一种低成本高强度耐磨钢板NM600及其生产方法与流程

本发明涉及特种钢板生产技术领域，具体涉及一种低成本高强度耐磨钢板nm600及其生产方法。

背景技术：

耐磨钢作为一种抗磨损性能较高的材料，目前被广泛运用于矿山、铁路和冶金等工况恶劣的场合。与高mn钢、耐磨铸铁等耐磨材料相比，低合金耐磨钢具有更为优异的强韧性和耐磨性。但国内耐磨钢起步较晚，合金种类添加普遍较多、含量较高，这样不仅会影响耐磨钢的焊接性，同时生产成本也较高。在此背景下，在c-mn钢的基础上，开发了一种不添加贵重金属ni合金和mo合金的低成本高强度耐磨钢板nm600及其生产方法。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的提供一种低成本高强度耐磨钢板nm600。

本发明的另一目的是提供一种低成本高强度耐磨钢板nm600的生产方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种低成本高强度耐磨钢板nm600，该钢板的厚度12-40mm，其包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：c：0.30～0.35、si：0.45～0.65、mn：1.80～1.90、p：≤0.010、s：≤0.005、cr:1.40～1.50、b:0.01～0.02、ti：0.035～0.055，其它为fe和残留元素。

一种低成本高强度耐磨钢板nm600的生产方法，通过以下步骤来实现：

1)转炉冶炼；转炉时铁水进行预脱硫处理，使铁水s含量≤0.015％，采用低拉增碳脱p工艺，出钢p≤0.01％，出钢时向钢水中加入碳粉增碳；

2)lf精炼：lf精炼采取大渣量进行造渣，白渣保持时间控制在30min以上，控住s含量≤0.005％，铬铁和硼铁在白渣形成后的二加热过程加入；

3)真空精炼：vd真空精炼在≤67pa下的保压时间按≥22min进行控制，破真空后立即进行ca处理，对夹杂物进行改性，软吹大于5min后吊钢；

4)连铸：采用电磁搅拌，保护浇铸；浇钢过程保证结晶器液面波动轻微；

5)铸坯加热：连铸后对钢坯进行冷却，在钢坯温度＞600℃时，需堆垛缓冷至600℃以下，控制钢坯温度达到450-600℃后，进入加热炉进行加热，加热温度控制一段加热炉温1000～1100℃，二段加热炉温＜1230～1250℃；若钢坯温度冷却到＜450℃，则进入加热炉进行加热时，控制一段加热炉温700～900℃，二段加热炉温1230～1250℃；

6)轧制：轧制时采用两阶段不同温度轧制，一阶段开轧温度1050℃～1150℃，采用高温低速大压下进行轧制，道次压下率10％～15％，晾钢厚度140～160mm；为获得细小弥散的晶粒，二阶段轧制温度750～790℃，采用小压下量，多道次慢速轧制，道次压下量7％～9％，充分破碎晶粒，防止晶粒长大，轧制后钢板不采用层流冷却；

7)缓冷：轧后钢板入缓冷坑温度≥450℃，缓冷时间36～48小时；控制缓冷垛高1.5～2m，钢板上下表面严禁裸露在空气中；

8)热处理：采用调质工艺，淬火保温温度880～890℃，保温时2.0～2.1mim/mm，钢板出炉后迅速入水，入水停留时间≥25min，回火保温温度180～210℃，保温时间3.9～4.1min/mm。

通过合理的化学成分设计，lf+vd工艺来保证钢质的洁净度，并通过加热、两次不同温度轧制及调质处理等工艺有效实施，成功地开发出了≤40mm低成本高强度耐磨钢nm600。其抗拉强度控制在2036～2103mpa，布氏硬度583～598hb；伸长率控制在9.3％～9.7％；-20℃v型冲击功控制在19.7～23.7j，钢板性能满足nm600的使用要求。

附图说明

下面结合附图及实施例，对发明的技术特征作进一步描述。

图1是本发明实施例中40mm厚nm600回火马氏体显微组织示意图。

具体实施方式

本发明的实施例公开了一种低成本高强度耐磨钢板nm600，其厚度为12-40mm，包含如下质量百分比的化学成分(单位，wt％)：c：0.30～0.35、si：0.45～0.65、mn：1.80～1.90、p：≤0.010、s：≤0.005、cr:1.40～1.50、b:0.01～0.02、ti：0.035～0.055，其它为fe和残留元素。

对于上述钢板的成分设计：c显著降低临界冷却速度，提高钢的淬透性，起固溶强化作用，提高钢板强度；mn主要起固溶强化和降低相变温度，起提高钢板淬透性和强度的作用；b元素可提高淬透性，调质处理可提高钢板强度；cr与碳结合形成铬碳化合物，具有细小均匀分布的特点，故具有较高的耐磨性及较高强度和硬度；ti具有细化晶粒及析出强化作用，ti的c、n化合物析出颗粒，具有弥散分布的特点，从而钉扎位错，起到强烈的硬化左右；p、s为杂质元素，易偏聚于晶界，降低晶界表面能，降低脆性断裂应力，影响韧脆转变温度，故含量越低越好；本发明采取在c-mn钢的基础上，采用ti、cr、b的微合金化设计，不添加贵重金属ni和mo合金。

本发明中的上述钢板采取的生产方法包括：

1)转炉冶炼；转炉时铁水进行预脱硫处理，使铁水s含量≤0.015％，采用低拉增碳脱p工艺，出钢p≤0.01％，出钢时向钢水中加入碳粉增碳；

2)lf精炼：lf精炼采取大渣量进行造渣，白渣保持时间控制在30min以上，控住s含量≤0.005％，铬铁和硼铁在白渣形成后的二加热过程加入；

3)真空精炼：vd真空精炼在≤67pa下的保压时间按≥22min进行控制，破真空后立即进行ca处理，对夹杂物进行改性，软吹大于5min后吊钢；

4)连铸：采用电磁搅拌，保护浇铸；浇钢过程保证结晶器液面波动轻微；

5)铸坯加热：连铸后对钢坯进行冷却，在钢坯温度＞600℃时，需堆垛缓冷至600℃以下，控制钢坯温度达到450-600℃后，进入加热炉进行加热，加热温度控制一段加热炉温1000～1100℃，二段加热炉温＜1230～1250℃；若钢坯温度冷却到＜450℃，则进入加热炉进行加热时，控制一段加热炉温700～900℃，二段加热炉温1230～1250℃；

6)轧制：轧制时采用两阶段不同温度轧制，一阶段开轧温度1050℃～1150℃，采用高温低速大压下进行轧制，道次压下率10％～15％，晾钢厚度140～160mm；为获得细小弥散的晶粒，二阶段轧制温度750～790℃，采用小压下量，多道次慢速轧制，道次压下量7％～9％，充分破碎晶粒，防止晶粒长大，轧制后钢板不采用层流冷却；

7)缓冷：轧后钢板入缓冷坑温度≥450℃，缓冷时间36～48小时；控制缓冷垛高1.5～2m，钢板上下表面严禁裸露在空气中；

8)热处理：采用调质工艺，淬火保温温度880～890℃，保温时2.0～2.1mim/mm，钢板出炉后迅速入水，入水停留时间≥25min，回火保温温度180～210℃，保温时间3.9～4.1min/mm。

案例实施

通过转炉冶炼、lf精炼、真空精炼、连铸、加热、两次不同温度轧制、缓冷、热处理等工艺，获得如下表1所示各厚度nm600成品钢的化学成分含量、如下表2所示各厚度nm600成品钢的机械力学性能参数。

表1nm600钢的化学成分

表2nm600的机械力学性能

附图1是本发明实施例中40mm厚nm600回火马氏体显微组织的示意图。通过合理的化学成分设计及生产工艺控制，成功地开发出了≤40mm低成本高强度耐磨钢nm600。其抗拉强度控制在2036～2103mpa，布氏硬度583～598hb；伸长率控制在9.3％～9.7％；-20℃v型冲击功控制在19.7～23.7j，钢板性能满足nm600的使用要求。