CN103205651A

CN103205651A - 一种低成本高强度耐磨钢板的在线淬火生产方法

Info

Publication number: CN103205651A
Application number: CN2013101279953A
Authority: CN
Inventors: 顾林豪; 邹扬; 马长文; 刘春明; 刘金刚; 张苏渊; 庞丽; 王根矶
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2013-04-14
Filing date: 2013-04-14
Publication date: 2013-07-17

Abstract

一种低成本高强度耐磨钢板的在线淬火生产方法，属于耐磨钢生产技术领域，工艺步骤为：选择符合要求的连铸坯料；加热温度为1170~1200℃，采用一般热轧，开轧温度在终轧温度1050～1100℃，终轧温度在900~950℃，入水温度在880℃以上；利用UFC+ACC冷却方式实现钢板在线淬火，冷却区平均速率不低于25℃/S，温度降至150~250℃时淬火终止；淬火钢板加热到250~400℃，保温时间1~2小时。优点在于，克服了常规调质热处理生产方式周期长、成本高等缺点，实现了生产流程短、能耗低、成本低，可以稳定生产6~30mm规格、表面硬度≥HB360、-20℃冲击功均值≥60J的高强韧性耐磨钢板，广泛应用于对钢种性能要求高的矿山、工程、农业及铁路运输机械产品上。

Description

一种低成本高强度耐磨钢板的在线淬火生产方法

技术领域

本发明属于高强度耐磨钢板的生产技术领域，特别涉及一种低成本高强度耐磨钢板的在线淬火生产方法。

背景技术

低合金高强度耐磨钢作为一种重要的钢铁材料，被广泛的应用于矿山机械、工程机械、农业机械及铁路运输等部门。随着我国工业的飞速发展，各类机械设备的复杂化、大型化及轻量化对该类钢提出了更高的要求，即用于制造这些设备的低合金高强度耐磨钢板不但要求具有更高的硬度、强度，而且还要求良好的韧性及焊接性能。近几十年来，高强度耐磨钢的开发与应用发展很快。这类钢是在低合金高强度可焊接钢的基础上发展起来的，耐磨性能好，使用寿命可达传统结构钢的数倍；生产工艺较简单，一般采用轧后离线淬火加回火的生产工艺。

现有技术中有关于耐磨钢的生产方式介绍，如CN 1626695A，CN 101250673A，CN 101638755A，CN 101451218A，CN 101691640A、CN101451220A、CN 101880831A，CN 102676922A和CN 102605234A，公开的生产工艺均采用离线淬火生产，周期较长，成本较高。专利公开号为CN 102666897A的专利使用“直接淬火”的生产工艺，但是并没有详细的冷却方式介绍，与本专利不同。专利公开号为CN 102312174A的专利介绍一种非调质型高强耐磨钢的生产方法，该专利使用钢锭轧制，并且成分中含有Mo、Nb、V等贵重金属元素，生产钢板的硬度为HB450左右，与本专利≥HB360级别耐磨钢不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本高强度耐磨钢板的在线淬火生产方法，该方法克服了常规调质热处理生产方式周期长、成本高等缺点，实现了生产流程短、能耗低、成本低、快节奏，可以稳定生产6~30mm规格、表面硬度≥HB360、-20℃冲击功均值≥60J的高强韧性耐磨钢板，可广泛应用于工作条件恶劣，对钢种性能要求高的矿山机械、工程机械、农业机械及铁路运输机械产品上。配合合适的化学成分设计，使其既能保证高强度、高韧性和优良的焊接性能等要求，简化生产工艺、缩短生产流程、降低能耗，适合大生产操作。

本发明的工艺步骤如下：

1）坯料选择：连铸坯料的化学成分按重量百分比为：C 0.14～0.20%, Si 0.15～0.40%, Mn 0.8～1.50%, P≤0.02%, S≤0.010%,Cr 0.10～0.50%, Al 0.02～0.06%, Ti 0.005～0.02%,B 0.0010～0.0020%，余量为铁Fe和不可避免的杂质；

2）轧制工艺：加热温度为1170～1200℃，采用一般热轧，开轧温度在1050～1100℃，终轧温度在900～950℃，入水温度在880℃以上；

3）在线淬火工艺：利用UFC（超快速冷却）+ACC（加速层流冷却）冷却方式实现钢板在线淬火，冷却区平均速率不低于25℃/S，温度降至150～250℃时淬火终止；

4）回火工艺：淬火钢板加热到250～400℃，保温时间1～2小时。

本发明中，连铸坯料化学成分按重量百分比优选为：C 0.15～0.18%, Si 0.30～0.32%, Mn 1.30～1.40%, P≤0.015%, S≤0.008%, Cr 0.20～0.40%, Al 0.03～0.04%, Ti 0.01～0.02%,B 0.0015～0.0018%，余量为铁Fe和不可避免的杂质。

本发明钢板选用连铸坯的化学成分设计，碳当量低，焊接性能好；贵重合金元素的含量少，成本较低；合金成分设计简单，能保证在低碳、低合金成分、低碳当量的条件下确保钢板的淬透性；钢板整体具有较高的强度、良好的耐磨性、塑韧性以及优异的焊接性能。

上述的方法中，所述的钢板厚度为6～30mm。

本发明生产的低成本高强度耐磨钢，抗拉强度≥1200MPa，表面布氏硬度≥HB360，-20℃冲击功均值≥60J。

基于上述方法，本发明采用UFC（超快速冷却）+ACC（加速层流冷却）两阶段冷却方式实现在线淬火，有其独到的效果。

UFC是超快速冷却（Ultra Fast Cooling）英文的缩写，是近年来国际上发展起来的一项用于控制钢板冷却的新技术，在轧制生产过程中实现快速、准确的温度控制以获得相应的相变组织。超快速冷却部分由9组高密度柱状喷射冷却集箱组成，喷嘴组成包括缝隙喷嘴、双联喷嘴、快冷喷嘴三类喷嘴。冷却区的长度为6m，最大流量9200 m³/h，最大冷却速度为45 ℃/S，冷却钢板的厚度为5～60mm。

ACC是加速层流冷却（Acceletry Center Cooling）英文的缩写，加速层流冷却采用U型集管式层流冷却，冷却过程全部采用计算机自动控制。冷却区的长度为24m，最大流量11000 m³/h，最大冷却速度为55℃/S，冷却钢板的厚度为5～100mm。

采用UFC（超快速冷却）+ACC（加速层流冷却）两阶段冷却方式，可以实现钢板在线淬火。这种组合的冷却方式优点在于，通过合理的配合，能够达到较高的冷却速度以及较低的终冷温度。

本发明的低成本高强度耐磨钢板的在线淬火工艺方法具有如下优点：

1）在线淬火工艺生产高强度耐磨钢板，主要通过合理的轧制、冷却及回火工艺实现钢板的性能，可在较少合金含量的情况下实现钢板高强度、高韧性、良好的耐磨性能以及优异的焊接性能。

2）采用轧后直接在线淬火的工艺，以不低于25 ℃/S的冷却速率在线淬火，获得与常规调质同类型的耐磨钢组织，节省了同类钢板离线再加热淬火的工序，生产周期短、成本低，同时提高了生产效率，节约了能源。

3）采用UFC（超快速冷却）和ACC（加速层流冷却）两种冷却方式的合理配合，能够达到较高的冷却速度及较低的终冷温度，实现在线淬火，冷却过程更容易控制，冷却更加均匀，获得性能更加稳定。

具体实施措施：

以下具体实例来说明本发明的技术方案，但是本发明的保护范围不限于此：

实施例1

低成本高强度耐磨钢板，厚度16mm：

1）坯料选择：选用铸坯化学成分组成为：C 0.16%, Si 0.31%,Mn 1.45%, P ≤0.015%, S≤0.008%, Cr 0.31%, Al 0.037%, Ti 0.016%,B 0.0017%,其余为铁Fe和不可避免的杂质；

2）轧制工艺：铸坯加热温度为1190℃，开轧温度1070℃，终轧温度945℃，入水温度910℃；

3）在线淬火工艺：冷却区平均速率40℃/S，冷却终止温度200℃；

4）回火工艺：回火温度为350℃，保温时间为1小时。

通过上述工艺，得到耐磨钢板的力学性能为：抗拉强度为1300MPa，延伸率为14.5%，-20℃冲击功均值为80J，表面布氏硬度均值为HB 395。

实施例2

低成本高强度耐磨钢板，厚度25mm：

1）坯料选择：选用铸坯化学成分组成为：C 0.17%, Si 0.30%,Mn 1.42%, P ≤0.015%, S≤0.008%, Cr 0.43%, Al 0.035%, Ti 0.015%,B 0.0018%,其余为铁Fe和不可避免的杂质；

2）轧制工艺：铸坯加热温度为1195℃，开轧温度1060℃，终轧温度940℃，入水温度915℃；

3）在线淬火工艺：冷却区平均速率38℃/S，冷却终止温度210℃；

4）回火工艺：回火温度为350℃，保温时间为1小时。

通过上述工艺，得到耐磨钢板的力学性能为：抗拉强度为1250MPa，延伸率为12.5%，-20℃冲击功均值为75J，表面布氏硬度均值为HB 385。

实施例3

低成本高强度耐磨钢板，厚度30mm：

1）坯料选择：选用铸坯化学成分组成为：C 0.18%, Si 0.31%,Mn 1.48%, P ≤0.015%, S≤0.008%, Cr 0.45%, Al 0.034%, Ti 0.014%,B 0.0016%,其余为铁Fe和不可避免的杂质；

2）轧制工艺：铸坯加热温度为1198℃，开轧温度1065℃，终轧温度935℃，入水温度920℃；

3）在线淬火工艺：冷却区平均速率30℃/S，冷却终止温度190℃；

4）回火工艺：回火温度为400℃，保温时间为1.5小时。

通过上述工艺，得到耐磨钢板的力学性能为：抗拉强度为1230MPa，延伸率为15.5%，-20℃冲击功均值为70J，表面布氏硬度均值为HB 380。

Claims

1.一种低成本高强度耐磨钢板的在线淬火生产方法，其特征在于：工艺步骤如下：

1）坯料选择：连铸坯料的化学成分按重量百分比为：

C 0.14～0.20%, Si 0.15～0.40%, Mn 0.8～1.50%, P≤0.02%, S≤0.010%, Cr 0.10～0.50%, Al 0.02～0.06%, Ti 0.005～0.02%,B 0.0010～0.0020%，余量为铁Fe和不可避免的杂质；

2）轧制工艺：加热温度为1170～1200℃，采用一般热轧，开轧温度在终轧温度1050～1100℃，终轧温度在900～950℃，入水温度在880℃以上；

3）在线淬火工艺：利用超快速冷却+加速层流冷却方式实现钢板在线淬火，冷却区平均速率不低于25℃/S，温度降至150～250℃时淬火终止；

2.根据权利要求1所述的生产工艺方法，其特征在于：所述钢板厚度为6～30mm，表面硬度≥HB360，-20℃冲击功均值≥60J。