论与实践的安全系数，实际执行设计辊速v辊速≤10m/min，经过50-250℃回火最终使钢板表面硬度在570-650hb，满足标准要求。

本发明中的钢板为形变诱导硬化型耐磨钢，该钢种经淬火+回火后组织中有奥氏体组织，并处于亚稳状态，一旦材料表面收到外界挤压、冲击、摩擦，表层的奥氏体组织立即向形变马氏体转变，从而实现表层快速硬化，耐磨性能急剧提高，经磨损试验后表层距磨损表面50um处(亚表层)的显微硬度平均为570-650hb。

附图说明

下面结合附图及实施例，对本发明的特征作进一步描述。

图1是本发明实施例中eh550厚板的显微组织。

图2是销盘磨损检测示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的技术特征作进一步描述。

本发明的实施例是生产一种高强度高耐磨nm600钢板，该钢板厚度为12mm以上，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：c≤0.8-1.2、si≤0.70、mn≤7.0-8.5、p≤0.025、s≤0.010、cr≤2.0-5.0、ni≤1.5、mo≤0.2-2.5、b≤0.004，其它为fe和残留元素。

本发明的实施例利用高碳、高锰能提高nm600的强度，降低nm600的临界点，提高其淬透性能，稳定并扩大奥氏体γ相区。钒增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应增加回火稳定性和耐磨性，从而保证了高温耐磨钢的使用性能；铬碳化物使钢具有较高的耐磨性及较高强度、硬度、屈服点。cr与mo结合，能使淬火钢中的残余奥氏体增加，而有助于获得需要弥散的碳化物相。硼可以显著增加nm600的淬透性，将奥氏体过冷过程中珠光体的转变推迟。

上述实施例通过以下步骤来实现：

1)吹氩处理：经过kr铁水预处理和转炉冶炼后，开始进行吹氩处理，铝线一次性加入，加入量按照2.0m/t钢；

2)lf精炼：lf精炼环节铝线加入量按照≤5.0m/t钢进行；

3)vd精炼：vd保压时间按照≥18min控制，要求在67pa的真空度下，保压过程钢水翻腾效果良好，vd破空后要求必须定氢，氢值h＜1.2ppm；

4)浇铸：浇铸温度按照1560-1565℃进行控制；

5)加热：根据钢板化学成分及奥氏体加热长大特点，钢坯加热温度为1220-1240℃，加热时间11min/cm，适当延长钢坯均热时间，保证钢坯均热时间大于30min；

6)轧制：采用tmcp轧制工艺，开轧温度控制在1050～1100℃，第一阶段采用″高温、低速、大压下″工艺，充分破碎奥氏体晶粒，使得轧制力渗透到铸坯中心，通过奥氏体再结晶区的反复再结晶细化奥氏体晶粒，总压下率大于60％，中间坯厚度控制在成品厚度的2.5～3.5倍，在900℃以下奥氏体未再结晶区进行精轧，精轧道次压下率≥12％，终轧温度控制在840℃以下；

7)热处理：热处理先采用辊底式热处理炉加热，加热时

炉底辊速度＝炉子有效长度m/钢板在炉时间min

＝(cmd07-cmd01-钢板长度)/钢板在炉时间(m/min)

＝(cmd07-cmd01-钢板长度)/(加热速率x板厚+保温时间)

按钢板在炉温度930℃，在炉时间2.0min/mm进行加热；

后采用辊压式淬火机进行热处理，工作时，制得本发明，其中

v辊速：工艺设计辊速，m/min；

l：淬火线高压段长度，m；

冷却温度差(即t出-t终)，℃；

t出：出钢温度，℃；

t终：终冷温度，℃；

v设计：淬火机冷却速度，℃/s。

本发明的实施例中在v辊速3.24/[(850-400)/30]×60＝17.28m/min。也就是说在v辊速≤17.28m/min的最大冷却能力情况下，能够保证钢板淬透，为确保钢板充分淬透及考虑到理论与实践的安全系数，实际执行设计辊速v辊速≤10m/min，经过50-250℃回火最终使钢板表面硬度在570-650hb，满足标准要求。

对上述生产方法制成的100mm厚板进行机械力学性能分析

下表为不同外界冲击或磨损能力下马氏体转变量。

在给定120目砂纸84n载荷摩擦条件下测量材料的磨损量及摩擦系数的销盘磨损试验下，对比国外耐磨钢耐磨性结果如下表

汉冶特钢利用其成分设计、各环节细化晶粒的措施、高精度高冷却能力的辊压式淬火机生产的形变诱导硬化型高强度高耐磨性耐磨钢nm600相对耐磨率是瑞典ssabhardox600的1.047倍。

外检及探伤：研制的钢板外检正品率100％，按jb/t47030标准进行探伤合三级率100％，达到了预期效果。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明的保护范围。