專利名稱:一種低成本屈服強度780MPa級非調(diào)質(zhì)處理高強耐磨鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種低成本屈服強度780MPa級非調(diào)質(zhì)處理高強耐磨鋼板的制造方 法,屬于熱軋高強鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
目前工程機械用鋼中,高強鋼的使用量占據(jù)一定比例,主要用于制造吊車懸臂,鏟 車前面擋板等部位,使用要求和條件非常苛刻。由于局部磨損嚴重而經(jīng)不住長期使用的情 況非常多。對于此類工程機械鋼的使用要求主要是耐磨性,從而對于制造材料提出的要求 是既具備高強度,又具有一定的耐磨性。對此,眾多的專利涉及到了高強耐磨鋼板的制造,采用的微合金化的方法和工藝
存在差別。公開號101775545A提供了一種高韌性耐磨鋼板,其化學(xué)成分和含量為C 0. 04 0. llwt%,Si 0. 10 0. 50wt%,Mn :0. 50 1. 50wt%,P < 0. 015wt%,S < 0. 010wt%, Cr 0 0. 60wt%,Mo 0 0. 50wt%,Ni 0 0. 80wt%,Nb 0 0. 050wt%,B 0. 0005
0.0040wt%, Al :0. 010 0. 060wt%, Ti :0· 005 0. 060wt%,余量為 Fe 和不可避免的雜 質(zhì);且 Si、Mn、Cr 的含量滿足 2. 40wt % ^ Si+Mn+Cr 彡 1. 30wt % ;Mo、Ni、Nb 的含量滿足
1.IOwt% ^ Mo+Ni+Nb彡0. 10wt%。該發(fā)明所涉及的高韌性耐磨鋼板硬度大于350HB,縱 向-40°C沖擊功大于100J,微觀組織為貝氏體或馬氏體。該鋼為軋后熱處理板,工藝復(fù)雜, 成本較高。公開號10174836A提供了一種高等級別耐磨鋼板,鋼板成分質(zhì)量百分比為C : 彡 0. 26 %、Si 彡 0. 50 %、Mn 彡 1. 60 %、P 彡 0. 015 %、S 彡 0. 005 %、Ni :0. 10 % 0. 30%,Cr 彡 1. 50%,Nb 彡 0. 06%,Al 0. 02% 0. 06%,Ti 彡 0. 03%,Mo 彡 0. 50%, V 彡0. 08%、B 彡0. 004%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì),鋼板的生產(chǎn)方法包括冶煉、澆鑄、 加熱、軋制、矯直和拋丸、淬火、熱處理、切割等工藝步驟。該鋼為熱處理板,工藝復(fù)雜,添加 了 Ni,Mo等,合金較多,制造成本較高。公開號101451220A涉及一種高強度耐磨鋼板,所述鋼板成分如下CO. 12 0. 16%, SiO. 10 0. 70%,MnO. 90 1. 50%,P 彡 0. 020%,S 彡 0. 010%,NiO. 05 0. 30%, V0. 03 0. 08%,NbO. 01 0. 06%,A10. 020 0. 08%,CrO. 20 0. 70%,MoO. 1 0. 50%, TiO. 010 0. 060%,B0. 0005 0. 0030%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)工藝主要是 淬火和回火工藝的控制,制得的鋼板厚度可以達到60mm,布氏硬度值為360 440,硬度分 布均勻;抗拉強度不低于1220Mpa。該鋼板為熱處理厚板,厚度達到GOmm,在寬厚板軋機上 進行生產(chǎn)。公開號CN1699613A的專利本發(fā)明涉及一種特別適用于鐵路道岔的高強度耐磨 鋼及其制造方法。其材質(zhì)化學(xué)成份為(重量%) :C0. 25-0. 55, SiO. 6-1. 5,MnO. 8-1. 5, Crl-1. 5,MoO. 3-0. 5,V0. 15-0. 25,TiO. 05-0. 15,P 彡 0· 03,S 彡 0. 025 ;制造工藝流程為電弧爐冶煉一真空爐精煉一爐外鋼包精煉一鑄錠一初軋成坯一鍛造成型一形變熱處理。本 發(fā)明是通過后期熱處理得到的高強度,工藝復(fù)雜。公開號CN101250673A公開一種本發(fā)明公開了一種超高強度耐磨鋼及其生產(chǎn)方 法,屬于涉及低合金化鋼制造領(lǐng)域,該鋼的化學(xué)成分按重量百分比為C0. 10 0. 17%, SiO. 25 0. 50 %,Mnl. 20 1. 50 %,P 彡 0. 018 %,S ^ 0. 008%, CrO. 20 0. 50 %,Ni 0. 25 0. 50%, MoO. 10 0. 40%, AlsO. 02 0. 06%, B 彡 0. 005%, Re 彡 150G/ 噸鋼,余 量為 Fe 及不可避免雜質(zhì),碳當(dāng)量 Ceq) ^ 0. 60,Ceq(% )-C+Mn/6+ (Mo+Cr+V)/5+ (Ni+Cu )/15。該鋼的具體生產(chǎn)方法包括超純凈鋼工藝進行冶煉——鐵水脫硫——轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹 煉——真空處理——結(jié)晶器喂稀土(Re)絲——澆注成板坯——板坯加熱——粗扎——精 扎——空冷或沖中壓水冷卻——鋼板調(diào)質(zhì)處理。本專利不僅采用了高碳含量的成分設(shè)計思 路,而且后期也需要進行調(diào)質(zhì)處理。目前不同企業(yè)生產(chǎn)的高強度級別的耐磨鋼材均采用高碳成分設(shè)計以及微合金化 思想,并且后期采用熱處理工藝。隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展,鋼鐵工業(yè)面臨著以低碳經(jīng)濟、以 節(jié)省資源、節(jié)約能源、保護環(huán)境為主要目標(biāo)的發(fā)展趨勢。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題,使得生產(chǎn)的鋼帶不僅屈服強度在780MPa以上,并且能夠滿足 耐磨的要求,同時具有良好的成形性能,本專利提出了一種能夠降低成本的非調(diào)質(zhì)處理耐 磨鋼板的制造方法,該技術(shù)方案在熱連軋機上就能夠?qū)崿F(xiàn)。本發(fā)明提供一種低成本屈服強度780MPa級非調(diào)質(zhì)處理高強耐磨鋼及其制造方 法,是在碳錳結(jié)構(gòu)鋼成分的基礎(chǔ)上,通過添加適量的Nb,Ti,Cr等微合金元素和采用控軋 控冷技術(shù)來實現(xiàn)??紤]到普通熱連軋機的生產(chǎn)特點,利用高Ti成分設(shè)計,生產(chǎn)屈服強度在 780MPa以上,抗拉強度在850MPa以上,延伸率在18 %以上,具有良好耐磨性和成型性能的 鋼帶,該鋼帶不僅強度高,重量輕,而且疲勞性能也大大提高,鋼帶厚度在16mm以下,可以 在熱連軋機上進行生產(chǎn)。在合理成分設(shè)計的基礎(chǔ)上,采用控軋控冷工藝,加熱溫度在1200 1260°C,加熱 時間根據(jù)鑄坯的冷熱程度不同適當(dāng)控制在120 180分鐘,這樣利于合金元素充分固溶。精 軋在860°C 1050°C,同時卷取溫度采用550°C 650°C,以獲得最佳的析出沉淀強化效果。本發(fā)明的技術(shù)方案是屈服強度780MPa級非調(diào)質(zhì)處理高強耐磨鋼組成成分,按重 量百分比為C 0. 08 0. 13%, Si 彡 0. 5% ;Mn 1. 6 1. 9% ;P 彡 0. 015% ;S ^ 0. 01% ; Cr 0. 6 1. 0%,Ti 0. 1 0. 15% ;Nb 0. 02 0. 06% ;N 彡 0. 005% ;0 彡 0. 002% ;其 余為鐵Fe和不可避免雜質(zhì)。上述屈服強度780MPa級非調(diào)質(zhì)處理高強耐磨鋼的制造方法,包括電爐或轉(zhuǎn)爐冶 煉,精煉,連鑄,連鑄坯加熱,熱連軋,層流冷卻,卷取,開卷剪切成板,其特征在于1)軋制成型工藝連鑄坯加熱溫度1200 1260°C,加熱時間120 180分鐘;之 后進行控制軋制,粗軋開軋溫度為1120 1180°C,粗軋終軋溫度為1020 1060°C,粗軋過 程進行3 5道次軋制,粗軋后,中間坯料厚度為28 40mm,最終產(chǎn)品厚度為6 IOmm ;精 軋開軋溫度為1000 1050°C,精軋終軋溫度為860 920°C,精軋過程進行4 6道次軋 制,精軋過程每道次的壓下量控制在15 40%,精軋機架間采用水冷;
2)卷取工藝及冷卻工藝將上述軋制后坯料進行層流冷卻,冷卻速度為10 200C /S,卷取溫度為550 660°C。對上述連鑄坯料是在奧氏體再結(jié)晶區(qū)、未再結(jié)晶區(qū)及形變誘導(dǎo)相變區(qū)控制軋制; 通過高溫區(qū)的奧氏體再結(jié)晶控制軋制,充分細化奧氏體晶粒;通過精軋階段的道次間水冷, 降低軋件溫度,增加奧氏體未再結(jié)晶區(qū)的變形;精軋終軋溫度控制在860 920°C,使軋制 過程中產(chǎn)生較大的累積應(yīng)變;通過軋后快速冷卻及適當(dāng)?shù)木砣囟?,得到超? 5μπι的 多邊形鐵素體和貝氏體組成。本發(fā)明與已有技術(shù)相比較,具有下列顯著的優(yōu)點和效果1) C含量在0.08 0. 13%以下,C除了增加硬度和耐磨性,可以與鋼中合金形成 微小的碳化物粒子,利于沉淀強化和彌散強化;低碳成分設(shè)計能夠很好的實現(xiàn)良好冷彎成 型性能;2)由于本發(fā)明采用了低成本成分設(shè)計,除了 Nb以外,用較高的Ti含量代替高成本 的合金元素Mo等,通過細晶強化和TiC粒子等沉淀強化作用,使得屈服強度達到了 780MPa 以上。因此,與其他添加了 Mo,Ni等合金的比較,僅靠Cr成分設(shè)計,成本降低明顯;3)本發(fā)明鋼帶具有超細化的多邊形鐵素體組織,使材料具有較高的屈服強度良好 的塑性,同時材料的韌性得到提高。適量的貝氏體可有效的提高抗拉強度,改善加工硬化能 力,降低屈強比,使材料在提高強度的同時,還具有良好的冷成型性。4)材料的低溫韌性較好,韌脆轉(zhuǎn)變溫度低于_35°C ;常溫夏比沖擊功可以達到80J 以上。5)本發(fā)明高強鋼帶卷取溫度550 660°C,較其他專利的低溫卷取更加易于控制。6)本發(fā)明高強鋼帶可達到如下綜合性能ReL 780 840MPa ;Rm 850 930MPa, δ彡16%,滿足良好的耐磨性,與Q345B相比較,耐磨性提高2倍以上。
具體實施例方式以下列舉具體實施例對本發(fā)明進行說明。需要指出的是,實施例只用于對本發(fā)明 作進一步說明,不代表本發(fā)明的保護范圍,其他人根據(jù)本發(fā)明做出的非本質(zhì)的修改和調(diào)整, 仍屬于本發(fā)明的保護范圍。根據(jù)本發(fā)明設(shè)定的化學(xué)成分范圍,下述實施例都通過以下具體工藝流程以化學(xué) 成分C,Si,Mn, S,P和Fe為原料,進行電爐或者轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉過程對鋼水進行合金化處理、 連鑄、鑄坯直接加熱或者均熱、熱連軋、軋后層流水冷卻、卷取等流程制備而成。例1 選配高強鋼的化學(xué)成分,重量百分比是C:0. 1%, Si 0. 30%, Mn -.1.80%, Nb :0. 05% ;Ti :0. 15% ;Cr 0. 6 % ;P 0. 008% ;S 0. 006% ;其余為鐵 Fe 與不可避免雜 質(zhì)。將上述配制好的原料在120噸轉(zhuǎn)爐上冶煉,并連鑄成160mmX 1230mmX 11800mm的連 鑄坯,將連鑄坯加熱到1230°C,加熱時間150分鐘,在熱連軋機上軋制,粗軋開軋溫度控制 為1150°C,粗軋終軋溫度控制為1050°C,粗軋5道次,中間坯厚為31mm,精軋開軋溫度控 制為1020°C,精軋終軋溫度控制為880°C,精軋6道次,精軋平均每道次的壓下量控制在 25%,精軋機間采用水冷;將上述軋制后坯料進行層流冷卻,冷卻速度為15°C /S,卷取溫度 為60(TC,最終獲取高強鋼帶,進行開卷剪切成鋼板。產(chǎn)品力學(xué)性能檢驗結(jié)果見表1 表 1
厚度, mmRel, MpaRm, Mpaδ, %冷彎 B=35, d =2a沖it丨尺寸, mm-20 平-試 樣沖擊功 /J硬度 HB682091020合格5*10*5530310例2 選配高強鋼的化學(xué)成分,重量百分比是C 0. 12%, Si 0.2%, Mn:1.7%, Nb :0. 04% ;Ti :0. 15% ;Cr :0· 8% ;P :0· 008% ;S :0· 003% ;其余為鐵 Fe 和不可避免雜質(zhì)。將上述配制好的原料在120噸轉(zhuǎn)爐上冶煉,并連鑄成160mmX 1230mmX 11800mm的 連鑄坯,將連鑄坯加熱到1230°C,加熱時間145分鐘,粗軋開軋溫度控制為1180°C,粗軋終 軋溫度控制為1050°C,粗軋5道次,中間坯厚40mm,此后對中間坯進行精軋,精軋開軋溫度 控制為1020°C,精軋終軋溫度控制為900°C,精軋5道次,精軋平均每道次的壓下量控制在 24%,精軋機間采用水冷;將上述軋制后坯料進行層流冷卻,冷卻速度為20°C /S,卷取溫度 為580°C,最終獲取高強鋼帶,進行開卷剪切成鋼板。產(chǎn)品力學(xué)性能檢驗結(jié)果見表2 表2
、 厚度, mmRel, MpaRm, Mpaδ, %冷彎 B=35, d=a沖擊尺寸, mm-20°C半試 樣沖擊功 /J硬度 HB879088018合格5*10*5525298例3 選配高強鋼的化學(xué)成分,重量百分比是C 0. 10%, Si 0.3%, Mn:1.8%, Nb :0. 05% ;Ti :0. 12% ;Cr :0· 9% ;P :0· 008% ;S :0· 003% ;其余為鐵 Fe 和不可避免雜質(zhì)。將上述配制好的原料在120噸轉(zhuǎn)爐上冶煉,并連鑄成160mmX 1230mmX 11800mm的 連鑄坯,將連鑄坯加熱到1220°C,加熱時間150分鐘,粗軋開軋溫度控制為1160°C,粗軋終 軋溫度控制為1030°C,粗軋5道次,中間坯厚41mm,此后對中間坯進行精軋,精軋開軋溫度 控制為1000°C,精軋終軋溫度控制為890°C,精軋5道次,精軋平均每道次的壓下量控制在 23%,精軋機間采用水冷;將上述軋制后坯料進行層流冷卻,冷卻速度為19°C /S,卷取溫度 為580°C,最終獲取高強鋼帶,進行開卷剪切成鋼板。產(chǎn)品力學(xué)性能檢驗結(jié)果見表2 表 3
厚度, mmRel, MpaRm, Mpaδ ’ %冷彎 B=35, d =a沖擊尺寸, mm-20°C半試 樣沖擊功 /J硬度 HB1078586017合格5*10*5524296試制鋼在型號為MLD-10的動載磨料磨損試驗機上進行耐磨對比試驗。根據(jù)用戶 提出的要求,與Q345B進行了對比試驗。耐磨性能通過測量試樣在實驗前后的重量,計算得到相對耐磨性來評定,相對耐
磨性計算公式為 M0η =—-
Mx式中η——相對耐磨性;
M0——標(biāo)準(zhǔn)試樣磨損量;Mx——被測試樣磨損量。磨損量取實驗結(jié)束后的磨損質(zhì)量損失,即以磨損30h的磨損總量計算。以萊鋼根據(jù)國標(biāo)進行生產(chǎn)的Q345B鋼為標(biāo)準(zhǔn)試樣。標(biāo)準(zhǔn)試樣的磨損量Mtl = 59. 3mg,試樣鋼相對于標(biāo)樣的耐磨性試樣1 H1=59.9/'21.68=2. 17
試樣2 n2=59.3/24=2. 1
試樣3 ;n2=59.5/;28.6 ==2. 08 試驗結(jié)果表明本發(fā)明提高強度的同時,具備良好的耐磨性能,滿足工程機械用戶 的要求。
權(quán)利要求
一種低成本屈服強度780MPa級非調(diào)質(zhì)處理高強耐磨鋼,其特征在于化學(xué)組成按重量百分比為C0.08~0.13%;Si≤0.5%;Mn1.6~1.9%;P≤0.015%;S≤0.01%;Cr0.6~1.0%;Ti0.1~0.15%;Nb0.02~0.06%;N≤0.005%;O≤0.002%;其余為鐵Fe和不可避免雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本屈服強度780MPa級非調(diào)質(zhì)處理高強耐磨鋼,其特征在 于,性能為ReL 780 840MPa ;Rm 850 930MPa,δ 彡 16%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本屈服強度780MPa級非調(diào)質(zhì)處理高強耐磨鋼,其特征在 于,在相同磨損條件下,該鋼帶的耐磨性是Q345B的2 3倍。
4.一種權(quán)利要求1所述的低成本屈服強度780MPa級非調(diào)質(zhì)處理高強耐磨鋼的制造方 法,包括電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉,精煉,連鑄,連鑄坯加熱,熱連軋,層流冷卻,卷取,開卷剪切成板, 其特征在于制造步驟如下1)軋制成型工藝連鑄坯加熱溫度1200 1260°C,加熱時間120 180分鐘;之后進 行控制軋制,粗軋開軋溫度為1120 1180°C,粗軋終軋溫度為1020 1060°C,粗軋過程進 行3 5道次軋制,粗軋后,中間坯料厚度為28 40mm,最終產(chǎn)品厚度為6 IOmm ;精軋開 軋溫度為1000 1050°C,精軋終軋溫度為860 920°C,精軋過程進行4 6道次軋制,精 軋過程每道次的壓下量控制在15 40%,精軋機架間采用水冷;2)卷取工藝及冷卻工藝將上述軋制后坯料進行層流冷卻,冷卻速度為10 20°C/S, 卷取溫度為550 660°C。
全文摘要
一種低成本屈服強度780MPa級非調(diào)質(zhì)處理高強耐磨鋼,其化學(xué)組成按重量百分比為C0.08~0.13%;Si≤0.5%;Mn1.6~1.9%;P≤0.015%;S≤0.01%;Cr0.6~1.0%;Ti0.1~0.15%;Nb0.02~0.06%;N≤0.005%;O≤0.002%;其余為鐵Fe和不可避免雜質(zhì)。該耐磨鋼制造方法包括電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉,精煉,連鑄,連鑄坯加熱,熱連軋,層流冷卻,卷取,開卷剪切成板,本發(fā)明高強鋼帶可達到如下綜合性能ReL780~840MPa;Rm850~930MPa,δ≥16%,滿足良好的耐磨性,與Q345B相比較,耐磨性提高2倍以上。
文檔編號C21D8/02GK101956141SQ20101029949
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者亓偉偉, 劉洪成, 劉萊萌, 周平, 孫新軍, 張佩, 張明金, 張桂南, 王奉縣, 王學(xué)新, 王建景, 王金秀, 趙培林, 路峰 申請人:萊蕪鋼鐵股份有限公司