一种高等级别耐磨钢板及其生产方法

摘要

本发明公开了一种高等级别耐磨钢板，钢板成分质量百分比为：C：≤0.26％、Si：≤0.50％、Mn：≤1.60％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Ni：0.10％～0.30％、Cr：≤1.50％、Nb：≤0.06％、Al：0.02％～0.06％、Ti：≤0.03％、Mo：≤0.50％、V：≤0.08％、B：≤0.004％，其余为Fe和不可避免杂质，钢板的生产方法包括冶炼、浇铸、加热、轧制、矫直和抛丸、淬火、热处理、切割等工艺步骤。本发明钢板的钢质纯净、强度、硬度高，低温韧性、可焊接性能、加工性能、冷弯性能良好，钢板厚度大，板型良好，钢板中加入的贵金属少，成本低。本发明的钢板可广泛用于矿山、工程和冶金机械等机械制造行业，应用前景广阔。

说明书

技术领域

本发明属于钢冶炼技术领域，具体涉及一种高等级别耐磨钢板及其生产方法。

背景技术

随着经济建设的迅猛发展，市场对高强高硬度耐磨钢板的需求日益增大，尤其是煤矿机械、工程机械、冶金机械、筑路机械及矿山机械等行业。目前的耐磨钢板存在硬度级别低的问题，不能达到使用要求，其强韧性、可焊接性能也比较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高等级别耐磨钢板。

本发明的目的还在于提供一种高等级别耐磨钢板的生产方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种高等级别耐磨钢板，所述钢板的成分质量百分比为：C：≤0.26％、Si：≤0.50％、Mn：≤1.60％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Ni：0.10％～0.30％、Cr：≤1.50％、Nb：≤0.06％、Al：0.02％～0.06％、Ti：≤0.03％、Mo：≤0.50％、V：≤0.08％、B：≤0.004％，其余为Fe和不可避免杂质。

进一步地，高等级别耐磨钢板的成分质量百分比为：C：0.19％～0.23％、Si：0.30％～0.40％、Mn：1.20％～1.30％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Ni：0.18％～0.26％、V：0.04％～0.05％、Nb：0.019％～0.026％、Al：0.020％～0.045％、Cr：0.60％～0.70％、Mo：0.23％～0.30％、Ti：0.017％～0.024％、B：0.0015％～0.0027％，其余为Fe和不可避免杂质。

一种高等级别耐磨钢板的生产方法，包括如下步骤：

(1)冶炼工艺：将含有质量百分比为：C：≤0.26％、Si：≤0.50％、Mn：≤1.60％、P：≤0.015％、S：≤0.005％、Ni：0.10％～0.30％、Cr：≤1.50％、Nb：≤0.06％、Al：0.02％～0.06％、Ti：≤0.03％、Mo：≤0.50％、V：≤0.08％、B：≤0.004％成分的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，喂Al线400～500米，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，真空度0～0.5乇，真空保持15～25分钟时破坏真空；

(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1530～1540℃，进行浇铸；

(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为80～120℃/h，加热至1220～1240℃，加热时间12～15min/mm；

(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为10～25％，累计压下率70～80％，第二阶段的开轧温度不高于910℃，终轧温度为820～860℃，累计压下率30～50％；

(5)矫直和抛丸工艺：经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理；

(6)淬火工艺：加热温度为920～940℃，加热时间为2.3～2.5min/mm，水冷，冷却辊速为9m/min；

(7)热处理工艺：低温回火处理，回火温度为230～250℃，加热时间为6min/mm，回火后空冷；

(8)切割钢板，即得成品钢板。

本发明制得的高等级别耐磨钢板的布氏硬度值为445HBW～485HBW。

在本发明的高等级别耐磨钢板中，各化学成分的作用是：

C对钢的强度、低温冲击韧性、焊接性能具有显著影响，C含量过低会使NbC生成量降低，影响控轧效果，也会增大冶炼控制难度，C含量过高会影响钢的焊接性能以及耐大气腐蚀能力，因此控制C含量不高于0.26％；

Si在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，Si和Mo、Cr等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，但若超过0.5％时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能，因此控制Si含量不高于0.50％；

Mn能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能，且价格低廉，但是Mn含量过高会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能，因此控制Mn含量不高于1.60％；

Ni能提高钢的强度，同时也增强钢的塑性和韧性，在本发明的钢板中Ni含量控制为0.10％～0.30％；

V是钢的优良脱氧剂，钢中加V可细化组织晶粒，提高强度和韧性，V与C形成的碳化物在高温高压下还可提高钢的抗氢腐蚀能力，控制V的含量不高于0.08％；

Nb的加入是为了促进钢轧制显微组织的晶粒细化，同时可提高强度和韧性，在Mo存在条件下，Nb在控轧过程中可通过抑制奥氏体再结晶有效地细化显微组织，Nb还可以降低钢的过热敏感性及回火脆性，焊接过程中，Nb、B原子的偏聚及析出可以阻碍加热时奥氏体晶粒的粗化，并保证焊接后得到比较细小的热影响区组织，改善焊接性能，控制Nb含量不高于0.06％；

Ti能形成细小的Ti的碳、氮化物颗粒，在板坯再加热过程中可通过阻止奥氏体晶粒的粗化而得到较为细小的奥氏体显微组织，钛的氮化物颗粒的存在可抑制焊接热影响区的晶粒粗化，钛可同时提高基体金属和焊接热影响区的低温韧性，阻止了游离氮对钢的淬透性产生的不利影响，Ti含量控制为不高于0.03％；

Al是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的Al，可细化晶粒，提高冲击韧性，Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，Al与Cr、Si合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力，但Al含量过高则会影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能，因此Al的含量控制为0.02％～0.06％；

Cr能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时降低钢的塑性和韧性，在本发明中Cr元素的含量不高于1.50％；

Mo存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化作用，并可提高钢的淬透性，在含B的钢中，Mo对淬透性的影响尤为显著，Mo和Nb同时存在时，Mo可增大对钢轧制过程中奥氏体再结晶的抑制作用，进而促进奥氏体显微组织的细化，但过多的Mo会损害焊接时形成的热影响区的韧性，降低钢的可焊性，且钢成本提高，因此Mo含量控制不高于0.50％；

B可改善钢的致密性和热轧性能，提高钢板淬透性，提高强度，B含量控制不高于0.004％；

P和S在一般情况下都是钢中的有害元素，会增加钢的脆性，P使钢的焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏，S降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时会造成裂纹，因此应尽量减少P和S在钢中的含量，因此控制P的含量不高于0.015％，S的含量不高于0.005％。

本发明钢板的化学成分设计合理，能在低碳、低碳当量的条件下确保钢板的淬透性，同时得到了更细小的组织结构和更佳的焊接性能。生产方法中采用II型控轧工艺，解决了轧机轧制压力不足而造成的晶粒粗大不均、冲击韧性降低问题。

本发明具有的优点是：本发明钢板的钢质纯净，P≤0.015％，S≤0.005％；强度高，屈服强度在1200MPa以上；硬度级别高，且硬度分布均匀，其布氏硬度为445～485HBW；低温韧性良好，可以保证20℃、0℃、-20℃的冲击功不小于20J；可焊接性能、加工性能、冷弯性能良好，因此减轻了加工时的劳动强度，节约了工时，并提高了材料的利用率；钢板厚度大，最大厚度可达80mm，钢板板型良好，不平度≤5mm/m；钢板中加入的贵金属少，成本低，市场竞争力强。本发明的钢板可广泛用于矿山、工程和冶金机械等机械制造行业，应用前景广阔。

具体实施方式

实施例1

高等级别耐磨钢板，该钢板的成分质量百分比为：C：0.22％、Si：0.35％、Mn：1.30％、P：0.010％、S：0.002％、Ni：0.20％、Cr：0.65％、Nb：0.019％、Al：0.045％、Ti：0.017％、Mo：0.30％、V：0.042％、B：0.0015％，其余为Fe和不可避免杂质。

高等级别耐磨钢板的生产方法，包括如下步骤：

(1)冶炼工艺：将含有上述各成分质量百分比的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，喂Al线450米，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为1kg/吨钢，真空度0.4乇，真空保持25分钟时破坏真空；

(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1530～1540℃，进行浇铸；

(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度为80℃/h，加热至1220℃，总加热时间15min/mm；

(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在960～1050℃之间进行，道次压下量为25％，累计压下率73％，使奥氏体发生完全再结晶，以细化奥氏体晶粒，第二阶段为奥氏体非再结晶阶段，开轧温度为910℃，终轧温度为840℃，累计压下率36％；

(5)矫直和抛丸工艺：经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理，保证钢板表面良好；

(6)淬火工艺：加热温度为930℃，加热时间为2.3min/mm，水冷，水量3800t/h，冷却辊速为9m/min；

(7)热处理工艺：低温回火处理，回火温度为230℃，加热时间为6min/mm，回火后空冷；

(8)切割钢板，即得成品钢板。

本实施例成品钢板的力学性能：屈服强度：1320MPa；抗拉强度：1560MPa；钢板截面布氏硬度：465～480HBW；20℃横向冲击：73J、82J、63J；-20℃横向冲击：37J、42J、61J；180°冷弯d＝4a，良好。

实施例2

高等级别耐磨钢板，该钢板的成分质量百分比为：C：0.23％、Si：0.40％、Mn：1.25％、P：0.010％、S：0.002％、Ni：0.18％、Cr：0.70％、Nb：0.020％、Al：0.037％、Ti：0.020％、Mo：0.27％、V：0.050％、B：0.0027％，其余为Fe和不可避免杂质。

高等级别耐磨钢板的生产方法，包括如下步骤：

(1)冶炼工艺：将含有上述各成分质量百分比的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，喂Al线500米，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为0.5kg/吨钢，真空度0.5乇，真空保持15分钟时破坏真空；

(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1530～1540℃，进行浇铸；

(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度控制为120℃/h，加热至1240℃，总加热时间12min/mm；

(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为10％，累计压下率70％，使奥氏体发生完全再结晶，以细化奥氏体晶粒，第二阶段开轧温度为900℃，终轧温度为820℃，累计压下率30％；

(5)矫直和抛丸工艺：经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理，保证钢板表面良好；

(6)淬火工艺：加热温度为920℃，加热时间为2.5min/mm，水冷，水量3900t/h，冷却辊速为9m/min；

(7)热处理工艺：低温回火处理，回火温度为250℃，加热时间为6min/mm，回火后空冷；

(8)切割钢板，即得成品钢板。

本实施例成品钢板的力学性能：屈服强度：1280MPa；抗拉强度：1510MPa；钢板截面布氏硬度：445～460HBW；20℃横向冲击：66J、77J、69J；-20℃横向冲击：34J、29J、31J；180°冷弯d＝4a，良好。

实施例3

高等级别耐磨钢板，该钢板的成分质量百分比为：C：0.19％、Si：0.30％、Mn：1.20％、P：0.009％、S：0.003％、Ni：0.26％、Cr：0.60％、Nb：0.026％、Al：0.020％、Ti：0.024％、Mo：0.23％、V：0.040％、B：0.0020％，其余为Fe和不可避免杂质。

高等级别耐磨钢板的生产方法，包括如下步骤：

(1)冶炼工艺：将含有上述各成分质量百分比的钢水经电炉冶炼后送入LF精炼炉精炼，喂Al线400米，精炼完毕后，吊包VD炉真空处理，真空前加入SiCa块，SiCa的用量为1.0kg/吨钢，真空度0.3乇，真空保持15分钟时破坏真空；

(2)浇铸工艺：真空破坏后温度保持为1530～1540℃，进行浇铸；

(3)加热工艺：低速烧钢，1000℃以下升温速度控制为100℃/h，加热至1240℃，总加热时间12min/mm

(4)轧制工艺：采用II型控轧工艺，第一阶段轧制在930～1050℃之间进行，道次压下量为20％，累计压下率80％，使奥氏体发生完全再结晶，以细化奥氏体晶粒，第二阶段开轧温度为900℃，终轧温度为860℃，累计压下率50％；

(5)矫直和抛丸工艺：经轧制后，带温进行热矫直，然后进行抛丸处理，保证钢板表面良好；

(6)淬火工艺：加热温度为940℃，加热时间为2.5min/mm，水冷，水量3900t/h，冷却辊速为9m/min；

(7)热处理工艺：低温回火处理，回火温度为230℃，加热时间为6min/mm，回火后空冷；

(8)切割钢板，即得成品钢板。

本实施例成品钢板的力学性能：屈服强度：1310MPa；抗拉强度：1530MPa；钢板截面布氏硬度：455～485HBW；20℃横向冲击：62J、71J、64J；-20℃横向冲击：36J、40J、53J；180°冷弯d＝4a，良好。