一种耐高矿化度煤矿井水腐蚀的耐磨钢及其制备方法与流程

本发明涉及金属材料领域，尤其涉及耐高矿化度煤矿井水腐蚀的耐磨钢及其制备方法。

背景技术：

1、低合金耐磨钢以其优异的综合性能广泛应用于采矿选矿、冶金化工和运输等领域，作为耗损材料其寿命不仅取决于使用工况的磨损强度，而且强烈地受到使用工况腐蚀环境的影响。刮板运输机是煤矿采运主要设备，在煤矿井下服役期间长期承受煤矿、矸石等对其高强度磨损，其中板、底板等主要使用低合金耐磨钢。同时由于煤矿矿井水对其耐磨钢的腐蚀极为严重，这会使耐磨钢服役条件由单一磨损工况转变为腐蚀磨损工况，加剧耐磨钢的磨损。因此，有必要针对矿井环境开发耐腐蚀耐磨钢板，降低耐磨钢耗损，提高耐磨钢及相关设备的使用寿命。

2、公开号cn114774772a公开了一种耐腐蚀500hb马氏体耐磨钢板，虽然该耐磨钢板的抗腐蚀能力显著增强，但因其添加了大量的ni、cr和mo元素，合金成本高。

3、公开号cn110387507b公开了一种腐蚀性浆体运输容器用hb500级耐磨钢，该专利文件中没有通过试验明确耐蚀或耐磨蚀效果，并且其制造工艺包含在线淬火，由不低于825℃冷却至室温，冷速为55～65℃/s，此工艺不利于高等级耐磨钢板的内裂纹控制。

4、公开号cn112267073a公开了具有优异低温韧性和焊接性能的耐腐蚀磨损钢板，通过添加sb和sn元素增强钢的耐腐蚀能力，但没有考虑到sb和sn元素也会增加耐磨钢出现裂纹风险，而且没有相应技术缓解或避免sb和sn元素对耐磨钢裂纹的负面作用，同时没有通过试验明确耐蚀或耐磨蚀效果。

5、公开号cn112159934a公开了一种抗腐蚀磨损耐磨钢板，通过添加大量cr元素，以保证在酸性环境下的耐腐蚀能力，但其会大幅增加钢的合金成本，同时会明显恶化钢的焊接性能，不利于推广应用。

6、公开号cn112195405b公开了一种经济型耐蚀耐磨钢及其制备方法，其成分c、p含量较高，在制造和应用过程均存在较高的裂纹风险。

7、综上，目前耐腐蚀耐磨钢主要通过大量添加cr、ni和mo等合金元素实现耐蚀性，但这会造成钢板成本的增加，并且不利于钢板的焊接。而通过sb和sn虽然能避免成本和焊接性问题，但由于sb和sn作为低熔点元素，添加在裂纹敏感性较强的耐磨钢中，会使其裂纹风险急剧增加，尤其对于煤矿刮板运输机用耐磨钢，钢板裂纹会造成极大损失。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供了一种耐高矿化度煤矿井水腐蚀的耐磨钢的制备方法，有效解决目前方法主要通过大量添加cr、ni和mo等合金元素实现耐蚀性，但这会造成钢板成本的增加，并且不利于钢板的焊接的问题，即使通过添加sb和sn能够避免成本和焊接性问题，但由于sb和sn作为低熔点元素，添加在裂纹敏感性较强的耐磨钢中，存在裂纹风险急剧增加，尤其对于煤矿刮板运输机用耐磨钢，钢板裂纹会造成极大损失的问题。

2、另外，本公开还提供了通过上述制备方法制得的耐磨钢，所述耐磨钢在高矿化度煤矿井水工况下具有良好的耐腐蚀磨损能力，并且保证钢板在制造过程不发生裂纹，在服役过程具有较强的抗延迟裂纹能力。

3、第一方面，所述的耐高矿化度煤矿井水腐蚀的耐磨钢的制备方法，按照重量百分含量计，所述耐磨钢的化学成分为：

4、c：0.18％～0.35％，si：0.15％～0.50％，mn：0.30％～0.80％，p：≤0.015％，s：≤0.003％，cr：2.20％～3.60％，cu：0.20％～0.60％，ni：0.10％～0.40％，mo：0.10％～0.55％，sb：0.06％～0.10％，v：0.03％～0.08％，ti：0.006％-0.018％，als：0.015％-0.05％，b：0.0008％～0.0016％，余量为fe及不可避免的杂质。

5、在本公开及可能的实施例中，所述方法包括连铸坯缓冷、加热、轧制、钢板缓冷及热处理工序，其中：

6、在所述连铸坯缓冷及所述加热工序中，连铸坯进入带加热功能缓冷坑或加热炉内加热缓冷，开始缓冷连铸坯温度≥450℃，连铸坯加热至520℃～580℃保温24h～36h，随后停止加热，所述连铸坯在所述缓冷坑或所述加热炉内冷却24h～36h；所述连铸坯缓冷后送至加热炉，入炉温度≥300℃，加热温度为1100℃～1200℃，连铸坯在炉时间为0.45～0.7min/mm。

7、在本公开及可能的实施例中，在所述轧制工序中，开轧温度为950℃～1050℃，终轧温度为820℃～1050℃。

8、在本公开及可能的实施例中，在所述钢板缓冷工序中，将轧制后钢板下线堆垛缓冷，300℃≤堆垛缓冷钢板温度≤580℃，缓冷至≤150℃。

9、在本公开及可能的实施例中，所述热处理工序分为淬火处理和回火处理，所述淬火处理的淬火热处理炉设置高温段和降温段，高温段温度为860℃～920℃，高温段在炉时间为14min/mm～2.0min/mm；降温段温度为750℃～790℃，降温段在炉时间为0.5min/mm～1.0min/mm；从所述淬火热处理炉出来的钢板进入辊压式淬火机淬火，淬火平均冷却速度为9℃～52℃/s，淬火终了温度为120℃～280℃。

10、在本公开及可能的实施例中，在所述回火处理工序中，回火热处理炉设置为高温段和低温段，高温段温度为360℃～440℃，高温段在炉时间为1.6min/mm～2.4min/mm；低温段温度为220℃～260℃，低温段在炉时间为2.4min/mm～3.6min/mm。

11、第二方面，所述耐高矿化度煤矿井水腐蚀的耐磨钢，采用第一方面所述的方法制得。

12、本发明具有如下有益效果：

13、(1)本发明的耐磨钢，通过cr-cu-ni-sb的复合添加，有效增强了耐磨钢耐高矿化度煤矿矿井水腐蚀能力，提升了高矿化度煤矿矿井工况耐磨钢抗腐蚀磨损能力，相对耐磨性为同硬度级别低合金耐磨钢1.21～1.29倍。

14、(2)本发明通过工艺设计，有效抑制了生产过程中含sb耐磨钢裂纹发生问题，并通过v、mo复合添加，配合热处理加热路径设计，实现了回火钢板中保留大量v、mo复合碳化物，并以此作为氢陷阱，大幅提高含sb耐磨钢服役过程抗氢致裂纹能力，获得了力学性能优异的、抗氢致裂纹的耐高矿化度煤矿矿井水腐蚀磨损耐磨钢。

技术特征：

1.一种耐高矿化度煤矿井水腐蚀的耐磨钢的制备方法，其特征在于，按照重量百分含量计，所述耐磨钢的化学成分为：

2.权利要求1所述的耐磨钢的制备方法，包括连铸坯缓冷、加热、轧制、钢板缓冷及热处理工序，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的耐磨钢的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的耐磨钢的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的耐磨钢的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的耐磨钢的制备方法，其特征在于：

7.一种耐高矿化度煤矿井水腐蚀的耐磨钢，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种耐高矿化度煤矿井水腐蚀的耐磨钢及其制备方法，所述耐磨钢通过Cr‑Cu‑Ni‑Sb的复合添加，有效增强了耐磨钢耐高矿化度煤矿矿井水腐蚀能力，提升了高矿化度煤矿矿井工况耐磨钢抗腐蚀磨损能力，相对耐磨性为同硬度级别低合金耐磨钢1.21～1.29倍；并有效抑制了生产过程中含Sb耐磨钢裂纹发生问题，并通过V、Mo复合添加，配合热处理加热路径设计，实现了回火钢板中保留大量V、Mo复合碳化物，并以此作为氢陷阱，大幅提高含Sb耐磨钢服役过程抗氢致裂纹能力，获得了力学性能优异的、抗氢致裂纹的耐高矿化度煤矿矿井水腐蚀磨损耐磨钢。

技术研发人员：纪汶伯,张涛,林田子,杨颖,张哲,王玉博,田洪鑫,左羽剑,郑欣,徐海健
受保护的技术使用者：鞍钢股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10