一种无钼低合金耐磨钢板及其生产方法与流程

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种无钼低合金耐磨钢板及其生产方法。

背景技术：

低合金耐磨钢板是一类微合金化、具有高耐磨性能和高性价比的特殊用途钢板，属于有代表性的资源节约型材料。与高锰钢、耐磨铸铁等耐磨材料相比，这种耐磨钢的强韧性和耐磨性更为优异，且成本较低，广泛应用于工作条件特别恶劣的工程、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口、电力、路面建设以及冶金等机械产品上。

我国生产耐磨钢起步较晚，目前国内钢厂对于耐磨钢普遍采用添加贵重金属mo元素，增加低合金耐磨钢强度和硬度，导致耐磨钢合金成本较高：中国发明专利zl201610540258.x公开了一种低合金高强度耐磨钢板及其生产方法，其化学成分组成及其质量百分比含量是：c：0.18～0.24%，si：0.30～0.80%，mn：1.40～1.60%，p≤0.015%，s≤0.005%，cr：0.60～0.85%，mo：0.20～0.60%，ni：0.30～0.50%，v：0.035～0.060%，nb：0.025～0.040%，b：0.0020～0.0030%，al：0.020～0.050%，o≤0.0015%，其余为fe和其它不可避免的杂质。该合金中含有mo、ni等，合金成本较高。

发明专利zl201710204564.0公开了一种薄规格高ti耐磨钢nm360的制造方法，其化学成分组成及其质量百分比含量是：c：0.16～0.20%，si：0.2～0.4%，mn：0.8～1.5%，mo：0.10～0.20%，cr：0.30～0.50%，nb：0.02～0.05%，ti：0.10～0.15%，b：0.0005～0.0010%，p＜0.015%，s＜0.010%，其余为fe及不可避免的杂质。该种合金依然使用较多的mo合金元素，成本较高。

发明专利201810007979.3公开了一种耐磨钢及其制备方法，其化学成分组成及质量百分比含量是：c：0.40～0.46%，si：0.30～0.50%，mn：1.8～2.4%，cr：0.9～1.4%，ni：0.3～0.5%，mo：0.2～0.3%，al：0.1～0.2%，nb：0.01～0.02%，b：0.03～0.05%，cu：0.01～0.03%，n：0.07～0.15%，余量为fe和不可避免的杂质。mo和ni依然是其中不可缺的合金元素，成本高。

发明专利zl201780000191.3公开了薄规格耐磨钢板及其制造方法，其化学成分组成及质量百分比含量是：c：0.15～0.20%，si：0.2～0.4%，mn：1.2～1.8%，cu：0.1～0.40%，mo：0.15～0.30%，cr：0.20～0.40%，nb：0.03～0.06%，ti：0.01～0.03%，b：0.0006～0.0015%，p＜0.015%，s＜0.010%，其余为fe及不可避免的杂质。仍加入一定量mo合金元素，生产成本较高。

目前国内耐磨钢大多加贵重金属元素mo来提高其硬度，生产成本相对较高。也有采用钒元素强化，而钒以析出强化为主，析出强化对钢的韧性不利。

综上所述，开发一种无钼低合金耐磨钢板，使耐磨钢板具有良好的韧性和焊接性能，提高市场竞争力，具有重要意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种无钼低合金耐磨钢板及其生产方法。该发明耐磨钢板具有良好的韧性和焊接性能，钢板厚度8-50mm。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种无钼低合金耐磨钢板，所述无钼低合金耐磨钢板的化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.11～0.15%、si：0.10～0.19%、mn：0.70～1.15%、p≤0.020%、s≤0.010%、al：0.012～0.042%、cr：0.25～0.45%、ti：0.010～0.035%、nb：0.018～0.035%，余量为fe和不可避免的杂质。

本发明化学成分设计思路：

本发明成分设计采用铌强化而不是钒元素强化，国内钒铁价格上涨且波动非常大，而铌的强化作用大大高于钒，其加入量为钒的1/3～1/2，铌更具有成本优势。另外与钒相比，铌有明显抑制奥氏体再结晶和晶粒长大的作用，相变后能得到更加细小的铁素体晶粒，在提高强度的同时可以改善钢的韧性，而钒以析出强化为主，析出强化对钢的韧性不利。

本发明所述无钼低合金耐磨钢板的厚度为8～50mm。

本发明所述无钼低合金耐磨钢板的表面布氏硬度为330～390hb，抗拉强度≥1100mpa，断后伸长率a50≥12%，碳当量0.27～0.43。

本发明还提供了一种无钼低合金耐磨钢板的生产方法，所述生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、轧制、空冷、离线淬火、低温回火工序；所述离线淬火工序，淬火加热温度为890～950℃；所述低温回火工序，低温回火加热温度为200～300℃。

本发明所述连铸工序，连铸坯厚度为280mm。

本发明所述加热工序，连铸坯加热阶段，均热段温度为1220～1240℃、优选1225～1240℃，加热系数为8～11min/cm、优选8.5～10min/cm。

本发明所述轧制工序，粗轧开轧温度1050～1150℃、优选1060～1100℃，粗轧单道次压下率≥18%，且粗轧阶段保证最后一道次压下率≥25%，使晶粒分布更均匀，静态再结晶发生充分，粗轧中间坯厚度2.5～3h，h为成品钢板厚度；精轧终轧温度830～870℃、优选840～860℃。

本发明所述空冷工序，轧后空冷至室温。

本发明所述离线淬火工序，淬火加热温度优选895～940℃。

本发明所述低温回火工序，低温回火加热温度优选210～280℃。

本发明生产方法设计思路：

炼钢工序采用铁水预处理，使铁水在进入转炉炼钢之前，去除某些有害成分或回收有益成分。针对炼钢而言，主要是使铁水中的硅、硫、磷含量降低到所要求的范围，以简化炼钢过程，提高钢材的质量。

轧钢工艺采用轧制后空冷，保证钢板板型与组织均匀性。

热处理工艺采用离线淬火+低温回火工艺，而未采用在线淬火+离线回火工艺，保证了耐磨板最终性能指标。在线淬火生产高强板，很容易导致钢板冷却后板型不合，且经过超快冷后，钢板整体温度不均匀，会导致心部温度过高，无法相变成贝氏体或者马氏体组织，性能均匀性无法保证。63

本发明无钼低合金耐磨钢板产品标准参考gb/t24186-2009；产品性能检测方法标准参考gb/t231.1和gb/t228。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明耐磨钢成分设计不含mo、ni、v等贵重合金元素，成本较低。2、本发明耐磨钢成分设计nb和ti有明显抑制奥氏体再结晶和晶粒长大的作用，相变后能得到更加细小的铁素体晶粒，在提高强度的同时可以改善钢的韧性。3、本发明耐磨钢在保证硬度的同时，碳当量比较低，为0.27～0.43，钢板焊接性能优异。4、本发明耐磨钢板表面布氏硬度为330～390hb，抗拉强度≥1100mpa，断后伸长率a50≥12%，整体具有较高强度，良好的韧性，广泛应用于工作条件特别恶劣的工程、采矿、建筑、农业、水泥生产、港口、电力、路面建设以及冶金等机械产品上，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例1无钼低合金耐磨钢板显微组织图；

图2为实施例2无钼低合金耐磨钢板显微组织图；

图3为实施例3无钼低合金耐磨钢板显微组织图；

图4为实施例4无钼低合金耐磨钢板显微组织图；

图5为实施例5无钼低合金耐磨钢板显微组织图；

图6为实施例6无钼低合金耐磨钢板显微组织图；

图7为实施例7无钼低合金耐磨钢板显微组织图；

图8为实施例8无钼低合金耐磨钢板显微组织图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例无钼低合金耐磨钢板厚度为10mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例无钼低合金耐磨钢板的生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、轧制、空冷、离线淬火、低温回火工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：经铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理后钢水，

连铸得到坯厚度为280mm铸坯；

（2）加热工序：连铸坯加热阶段，均热段温度为1230℃，加热系数为9.5min/cm；

（3）轧制工序：粗轧开轧温度1081℃，粗轧单道次压下率20%，粗轧阶段最后一道次压下率27%，粗轧中间坯厚度28mm；精轧终轧温度842℃；

（4）空冷工序：轧后空冷至室温；

（5）离线淬火工序：淬火加热温度为900℃；

（6）低温回火工序：低温回火加热温度为270℃。

本实施例无钼低合金耐磨钢板力学性能见表2；无钼低合金耐磨钢板显微组织见图1。

实施例2

本实施例无钼低合金耐磨钢板厚度为50mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例无钼低合金耐磨钢板的生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、轧制、空冷、离线淬火、低温回火工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：经铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理后钢水，

连铸得到坯厚度为280mm铸坯；

（2）加热工序：连铸坯加热阶段，均热段温度为1237℃，加热系数为9.0min/cm；

（3）轧制工序：粗轧开轧温度1071℃，粗轧单道次压下率23%，粗轧阶段最后一道次压下率26%，粗轧中间坯厚度135mm；精轧终轧温度844℃；

（4）空冷工序：轧后空冷至室温；

（5）离线淬火工序：淬火加热温度为940℃；

（6）低温回火工序：低温回火加热温度为250℃。

本实施例无钼低合金耐磨钢板力学性能见表2；无钼低合金耐磨钢板显微组织见图2。

实施例3

本实施例无钼低合金耐磨钢板厚度为20mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例无钼低合金耐磨钢板的生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、轧制、空冷、离线淬火、低温回火工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：经铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理后钢水，

连铸得到坯厚度为280mm铸坯；

（2）加热工序：连铸坯加热阶段，均热段温度为1225℃，加热系数为10min/cm；

（3）轧制工序：粗轧开轧温度1060℃，粗轧单道次压下率21%，粗轧阶段最后一道次压下率28%，粗轧中间坯厚度58mm；精轧终轧温度860℃；

（4）空冷工序：轧后空冷至室温；

（5）离线淬火工序：淬火加热温度为895℃；

（6）低温回火工序：低温回火加热温度为280℃。

本实施例无钼低合金耐磨钢板力学性能见表2；无钼低合金耐磨钢板显微组织见图3。

实施例4

本实施例无钼低合金耐磨钢板厚度为30mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例无钼低合金耐磨钢板的生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、轧制、空冷、离线淬火、低温回火工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：经铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理后钢水，

连铸得到坯厚度为280mm铸坯；

（2）加热工序：连铸坯加热阶段，均热段温度为1240℃，加热系数为8.5min/cm；

（3）轧制工序：粗轧开轧温度1100℃，粗轧单道次压下率22%，粗轧阶段最后一道次压下率29%，粗轧中间坯厚度78mm；精轧终轧温度840℃；

（4）空冷工序：轧后空冷至室温；

（5）离线淬火工序：淬火加热温度为940℃；

（6）低温回火工序：低温回火加热温度为210℃。

本实施例无钼低合金耐磨钢板力学性能见表2；无钼低合金耐磨钢板显微组织见图4。

实施例5

本实施例无钼低合金耐磨钢板厚度为40mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例无钼低合金耐磨钢板的生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、轧制、空冷、离线淬火、低温回火工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：经铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理后钢水，

连铸得到坯厚度为280mm铸坯；

（2）加热工序：连铸坯加热阶段，均热段温度为1235℃，加热系数为8.8min/cm；

（3）轧制工序：粗轧开轧温度1080℃，粗轧单道次压下率19%，粗轧阶段最后一道次压下率30%，粗轧中间坯厚度108mm；精轧终轧温度855℃；

（4）空冷工序：轧后空冷至室温；

（5）离线淬火工序：淬火加热温度为920℃；

（6）低温回火工序：低温回火加热温度为240℃。

本实施例无钼低合金耐磨钢板力学性能见表2；无钼低合金耐磨钢板显微组织见图5。

实施例6

本实施例无钼低合金耐磨钢板厚度为25mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例无钼低合金耐磨钢板的生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、轧制、空冷、离线淬火、低温回火工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：经铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理后钢水，

连铸得到坯厚度为280mm铸坯；

（2）加热工序：连铸坯加热阶段，均热段温度为1228℃，加热系数为9.7min/cm；

（3）轧制工序：粗轧开轧温度1090℃，粗轧单道次压下率24%，粗轧阶段最后一道次压下率30%，粗轧中间坯厚度75mm；精轧终轧温度843℃；

（4）空冷工序：轧后空冷至室温；

（5）离线淬火工序：淬火加热温度为915℃；

（6）低温回火工序：低温回火加热温度为220℃。

本实施例无钼低合金耐磨钢板力学性能见表2；无钼低合金耐磨钢板显微组织见图6。

实施例7

本实施例无钼低合金耐磨钢板厚度为45mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例无钼低合金耐磨钢板的生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、轧制、空冷、离线淬火、低温回火工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：经铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理后钢水，

连铸得到坯厚度为280mm铸坯；

（2）加热工序：连铸坯加热阶段，均热段温度为1220℃，加热系数为11min/cm；

（3）轧制工序：粗轧开轧温度1150℃，粗轧单道次压下率18%，粗轧阶段最后一道次压下率25%，粗轧中间坯厚度135mm；精轧终轧温度830℃；

（4）空冷工序：轧后空冷至室温；

（5）离线淬火工序：淬火加热温度为950℃；

（6）低温回火工序：低温回火加热温度为200℃。

本实施例无钼低合金耐磨钢板力学性能见表2；无钼低合金耐磨钢板显微组织见图7。

实施例8

本实施例无钼低合金耐磨钢板厚度为8mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。

本实施例无钼低合金耐磨钢板的生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理、连铸、加热、轧制、空冷、离线淬火、低温回火工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）连铸工序：经铁水预处理、转炉冶炼、lf精炼、rh真空处理后钢水，

连铸得到坯厚度为280mm铸坯；

（2）加热工序：连铸坯加热阶段，均热段温度为1240℃，加热系数为8min/cm；

（3）轧制工序：粗轧开轧温度1050℃，粗轧单道次压下率22%，粗轧阶段最后一道次压下率26%，粗轧中间坯厚度20mm；精轧终轧温度870℃；

（4）空冷工序：轧后空冷至室温；

（5）离线淬火工序：淬火加热温度为890℃；

（6）低温回火工序：低温回火加热温度为300℃。

本实施例无钼低合金耐磨钢板力学性能见表2；无钼低合金耐磨钢板显微组织见图8。

表1实施例1-8无钼低合金耐磨钢板的化学成分组成及其质量百分含量（%）

表1中成分余量为fe和不可避免的杂质。

表2实施例1-8无钼低合金耐磨钢板的力学性能

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。