一种低温韧性良好的NM500级耐磨钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种低温韧性良好的NM500级耐磨钢及其制造方法，包括钢水冶炼、板坯连铸、板坯加热、钢板轧制、在线淬火、回火热处理。钢板厚度为20

【技术实现步骤摘要】
一种低温韧性良好的NM500级耐磨钢及其制造方法


[0001]本专利技术属于耐磨钢
，具体涉及一种低温韧性良好的NM500级耐磨钢及其制造方法。

技术介绍

[0002]耐磨钢，指专供大面积磨损工况条件下使用的特种板材产品，主要具有高硬度、高耐磨性的特点。随着近年来我国基础建设的大力发展，耐磨钢在采矿、建筑、农业以及冶金等行业得到了广泛地应用，并朝着低成本、轻量化、长寿命的方向发展。因此，研发新型耐磨材料具有重要意义。而低温韧性良好的NM500级耐磨钢相比传统钢板，可满足于低温和强冲击等恶劣环境的服役要求，并替代低级别耐磨钢，实现机械用材轻量化装配。
[0003]目前国内生产NM500级耐磨钢的方法大多采取离线热处理（离线淬火+回火），高度依赖热处理炉及淬火机，存在工序长、能耗大、合金多、成本高缺点；同时由于碳锰易偏析元素设计高、钢水夹杂物控制不良、轧制制度不匹配以及离线淬火晶粒粗大等多类问题，导致钢板强度低韧性差，无法在低温和强冲击环境服役。随着超快冷设备的发展，在线淬火（DQ）技术随之成为生产中厚板产品大冷速强冷却关键技术。若采用在线淬火工艺生产耐磨钢，可解决离线淬火不足，同时耦合合理的成分设计、良好的钢水纯净度、以及合适的控制轧制技术，将可获得具备低温韧性良好的NM500级耐磨钢。
[0004]对比文件1，专利“一种500HB级耐磨钢板及其生产方法”（申请号：CN 109735776），采用“：C：0.27
‑
0.37%、Si：0.15
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0.35%、Mn：1.51
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1.56%、P≤0.015%、S≤0.015%、Cr：1.51
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1 .60%、Al：0.015
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0.045%、B：0.0008
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0.0035%、Ti：0.018
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0.040%”成分设计，通过加热温度1150
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1260℃，精轧开轧温度1000
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1150℃，采用UFC冷却设备在线淬火，淬火开冷温度840
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950℃，终冷温度≤200℃，冷却速率≥25℃/s，回火温度300
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500℃，钢板厚度10
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50mm，硬度470
‑
550HB。该专利所制钢板性能无强度及冲击功指标，对在低温及强冲击环境下可用性无法获知。另C、Mn元素设计较高，碳当量势必升高，对后续加工焊接使用过程不利，且高C含量对韧性影响敏感，高Mn含量对偏析及MnS夹杂物影响敏感，如何保证强度与塑韧性的匹配，值得商榷和探讨。另回火温度较高，析出碳化物势必聚集长大，对耐磨损性存在一定影响。
[0005]对比文件2，专利“HB500级耐磨钢板及其制备方法”（申请号：CN 102517509），采用“C：0.28
‑
0.35%、Si：0.10
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0.60%、Mn：0.7
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1 .0%、P≤0.025%、S≤0 .010%、Cr：0.4
‑
0.8%、Mo：0.10
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0.60%，Nb：0.01
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0.05%、V：0.01
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0.08%、Ti：0.005
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0.05%、B：0.001
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0.003%”成分设计，通过加热温度1200
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1250℃，粗轧开轧温度≤1000℃，粗轧终轧温度≥970℃，道次变形率10
‑
30%，精轧开轧温度870
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900℃,精轧终轧温度为Ar3+(80
‑
160)℃，道次变形率10
‑
30%，采用在线水冷冷却系统进行冷却，开冷温度为Ar3+(70
‑
150)℃，冷速≥20℃/s，终冷≤100℃，回火温度150
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250℃，回火后空冷，实施例钢板厚度20
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30mm，布氏硬度＞500HB，
‑
20℃冲击韧性≥24J。该专利成分C元素设计较高，同样对低温韧性及加工焊接造成一定影响，且实施例厚度20
‑
30mm均加入0.35%高含量的贵重合金Mo，势必明显增加成本。粗轧过程中，由于铸坯加热温度≥1200℃，但限制了粗轧开轧温度≤1000℃，这势必增加钢坯在高温下的待温
时间，既加剧了钢坯的二次氧化，影响轧制板面质量，又降低了粗轧轧制效率。实施例的冲击韧性仅达到
‑
20℃下24
‑
39J，未达到低温高韧性耐磨钢要求。
[0006]对比文件3，专利“一种高强度高硬度耐磨钢”（申请号：CN 102127705），采用“C：0.2
‑
0.3％，Si ：0.5
‑
1.0％，Mn ：1.4
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2.0％，P≤0.01％，S≤0.005％，Nb ：0.02
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0.04％，Ti：0.02
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0.035％，V：0.03
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0.06％，B：0.0015
‑
0.002％，Al：≤0.03％，N：0.002％
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0.004％”成分设计，通过加热温度1100
‑
1200℃，粗轧开轧温度1000
‑
1070℃，进行累计变形率≥80%的轧制，精轧开轧温度850℃左右，终轧温度800
‑
850℃，在接近Ar3以上以≥20℃快速冷却至200℃以下，实例钢板厚度15mm，抗拉强度1450
‑
1641MPa，延伸率13
‑
16%，
‑
20℃冲击功28
‑
35J，布氏硬度440
‑
460HB。该专利Si元素含量设计0.5
‑
1.0％偏高，虽可提高强度，但会恶化塑韧性，甚至使钢材变脆、降低可焊性及抗锈蚀性能，常规Si设计≤0.5%。实施例Mn含量1.48
‑
1.98%，高Mn会增加钢坯产生偏析及MnS夹杂物，严重恶化钢板的塑韧性，由
‑
20℃冲击功仅为30J可见，验证了上述推测。另在该成分设计下+在线淬火工艺，硬度仅为450HB左右，同时淬火后未进行回火热处理，无法消除内应力，势必影响钢板组织稳定及后续加工、焊接使用。
[0007]对比文件4，“一种低合金高性能耐磨钢板及其制造方法”（申请号：CN 103205627），采用“C：0.21
‑
0.32％，Si ：0.1
‑
0.5％，Mn ：0.60
‑
1.60％，B：0.0005
‑
0.0040％，Cr≤1.50％，Mo≤0.80％，Ni≤1.50％，Nb≤0.080％, V≤0.080％, Ti≤0.060％，Al:0.010...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温韧性良好的NM500级耐磨钢，其特征在于:所述低温韧性良好的NM500级耐磨钢包括如下质量百分比的各组分：C：0.19
‑
0.22%，Si：0.25
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0.45%，Mn：1.20
‑
1.35%，P≤0.010%，S≤0.003%，Al：0.020
‑
0.040%，Nb：0.015
‑
0.025%，Ti：0.01
‑
0.02%，V：0.10
‑
0.13%，Cr：0.80
‑
0.90%,Mo:0.17
‑
0.27%，B：0.0015
‑
0.0025%，N：100
‑
140ppm ，H≤2ppm，O≤20ppm，余量为Fe及不可避免的杂质；碳当量CEV(%)范围：0.60
‑
0.70%，CEV=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15。2.如权利要求1所述的一种低温韧性良好的NM500级耐磨钢的制造方法，包括如下步骤：钢水冶炼、板坯连铸、板坯加热、钢板轧制、在线淬火、回火热处理；其特征在于：（1）钢水冶炼步骤：铁水先通过预处理脱硫扒渣，扒渣后铁水亮面≥95%，入炉铁水S≤0.010%；采用顶底复吹转炉冶炼，吹炼过程中吹炼枪位采取低
‑
高
‑
低模式，吹炼前12分钟转炉底吹采用氮气模式，流量≥200m3/h，吹炼12分钟至吹炼终点，转炉底吹采用氩气模式，流量≥240m3/h，底吹氩气模式转换时炉内钢水温度1580℃
±
10℃；采用双渣法冶炼，挡渣出钢，渣厚≤40mm，出钢时采用金属锰、硅铁、铝铁进行脱氧和合金化，转炉出钢温度1620
±
20℃，并严格控制终点C、P、Al含量分别为：C≥0.07%，P≤0.009%，0.04%≤Al≤0.07%；采用LF+RH双联工艺处理，LF精炼白灰按每吨钢8kg消耗量投入，第一次送电后白渣，白渣保持时间≥12min，控制终点渣样成分Al2O3＞22%，CaO/Al2O3含量比例为1.7
‑
2.0,后期出站前控制硼铁在钛铁加完计时5min后加入；RH真空时采用氮气作为提升气体，压力为5KPa，流量≥60m3/h，高真空时间≥12min，破空后保证N含量100
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140ppm；采用钙化处理，喂入纯钙线200
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300米，喂丝速度180
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210m/min，吊包前软吹氩时间≥10min，软吹后钢水镇静时间≥5min；（2）板坯连铸步骤：浇铸过程中保持0.8
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0.9 m/min恒拉速，控制液面波动
±
3mm，过热度20
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25℃；全程实现保护浇注，并投入电磁搅拌及动态轻压下，电搅电...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，范明达，王川，陈英俊，尚久亮，甄新刚，李新宇，张德勇，刘振华，关勇，
申请(专利权)人：日钢营口中板有限公司，
类型：发明
国别省市：