一种耐磨钢及其生产方法与流程

1.本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种耐磨钢及其生产方法。


背景技术：

2.耐磨钢是低合金高强度马氏体钢，因合金元素含量低，其高强度及高韧性性能被广泛使用。为了达到较高的耐磨性能，耐磨钢钢板后期切割过程可采用激光切割、等离子切割、火焰切割等切割方法，其中激光切割、等离子切割对所切钢板厚度有要求，从而存在一定的局限性。而火焰切割因成本低、易操作、切割效率高，且可切割的钢板厚度范围大被广泛应用。耐磨钢由于强度高，生产的组织为马氏体，采用火焰切割后容易产生延迟裂纹，裂纹产生前没有预兆，严重的还会造成突发性脆性断裂，给生产交付带来很大的压力。


技术实现要素：

3.本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.10%～0.45%，si：0.20%～0.55%，mn：0.50%～1.50%，p≤0.015%，s≤0.003%，nb：≤0.060%，v≤0.030%，ti：0.008%～0.025%，cr：0.20%～1.00%，ni≤1.80%，mo≤0.50%，al：0.025%～0.055%，b：0.0010%～0.0030%，mg：0.0010%～0.0018%，n≤0.0045%，余量为fe和不可避免的杂质。
4.本发明进一步限定的技术方案是：前所述的一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.15%～0.45%，si：0.25%～0.55%，mn：0.55%～1.50%，p≤0.015%，s≤0.003%，nb≤0.060%，v≤0.030%，ti：0.010%～0.020%，cr：0.30%～1.00%，ni≤1.80%，mo≤0.50%，al：0.030%～0.055%，b：0.0010%～0.0020%，mg：0.0010%～0.0018%，n≤0.0045%，余量为fe和不可避免的杂质。
5.前所述的一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.10%～0.40%，si：0.20%～0.40%，mn：0.60%～1.20%，p≤0.015%，s≤0.003%，nb：0.030%～0.060%，v≤0.030%，ti：0.012%～0.022%，cr：0.20%～1.00%，ni≤1.80%，mo≤0.50%，al：0.040%～0.055%，b：0.0010%～0.0030%，mg：0.0010%～0.0018%，n≤0.0045%，余量为fe和不可避免的杂质。
6.前所述的一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.15%～0.35%，si：0.25%～0.35%，mn：0.50%～1.40%，p≤0.015%，s≤0.003%，nb：0.010%～0.020%，v≤0.030%，ti：0.008%～0.015%，cr：0.30%～0.60%，ni≤1.80%，mo≤0.50%，al：0.030%～0.050%，b：0.0010%～0.0030%，mg：0.0010%～0.0018%，n≤0.0045%，余量为fe和不可避免的杂质。
7.前所述的一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.30%～0.45%，si：0.30%～0.55%，mn：0.90%～1.50%，p≤0.015%，s≤0.003%，nb：0.020%～0.030%，v≤0.030%，ti：0.012%～0.022%，cr：0.60%～1.00%，ni≤1.80%，mo：0.30%～0.50%，al：0.030%～0.050%，b：0.0010%～0.0020%，mg：0.0010%～0.0018%，n≤0.0045%，余量为fe和不可避免的杂质。
8.前所述的一种耐磨钢，钢级为360～600 hbw，厚度规格3～180mm。
9.本发明的另一目的在于提供一种耐磨钢生产方法，包括以下步骤：
s1、脱硫后的铁水经冶炼炉冶炼、lf脱氧合金化后送至rh真空处理，真空度≤3.0mbar，满足真空度要求后真空处理时间15～25min，真空结束后进行镁铝线进行镁处理，镁处理结束后静搅12～30min；s2、钢水转运后送至连铸台进行浇铸，中包过热度15～30℃，连铸拉速0.6～1.3m/min，采用全保护浇铸避免钢水二次氧化；s3、铸坯热检后保持温度150～450℃入炉，加热炉奥氏体化温度1200
±
20℃，采用tmcp轧制工艺进行轧制；s4、轧制后的钢板送至热处理进行调质处理，初次淬火温度设定为加热温度910～930℃，保温30～50min，水冷；二次淬火温度设定为加热温度860～880℃，保温25～30min，水冷；回火加热温度250～260℃，保温50～60min，空冷；s5、调质后用电子加热垫将钢板加热到120～150℃，出炉用燃烧枪进行切割，起刀速度160～200mm/min，切割速度350～380mm/min，切割完成后，盖上耐火保温棉缓慢冷却到室温，以消除切割产生的应力；s6、分割后的钢板通过性能要求进行标识、入库、发货。
10.本发明的有益效果是：（1）采用镁冶金技术替代了钙处理技术，首次在高碳低合金马氏体钢中应用，达到了有效细化组织晶粒度，生成简单的镁铝尖晶石夹杂物替代了钙铝酸盐夹杂物，钢水纯净度得到了有效提升；（2）待温修磨技术及热装技术，避免了堆冷时的应力裂纹发生概率，同时避免了相变裂纹带来的危害，解决了坯料的应力缺陷；（3）成分设计中 n元素含量≤45ppm，通过减少钢板中n元素的含量，可有效控制bn的析出，保证b元素的淬透作用，同时可防止大尺寸(ti,nb)n类夹杂物产生，避免诱发延迟裂纹；ti含量与n含量的比值控制为3.4～4.0，可使ti元素充分固n，同时防止大尺寸tin夹杂物的产生；连铸拉速的调整保证冷凝速率在4～10℃/s范围内，改善(ti, nb)n类夹杂物的尺寸；铸坯加热温1200
±
20℃范围，可增加合金元素的扩散率，有效减轻合金元素富集产生偏析带；（4）采用二次淬火，同时切割过程进行优化设计，避免了成分对钢板应力的影响，避免了切割裂纹的发生；（5）n元素含量≤45ppm，主要是避免钢中ti、nb与n结合形成微米级(ti, nb)n夹杂物诱发延迟裂纹；ti元素可以细化晶粒通过可以充分固氮，但过量的ti会生成微米级ti(n,c)夹杂物，不利于洁净钢及易于诱发裂纹，因此钛使用量在控制氮的条件下是窄范围控制，需控制ti含量与n含量的比值≤4.0，同时通过控制拉速调整冷却速率防止冷却速度过慢夹杂物长大，ti元素与n元素的结合力远高于b元素，因此可以向钢中添加适量的ti元素与n结合形成tin析出物，固定n元素，使b元素游离，增加淬透性；nb元素同样可以与n元素结合形成nbn析出物固定n元素，使b元素游离，但弱于ti元素，但nb元素使用量增加时可以减少或选择不加ti，仅向钢中仅添加高于常规含量的nb元素以固定n元素，可以有效减少规则形状的微米级碳氮化物的数量；mo和nb元素联合添加可以增加b元素的有效性，因此可以选择向钢中添加高于常
规含量的mo元素和适量的nb元素以固定n元素，使b元素处于游离态，发挥b元素的作用；al元素也具有一定的固n作用，但al元素首先与钢中o元素结合生成al2o3，因此可以增加al元素如权利3的添加量至0.040%-0.055%，脱氧后剩下的al元素用于固定n元素，增加b元素的淬透作用；b元素可以增加钢板的淬透性，b元素极易与钢中存在的n元素结合形成稳定的bn析出物，导致奥氏体中游离的b元素含量减少，淬透性降低，因此b需要与ti、nb、mo、al配合使用。
附图说明
11.图1为本发明实施例1的金相组织图。
具体实施方式
12.实施例1本实施例提供的一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下c：0.23%，si：0.41%，mn：0.86%，p：0.011%，s：0.001%，nb：0.031%，v：0.001%，ti：0.016%，cr：0.51%，ni：0.020%，mo：0.21%，al：0.041%，b：0.0016%，mg：0.0015%，n：0.0021%，余量为fe和不可避免的杂质。
13.其制造方法包括以下步骤：s1、脱硫后的铁水经冶炼炉冶炼、lf脱氧合金化后送至rh真空处理，真空度不大于3.0mbar，满足真空度要求后真空处理时间18min，真空结束后进行镁铝线进行镁处理，镁处理结束后静搅15min；s2、钢水转运后送至连铸台进行浇铸，中包过热度23℃，连铸拉速0.9m/min，采用全保护浇铸避免钢水二次氧化；s3、铸坯热检后保持入炉温度310℃入炉，加热炉奥氏体化温度1219℃，采用tmcp轧制工艺进行轧制；s4、轧制后的钢板送至热处理进行调质处理，初次淬火温度设定为加热温度919℃，保温39min，水冷；二次淬火温度设定为加热温度867℃，保温26min，水冷；回火加热温度257℃，保温58min，空冷；s5、调质后的钢板用电子加热垫将钢板加热到140℃，出炉用燃烧枪进行切割，起刀速度180mm/min，切割速度370mm/min，切割完成后，盖上耐火保温棉缓慢冷却到室温，以消除切割产生的应力；s6、分割后的钢板通过性能要求进行标识、入库、发货。
14.实施例2本实施例提供的一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.36%，si：0.29%，mn：0.76%，p：0.010%，s：0.001%，nb：0.051%，v：0.001%，ti：0.021%，cr：0.65%，ni：0.002%，mo：0.13%，al：0.048%，b：0.0019%，mg：0.0016%，n：0.0041%，余量为fe和不可避免的杂质。
15.其制造方法包括以下步骤：s1、脱硫后的铁水经冶炼炉冶炼、lf脱氧合金化后送至rh真空处理，真空度不大于3.0mbar，满足真空度要求后真空处理时间21min，真空结束后进行镁铝线进行镁处理，镁处理结束后静搅15min；
s2、钢水转运后送至连铸台进行浇铸，中包过热度23℃，连铸拉速1.0m/min，采用全保护浇铸避免钢水二次氧化；s3、铸坯热检后保持入炉温度180℃入炉，加热炉奥氏体化温度1209℃，采用tmcp轧制工艺进行轧制；s4、轧制后的钢板送至热处理进行调质处理，初次淬火温度设定为加热温度917℃，保温37min，水冷；二次淬火温度设定为加热温度870℃，保温28min，水冷；回火加热温度253℃，保温53min，空冷；s5、调质后的钢板用电子加热垫将钢板加热到140℃，出炉用燃烧枪进行切割，起刀速度180mm/min，切割速度370mm/min，切割完成后，盖上耐火保温棉缓慢冷却到室温，以消除切割产生的应力；s6、分割后的钢板通过性能要求进行标识、入库、发货。
16.实施例3本实施例提供的一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下：c：0.19%，si：0.27%，mn：1.2%，p：0.013%，s：0.002%，nb：0.013%，v：0.005%，ti：0.012%，cr：0.51%，ni：0.03%，mo：0.31%，al：0.039%，b：0.0023%，mg：0.0017%，n：0.0029%，余量为fe和不可避免的杂质。
17.其制造方法包括以下步骤：s1、脱硫后的铁水经冶炼炉冶炼、lf脱氧合金化后送至rh真空处理，真空度不大于3.0mbar，满足真空度要求后真空处理时间17min，真空结束后进行镁铝线进行镁处理，镁处理结束后静搅16min；s2、钢水转运后送至连铸台进行浇铸，中包过热度19℃，连铸拉速0.7m/min，采用全保护浇铸避免钢水二次氧化；s3、铸坯热检后保持入炉温度170℃入炉，加热炉奥氏体化温度1215℃，采用tmcp轧制工艺进行轧制；s4、轧制后的钢板送至热处理进行调质处理，初次淬火温度设定为加热温度919℃，保温43min，水冷；二次淬火温度设定为加热温度877℃，保温29min，水冷；回火加热温度253℃，保温56min，空冷；s5、调质后的钢板用电子加热垫将钢板加热到130℃，出炉用燃烧枪进行切割，起刀速度190mm/min，切割速度360mm/min，切割完成后，盖上耐火保温棉缓慢冷却到室温，以消除切割产生的应力；s6、分割后的钢板通过性能要求进行标识、入库、发货。
18.实施例4本实施例提供的一种耐磨钢，其化学成分及质量百分比如下c：0.41%，si：0.51%，mn：0.95%，p：0.010%，s：0.001%，nb：0.022%，v：0.001%，ti：0.017%，cr：0.69%，ni：0.60%，mo：0.45%，al：0.050%，b：0.0018%，mg：0.0016%，n：0.0033%，余量为fe和不可避免的杂质。
19.其制造方法包括以下步骤：s1、脱硫后的铁水经冶炼炉冶炼、lf脱氧合金化后送至rh真空处理，真空度不大于3.0mbar，满足真空度要求后真空处理时间22min，真空结束后进行镁铝线进行镁处理，镁处理结束后静搅25min；s2、钢水转运后送至连铸台进行浇铸，中包过热度26℃，连铸拉速0.6m/min，采用
全保护浇铸避免钢水二次氧化；s3、铸坯热检后保持入炉温度380℃入炉，加热炉奥氏体化温度1217℃，采用tmcp轧制工艺进行轧制；s4、轧制后的钢板送至热处理进行调质处理，初次淬火温度设定为加热温度922℃，保温37min，水冷；二次淬火温度设定为加热温度868℃，保温29min，水冷；回火加热温度255℃，保温55min，空冷；s5、调质后的钢板用电子加热垫将钢板加热到130℃，出炉用燃烧枪进行切割，起刀速度190mm/min，切割速度370mm/min，切割完成后，盖上耐火保温棉缓慢冷却到室温，以消除切割产生的应力；s6、分割后的钢板通过性能要求进行标识、入库、发货。
20.根据产品的特点，从钢板的成分设计深入研究，保证耐磨钢板的高强度马氏体组织的前提下，通过了微合金化元素的量化处理，减少了碳氮化物的数量及尺寸，对铸坯的冷速及奥氏体温度进行调控，采用二次淬火的优化工艺，细化了组织晶粒，消除了组织应力，解决了耐磨钢在铸坯及钢板切割修磨过程中延迟裂纹的发生。
21.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

技术特征：
1.一种耐磨钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：c：0.10%～0.45%，si：0.20%～0.55%，mn：0.50%～1.50%，p≤0.015%，s≤0.003%，nb：≤0.060%，v≤0.030%，ti：0.008%～0.025%，cr：0.20%～1.00%，ni≤1.80%，mo≤0.50%，al：0.025%～0.055%，b：0.0010%～0.0030%，mg：0.0010%～0.0018%，n≤0.0045%，余量为fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种耐磨钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：c：0.15%～0.45%，si：0.25%～0.55%，mn：0.55%～1.50%，p≤0.015%，s≤0.003%，nb≤0.060%，v≤0.030%，ti：0.010%～0.020%，cr：0.30%～1.00%，ni≤1.80%，mo≤0.50%，al：0.030%～0.055%，b：0.0010%～0.0020%，mg：0.0010%～0.0018%，n≤0.0045%，余量为fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的一种耐磨钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：c：0.10%～0.40%，si：0.20%～0.40%，mn：0.60%～1.20%，p≤0.015%，s≤0.003%，nb：0.030%～0.060%，v≤0.030%，ti：0.012%～0.022%，cr：0.20%～1.00%，ni≤1.80%，mo≤0.50%，al：0.040%～0.055%，b：0.0010%～0.0030%，mg：0.0010%～0.0018%，n≤0.0045%，余量为fe和不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的一种耐磨钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：c：0.15%～0.35%，si：0.25%～0.35%，mn：0.50%～1.40%，p≤0.015%，s≤0.003%，nb：0.010%～0.020%，v≤0.030%，ti：0.008%～0.015%，cr：0.30%～0.60%，ni≤1.80%，mo≤0.50%，al：0.030%～0.050%，b：0.0010%～0.0030%，mg：0.0010%～0.0018%，n≤0.0045%，余量为fe和不可避免的杂质。5.根据权利要求1所述的一种耐磨钢，其特征在于：其化学成分及质量百分比如下：c：0.30%～0.45%，si：0.30%～0.55%，mn：0.90%～1.50%，p≤0.015%，s≤0.003%，nb：0.020%～0.030%，v≤0.030%，ti：0.012%～0.022%，cr：0.60%～1.00%，ni≤1.80%，mo：0.30%～0.50%，al：0.030%～0.050%，b：0.0010%～0.0020%，mg：0.0010%～0.0018%，n≤0.0045%，余量为fe和不可避免的杂质。6.根据权利要求1所述的一种耐磨钢，其特征在于：钢级为360～600 hbw，厚度规格3～180mm。7.一种耐磨钢生产方法，其特征在于：应用于权利要求1-6任意一项，包括以下步骤：s1、脱硫后的铁水经冶炼炉冶炼、lf脱氧合金化后送至rh真空处理，真空度≤3.0mbar，满足真空度要求后真空处理时间15～25min，真空结束后进行镁铝线进行镁处理，镁处理结束后静搅12～30min；s2、钢水转运后送至连铸台进行浇铸，中包过热度15～30℃，连铸拉速0.6～1.3m/min，采用全保护浇铸避免钢水二次氧化；s3、铸坯热检后保持温度150～450℃入炉，加热炉奥氏体化温度1200
±
20℃，采用tmcp轧制工艺进行轧制；s4、轧制后的钢板送至热处理进行调质处理，初次淬火温度设定为加热温度910～930℃，保温30～50min，水冷；二次淬火温度设定为加热温度860～880℃，保温25～30min，水冷；回火加热温度250～260℃，保温50～60min，空冷；s5、调质后用电子加热垫将钢板加热到120～150℃，出炉用燃烧枪进行切割，起刀速度160～200mm/min，切割速度350～380mm/min，切割完成后，盖上耐火保温棉缓慢冷却到室
温，以消除切割产生的应力；s6、分割后的钢板通过性能要求进行标识、入库、发货。

技术总结
本发明公开了一种耐磨钢及其生产方法，涉及钢铁生产技术领域，其化学成分及质量百分比如下：C：0.10%～0.45%，Si：0.20%～0.55%，Mn：0.50%～1.50%，P≤0.015%，S≤0.003%，Nb：≤0.060%，V≤0.030%，Ti：0.008%～0.025%，Cr：0.20%～1.00%，Ni≤1.80%，Mo≤0.50%，Al：0.025%～0.055%，B：0.0010%～0.0030%，Mg：0.0010%～0.0018%，N≤0.0045%，余量为Fe和不可避免的杂质。保证耐磨钢板的高强度马氏体组织的前提下，通过了微合金化元素的量化处理，减少了碳氮化物的数量及尺寸，对铸坯的冷速及奥氏体温度进行调控，采用二次淬火的优化工艺，细化了组织晶粒，消除了组织应力，解决了耐磨钢在铸坯及钢板切割修磨过程中延迟裂纹的发生。发生。发生。


技术研发人员：翟冬雨
受保护的技术使用者：南京钢铁股份有限公司
技术研发日：2022.02.08
技术公布日：2022/5/25