一种低合金高强度耐磨钢板及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种低合金高强度耐磨钢板及其生产方法，属于金属耐磨材料技术领域，所述钢板包含的化学成分组成及其质量百分比含量如下：C：0.18～0.24%，Si：0.30～0.80%，Mn：1.40～1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.60～0.85%，Mo：0.20～0.60%，Ni：0.30～0.50%，V：0.035～0.060%，Nb:0.025～0.040%，B：0.0020～0.0030%，Al：0.020～0.050%，O≤0.0015%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。所述生产方法包括炼钢工序、轧制工序、热处理工序。本发明专利技术所生产的低合金、高强度耐磨钢板硬度高，强韧性匹配良好，钢板钢质更纯净。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属耐磨材料
，具体涉及一种低合金高强度耐磨钢板及其生产方法。
技术介绍
耐磨合金材料广泛用于矿山机械、煤矿机械、建材、农业机械、工程机械、电力机械、铁路运输等领域，随着我国经济的迅猛发展，对高强度耐磨合金的需要也日益增加。奥氏体锰钢、耐磨白口铸铁、高铬铸铁等耐磨材料在工业中有着广泛的应用，但是这些耐磨合金材料都有一定的不足。高锰钢由于耐磨机理的原因，往往造成不能很好的发挥出其耐磨性能，白口铸铁和高铬铸铁硬度高、耐磨性好，但是韧性太低，使用范围都受到很大的限制。而低合金耐磨钢在中、低应力使用下，具有耐磨性高、韧性好等优点。随着行业对耐磨钢性能要求的不断提高，亟需设计一种合金含量低，耐磨性能好，性能稳定的高强度耐磨钢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低合金高强度耐磨钢板及其生产方法，该钢板硬度分布均匀，且具有良好的强韧性匹配，以及良好的力学加工性能，钢板厚度的生产规格为20～50mm。本专利技术采用的技术方案是：一种低合金高强度耐磨钢板，所述钢板包含的化学成分组成及其质量百分比含量如下：C：0.18～0.24%，Si：0.30～0.80%，Mn：1.40～1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.60～0.85%，Mo：0.20～0.60%，Ni：0.30～0.50%，V：0.035～0.060%，Nb:0.025～0.040%，B：0.0020～0.0030%，Al：0.020～0.050%，O≤0.0015%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。本专利技术所述钢板包含的化学成分组成及其质量百分比含量如下：C：0.18～0.24%，Si：0.30～0.80%，Mn：1.40～1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.60～0.85%，Mo：0.20～0.60%，Ni：0.30～0.50%，V：0.035～0.060%，Nb：0.025～0.040%，B:0.0020～0.0030%，Al：0.020～0.050%，O≤0.0015%，微合金强化元素0.015～0.035%，其余为Fe和其它不可避免的杂质；所述微合金强化元素为Ti或/和Re。本专利技术所述钢板厚度20～50mm，钢板布氏硬度值为470～510HBW，V型纵向-20℃冲击功≥35J。本专利技术的另一目的在于提供一种低合金高强度耐磨钢板的生产方法，具体生产工艺如下：1）炼钢工序：将复吹转炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧，然后将钢水送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，将钢水再次送入VD炉真空处理，然后通过连铸机浇铸成连铸坯；2）轧制工序：钢坯在连续炉加热过程中600℃以下时，加热速度3～4℃/min，600～1200℃时，加热速度5～6℃/min，最高加热温度1240℃，总加热时间10～12min/mm；3）热处理工序：将钢板在淬火炉中淬火，经淬火后的钢板组织主要为马氏体；将淬火后的钢板在回火炉进行低温回火，回火后将钢板空冷，得到所述要求的钢板。本专利技术所述步骤1）炼钢工序中，将复吹转炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧，加入碳粉，使碳脱氧完成后碳含量≥0.05%；然后将钢水送入LF精炼炉精炼，LF精炼过程中，白渣保持时间≥25min；精炼完毕后，将钢水再次送入VD炉真空处理，真空度≤66Pa，真空保持时间≥15 min，真空破坏后每炉喂入2.5～3.0m/吨钢钙线，进行钙处理，然后通过连铸机浇铸成连铸坯。本专利技术所述步骤2）轧制工序中，采用II型控轧工艺，第一阶段开轧温度1050～1100℃，凉钢厚度为钢板厚度+25mm，此阶段道次压下量为15～25%，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。本专利技术所述步骤2）轧制工序中，采用II型控轧工艺，第二阶段，开轧温度900～920℃，为奥氏体非再结晶阶段，终轧温度830～860℃。本专利技术所述步骤2）轧制工序中，将轧制后钢板及时带温热矫直，矫直次数3～5次，以提高钢板平直度。本专利技术所述步骤3）热处理工序中，将钢板在淬火炉中淬火，淬火温度为925±10℃，加热总时间为2.0～2.5min/mm，经淬火后的钢板组织主要为马氏体。本专利技术所述步骤3）热处理工序中，将淬火后的钢板在回火炉进行低温回火，回火温度230±5℃，加热总时间为4.2min/mm，回火后将钢板空冷，得到所述要求的钢板。本专利技术通过化学成分合适的成分设计，在炼钢过程中通过真空碳脱氧，轧制过程中合理控轧，加上合适的热处理工艺，生产得到的钢板厚度规格为20～50mm。本专利技术的交货状态为淬火加低温回火，采用本专利技术的成分设计和炼钢、轧制、热处理工艺生产得到的低合金高强度耐磨钢板，具有良好的耐磨性和良好的冲击韧性，可应用于许多耐磨设备关键部件上。各化学成分及含量在本专利技术中的作用是：C：0.18～0.24%：碳对钢的强度、冲击韧性、焊接性能都有显著影响。碳含量过低会使钢的硬度低，耐磨性差，且影响控轧效果，也会增大冶炼控制难度，碳含量过高，又会使钢的冲击韧性降低。Si：0.30～0.50%：在炼钢过程中是主要的还原剂和脱氧剂，所以在镇静钢中含有一定量的硅，硅能显著钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，超过0.5%时，会造成钢的韧性下降，降低钢的焊接性能。Mn：1.40～1.60%：锰成本低廉，是良好的脱氧剂和脱硫剂，能增加钢的韧性、强度、硬度和耐磨性，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰含量过高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。P≤0.015%：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，降低塑性，使冷弯性能变坏，在控制成本合理的情况下，尽量降低磷含量。S≤0.005%：硫也是钢中的有害元素，增加钢的热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹，但是硫能增加钢的易切削性能，除非有特殊要求，在经济效益下应尽量降低钢中硫的含量。Ni：0.30～0.50%：镍能提高钢的强度，同时也能增强钢的塑性和韧性，但是金属镍属于稀缺资源，价格比较高，因此对于耐磨钢，应在强度和硬度间取合理平衡点。Cr：0.60～0.85%：铬能显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，同时降低塑性和韧性，铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。Mo：0.20～0.60%：钼存在与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。当钼与铌同时加入时，钼在控制轧制过程中可增大对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，但过多的钼会损害焊接时形成的热影响区的韧性，降低钢的可焊性。V：0.035～0.050%：钒是钢的良好脱氧剂，在钢中可细化晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。Nb：0.025～0.035%：铌能促进钢显微组织的晶粒细化，同时提高强度和韧性，铌可在控轧过程中通过抑制奥氏体再结晶有效的细化显微组织，并通过析出强化提高钢淬透性。铌可降低钢的过热敏感性及回火脆性，改善焊接性能。B：0.0020～0.0030%：钢中加入微量的硼可改善钢的致密性和热轧性能，提高钢板淬透性和强度。Al：0.020～0.040%：铝是钢中常用的脱氧剂，钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低合金高强度耐磨钢板，其特征在于，所述钢板包含的化学成分组成及其质量百分比含量如下：C：0.18～0.24%，Si：0.30～0.80%，Mn：1.40～1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.60～0.85%，Mo：0.20～0.60%，Ni：0.30～0.50%，V：0.035～0.060%，Nb:0.025～0.040%，B：0.0020～0.0030%，Al：0.020～0.050%，O≤0.0015%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种低合金高强度耐磨钢板，其特征在于，所述钢板包含的化学成分组成及其质量百分比含量如下：C：0.18～0.24%，Si：0.30～0.80%，Mn：1.40～1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.60～0.85%，Mo：0.20～0.60%，Ni：0.30～0.50%，V：0.035～0.060%，Nb:0.025～0.040%，B：0.0020～0.0030%，Al：0.020～0.050%，O≤0.0015%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的低合金高强度耐磨钢板，其特征在于，所述钢板包含的化学成分组成及其质量百分比含量如下：C：0.18～0.24%，Si：0.30～0.80%，Mn：1.40～1.60%，P≤0.015%，S≤0.005%，Cr：0.60～0.85%，Mo：0.20～0.60%，Ni：0.30～0.50%，V：0.035～0.060%，Nb：0.025～0.040%，B:0.0020～0.0030%，Al：0.020～0.050%，O≤0.0015%，微合金强化元素0.015～0.035%，其余为Fe和其它不可避免的杂质；所述微合金强化元素为Ti或/和Re。3.根据权利要求1或2所述的低合金高强度耐磨钢板，其特征在于，所述钢板厚度20～50mm，钢板布氏硬度值为470～510HBW，V型纵向-20℃冲击功≥35J。4.基于权利要求1-3任意一项所述的低合金高强度耐磨钢板的生产方法，其特征在于，具体生产工艺如下：1）炼钢工序：将复吹转炉冶炼的钢水送入VD炉进行真空碳脱氧，然后将钢水送入LF精炼炉精炼，精炼完毕后，将钢水再次送入VD炉真空处理，然后通过连铸机浇铸成连铸坯；2）轧制工序：钢坯在连续炉加热过程中600℃以下时，加热速度3～4℃/min，600～1200℃时，加热速度5～6℃/min，最高加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓建军，赵喜伟，刘利香，王会岭，谷盟森，张亚丽，张鹏云，刘丹，张西忠，付冬阳，宋庆吉，
申请(专利权)人：舞阳钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41