用于制造挖掘机挖斗的高表面质量热轧钢板及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制造挖掘机挖斗的高表面质量热轧钢板及制造方法，含有的化学元素成分及其重量百分比为碳0.01～0.15％、硅0.01～0.20％、锰0.20～2.0％、铌0.01～0.10％、钛0.01～0.15％、镍≤0.15％、铬≤0.20％、铜≤0.20％、磷≤0.015％、硫≤0.010％、余量为铁和不可避免的杂质；杂质锡≤0.03％、铅≤0.02％，同时镍、铬、铜的含量满足0.15％≤Ni+Cr+Cu≤0.35％。通过控制Ni+Cr+Cu的含量使制备的钢板具有良好的耐磨性、耐蚀性、抗弯能力和成型性，以及高强度性能，完全可以满足国内外挖掘机械生产厂家的性能要求；另外，通过对生产工艺过程中卷曲温度、以及层流冷却水的pH值、氯离子含量和电导率进行控制，制得的钢板表面呈淡蓝色、有光泽，钢板上下表面没有凹坑、麻点等缺陷，即钢板具有很高的表面质量。

【技术实现步骤摘要】
用于制造挖掘机挖斗的高表面质量热轧钢板及制造方法
本专利技术属于低合金钢制造领域，具体涉及一种用于制造挖掘机挖斗的高表面质量热轧钢板及制造方法。
技术介绍
大型挖掘机挖斗零件，因其复杂的服役环境，对钢板具有严格的内部质量要求。一般要求钢板母材和焊接接头同时具有高强度及良好的耐磨性、耐蚀性、抗弯能力和成型性；同时，钢板表面凹坑、麻点、压印等缺陷不仅直接影响钢板的外观，更对下游终端产品的喷漆效果产生一定影响。随着工程机械行业竞争日趋激烈，国内外主要的工程机械零部件生产厂商对钢板表面质量的要求也越来越高，除了不允许热轧钢板表面出现黑灰、凹坑、麻点等常规缺陷外，甚至要求钢板可以以内带外，达到内外表面基本无色差。目前国内挖掘机挖斗普遍采用Q345、NM360和HARDOX500等钢材，Q345价格便宜，但性能一般；NM360和HARDOX500性能较好，但成本较高。同时，高表面质量也是工程机械厂商的重点使用要求。因此，如何在满足钢板性能要求的同时，制造出高表面质量的高强热轧板成为钢厂亟待解决的问题。如中国专利技术专利(公开号CN1644743、公开日2005.07.27)公开了一种可加工性、疲劳特性和表面质量优越的高强度热轧钢板，它是在控制Si含量不超过0.1％，以得到较好的钢板表面质量；通过控制P和Cr含量，以得到较好的可加工性和疲劳特性。此种方法虽在一定程度上避免了钢板表面红色花斑纹的出现，提高了钢板的表面质量，但未对整个生产过程中卷取、水质和横切矫直等环节进行控制，钢板表面黑灰及麻坑等缺陷很难避免，不能满足现今工程机械行业对表面质量的高要求。如中国专利技术专利申请(公开号CN102764760、公开日2012.11.07)公开了一种高表面质量热轧钢板的制造方法，它通过将Si含量控制在0.15％以下，同时对轧制整个流程进行一定的工艺优化、过程控制，获得了具有较高表面质量的热轧钢板。但其并未考虑高强钢板合金元素对钢板表面质量的影响，同时也未考虑水质、卷取过程和横切矫直等因素对高强钢板表面质量的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种用于制造挖掘机挖斗的高表面质量热轧钢板。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：用于制造挖掘机挖斗的高表面质量热轧钢板，含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.01～0.15％、硅0.01～0.20％、锰0.20～2.0％、铌0.01～0.10％、钛0.01～0.15％、酸溶铝0.035～0.050％、镍≤0.15％、铬≤0.20％、铜≤0.20％、磷≤0.020％、硫≤0.010％及余量为铁；其中：镍、铬、铜的含量满足0.15％≤Ni+Cr+Cu≤0.35％。以下简述本专利技术中选定合金元素、成分范围的理由：C(碳)：含量控制在0.01～0.15wt％范围内。碳是提高硬度、强度和耐磨性的主要元素，含有0.01wt％以上，才能确保钢板的强度。但过高的碳会降低钢的延性和成型行，故本专利技术中碳含量控制范围在0.01～0.15wt％。Si(硅)：含量控制在0.005～0.20wt％范围内。硅是炼钢脱氧的必要元素，且以固溶强化形式提高钢的强度，含量一般在0.005wt％以上。当Si≥0.2wt％时，与O发生反应后以SiO2的形式存在，SiO2又与FeO易形成FeO/Fe2SiO4的共析产物或成铁橄榄石(2FeSiO2)，FeO/Fe2SiO4的共析产物凝固后为锚状形貌，FeO很难去除；铁橄榄石嵌入到氧化铁皮层中后，与基体的结合非常紧密，高压水除磷也很难将其除去。本专利技术中控制Si：0.005～0.20wt％，优选为0.01～0.20wt％。Mn(锰)：含量控制在0.20～2.0wt％。锰能消除或减弱因硫所引起的热脆性，从而改善钢的热加工性能。Mn和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，强化基体；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子，生成Mn3C，它与Fe3C能相互溶解，在钢中形成在(FeMn)3C型化合物，从而提高钢的强度、硬度和耐磨性。因此，一般含有0.10wt％以上的锰。但锰含量较高会造成较严重的中心偏析，并降低韧性，锰选择为0.20～2.0wt％。Nb(铌)：含量控制在0.01～0.10wt％。铌可细化晶粒和弥散强化提高强度，硬度和耐磨性，0.10wt％以下即可达到细化晶粒和弥散强化的作用。本专利技术中控制Nb含量为0.01～0.10wt％。Ti(钛)：含量控制在0.01～0.15wt％。适量的钛在连铸冷却条件下生成弥散的TiN颗粒，由于它的熔点很高，在焊接热影响区能显著抑制晶粒长大。本专利技术中控制Ti含量为0.01～0.15wt％。Ni(镍)：含量控制在≤0.15wt％。镍的氧化位较低，在氧化时优先氧化，在氧化铁皮层会产生Ni富集，形成富Ni的金属网丝和颗粒，并逐渐演变成一个附着力很强的粘附层，在高压水的冲击下仍不易剥离。而当钢中还有少量Ni存在时，附着层的厚度会明显的增加。但Ni可以提高耐蚀性，提高钢板的热加工性。本专利技术中控制Ni含量≤0.15wt％。Cr(铬)：含量控制在≤0.20wt％。铬能使C曲线右移，铬能加强推迟铁素体，珠光体转变，可部分抑制先共析铁素体，同时可以增加钢板的耐磨性。但Cr与Ni类似，易形成难熔氧化物，附着在钢板表面，在高压水的冲击下仍不易剥离。因此，铬选择为≤0.20wt％。Cu(铜)：含量控制在≤0.20wt％。Cu元素在钢材中强化铁素体，同时Cu对提高钢的耐蚀性具有重要作用，Cu与Ni类似，Cu富集在氧化铁皮与金属集体相界面，会使热轧板表面出现不规则的表面裂纹，所以应严格控制Cu的含量。因此Cu选择为≤0.20wt％。同时，Ni+Cr+Cu控制在0.15～0.35wt％的水平，此水平可保证钢板的耐磨性、耐蚀性和成型行，同时Ni+Cr+Cu超过0.35wt％时，钢板表面质量明显下降。本专利技术还提供一种如上述所述用于制造挖掘机挖斗钢板的制造方法，包括以下步骤：1)冶炼、铸造按所述成分及重量百分比制备铸坯；2)轧制铸坯加热温度1230～1270℃、加热时间150～200min后，采用两阶段轧制，奥氏体再结晶区粗轧，累计压下率≥55％，未再结晶区精轧，累计压下率≥50％；3)冷却、卷取轧制后采用层流冷却，卷取温度控制在450～560℃之间；其中：层流冷却水pH值为7～9、0mg/l≤Cl-≤300mg/l、0ms/cm≤电导率≤2.5ms/cm。4)开卷粗矫、精矫制得所需的钢板。其中：铸坯在炉时间不宜过长，在炉时间控制在150～200min，以减少一次氧化铁皮的厚度。为了细化铁素体晶粒，在奥氏体再结晶区高温粗轧时，进行多道次大变形量轧制，保证大的压下量，使奥氏体晶粒充分破碎，同时粗轧结束温度应在完全再结晶区，不能进入部分再结晶区，以免产生混晶。在未再结晶区进行连续精轧，使奥氏体晶粒充分压扁，在晶粒内部产生大量位错，形成滑移带及胞状亚结构，为铁素体转变时提供更多的形核点，以细化铁素体晶粒，同时增加析出相的形核位置。同时轧后采用层流冷却，保证一定的冷却速度和合适的终冷温度，为微合金元素的析出强化创造条件。其中：层流冷却水pH值控制在7～9，水中的pH值是对金属腐蚀速度影响很大的一个因素。阴极过程是氢离子的还原过程，则pH值降低一般来说有利于过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造挖掘机挖斗的高表面质量热轧钢板，其特征在于：含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.01～0.15％、硅0.01～0.20％、锰0.20～2.0％、铌0.01～0.10％、钛0.01～0.15％、酸溶铝0.035～0.050％、镍≤0.15％、铬≤0.20％、铜≤0.20％、磷≤0.020％、硫≤0.010％及余量为铁；其中：镍、铬、铜的含量满足0.15％≤Ni+Cr+Cu≤0.35％。

【技术特征摘要】
1.一种用于制造挖掘机挖斗的高表面质量热轧钢板，其特征在于：含有的化学元素成分及其重量百分比为：碳0.01～0.10％、硅0.13～0.20％、锰1.39～2.0％、铌0.01～0.10％、钛0.01～0.15％、酸溶铝0.035～0.050％、镍≤0.15％、铬≤0.20％、铜≤0.20％、磷≤0.020％、硫≤0.010％及余量为铁；其中：镍、铬、铜的含量满足0.15％≤Ni+Cr+Cu≤0.35％。2.一种如权利要求1所述用于制造挖掘机挖斗高表面质量热轧钢板的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄大伟，胡敏，陈吉清，郭斌，刘志勇，陶文哲，程吉浩，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42