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CN116287979A - 一种1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板及其生产方法 - Google Patents

一种1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板，其化学成分按重量百分比为C：0.11～0.15％、Si:0.20～0.50％、Mn：1.00～1.35％、P：0.02％～0.07％、S≤0.003％Als：0.017～0.032％，B:0.0006～0.0016％，稀土Re：0.001～0.02％，选择性添加Nb、V、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni合金元素，0.010％≥Nb+V+Ti≤0.095％、0.7％≥Cr+Mo+Cu+Ni≤2.0％。还公布了其生产方法。本发明无需通过热处理再加热后淬火，制备了1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板。

Description

一种1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板及其生产 方法
技术领域
本发明涉及一种1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板及其生产方法，尤其是涉及耐冲击、耐磨损、耐腐蚀工况服役严苛的宽厚板。
背景技术
近些年，随着矿石资源日益匮乏，地下深度开采工况复杂，高强度、耐腐蚀、耐磨损、低成本新型材料应运而生，提高了工业机械设备的服役寿命和安全性，有效地降低了产业链的制造成本。
目前国内同级别桥梁钢专利及文献有：
中国专利CN107354382A公开了“具有低温韧性的耐磨厚钢板及其制造方法”，成分质量百分比为：C：0.10以上且低于0.20％、Si：0.05～0.5％、Mn：0.5～1.5％、Cr：0.05～1.20％、Nb：0.01～0.08％、B：0.0005～0.003％、Al：0.01～0.08％、N：0.0005～0.008％、P：0.05％以下、S：0.005％以下、O：0.008％以下，同时选择性添加了V、Ti、Cr、Ni、Cu、Mo等合金，其余为Fe和不可避免的杂质，此专利对耐腐蚀指数没有要求，采用轧制、再加热、淬火制备，生产周期长，制造成本高。
中国专利CN 110184532 A发明公开了“一种具有优良-60℃超低温冲击韧性的低合金耐磨钢板及其制造方法”,钢的化学成分为C：0.12～0.20％，Si：0.10～0.40％，Mn：0.8～1.30％，Nb：0.010～0.040％，V：0.020～0.050％，Ti:≤0.010％,Al：0.04～0.08％，Ni：≤0.1％，Cu：≤0.1％，Cr：0.20～0.60％，Mo：0.30～0.80％，B：0.001～0.005％，Ca：≤0.0010％，P：≤0.010％，S：≤0.0015％，O：≤0.0015％，N：≤0.0035％，H：≤0.0002％，且满足0.15≤(Mn+Mo)/10+Cr/20≤0.26，S+P+O+N+H≤0.015％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，此专利对耐腐蚀指数没有要求，采用轧制、再加热、淬火制备，生产周期长，制造成本高。
中国专利CN110592491A公开了“一种高耐磨性马氏体/奥氏体双相耐磨钢板及制造方法”该钢中C含量0.20％～0.40％，Si：0.05～0.60％，Mn：3.0～6.0％，Ti：0.40～0.80％等，此专利采用轧制、再加热、退火工艺，生产周期长，制造成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板及其生产方法，从成本设计、生产周期、组织性能控制、耐磨损性能、耐腐蚀性能、焊接和加工性能等方面综合考虑，采用奥氏体区轧制、在线快速淬火工艺，无需通过热处理再加热后淬火，制备了1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板，具有高强度、低成本、抗腐蚀、易焊接、加工不变形和低温韧性较高的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板，其化学成分按重量百分比为C：0.11～0.15％、Si:0.20～0.50％、Mn：1.00～1.35％、P：0.02％～0.07％、S≤0.003％Als：0.017～0.032％，B:0.0006～0.0016％，稀土Re：0.001～0.02％，选择性添加Nb、V、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni合金元素，0.010％≥Nb+V+Ti≤0.095％、0.7％≥Cr+Mo+Cu+Ni≤2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，其化学成分按重量百分比为C：0.15％、Si:0.20％、Mn：1.0％、P：0.020％、S：0.001％、Als：0.030％，B:0.0016％，稀土Re：0.001％，Nb:0.01％、Ti:0.055％、Cr：0.4％、Cu：0.31％、Ni：0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，其化学成分按重量百分比为C：0.14％、Si:0.25％、Mn：1.10％、P：0.025％、S：0.002％、Als：0.025％，B:0.0012％，稀土Re：0.012％，Nb:0.01％、Ti：0.012％、Cr：0.5％、Cu：0.28％、Ni：0.28％，余量为Fe和不可避免的杂质。
进一步的，其化学成分按重量百分比为C：0.11％、Si:0.40％、Mn：1.18％、P：0.060％、S：0.003％、Als：0.017％，B:0.0006％，稀土Re：0.015％，Ti：0.015％、Cr：0.48％、Cu：0.25％、Ni：0.30％，余量为Fe和不可避免的杂质。
一种1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板的生产方法，其特征在于，包括：
主要步骤及工艺参数如下：
1)、冶炼
采用经过KR脱硫预处理的铁水和优质废钢作为原料，转炉底吹采用全程吹氩模式，终点一次命中，以减少因补吹导致钢水增氮。LF钢包精炼炉进一步脱氧、脱硫、去除夹杂、调整成分及温度，要严格控制吹氩强度，按照前期强、中期较强、后期弱的原则制定吹氩曲线，在保证脱氧、深脱硫、合金化的同时，减少精炼过程的二次氧化和增氮。RH工序采用循环深脱气工艺，在保证钢水温度稳定的前提下大幅降低氢、氧、氮等气体含量，减小有害气体对钢质的不利影响，稀土镧铈合金在真空处理结束复压前3-5分钟由真空溜槽加入，以保证稀土收得率。最终得到钢水熔炼成分的质量百分比为C：0.11～0.15％、Si:0.20～0.50％、Mn：1.00～1.35％、P：0.02％～0.08％、S≤0.003％Als：0.017～0.032％，B:0.0006～0.0016％，稀土Re：0.001～0.02％，选择性添加Nb、V、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni合金元素，0.010％≥Nb+V+Ti≤0.095％、0.7％≥Cr+Mo+Cu+Ni≤2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2)、连铸
连铸机为直弧形连铸机，采用大包、中包水口吹氩保护，凝固末端动态轻压下、380A大电流电磁搅拌以及优化的动态二冷技术，通过恒温、恒拉速工艺(0.9-1.1m/min)，考虑到此低过热度浇铸(25-35℃)，减轻连铸坯中心偏析、中心疏松、裂纹、振痕等缺陷，最终根据成品厚度选择生产出厚度250mm和300mm的优质板坯。
3)、加热
在加热炉中对钢板坯加热，充分保证钢板坯加热温度和均热时间。加热温度控制在1200℃～1250℃，加热时间控制在220-300min，保温时间大于60min，保证合金元素的充分固溶，板坯温度均匀。
4)、高温轧制
轧制采用奥氏体区轧制，粗轧时加大道次变形量，厚度大于30mm采用横轧+纵轧方式轧制，优先选用板坯长度展宽，保证延伸道次的压下率，提高横向和纵向组织性能性能的均匀性，开轧温度为1190～1250℃，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在20％以上；精轧阶段严格控制各道次变形量，精轧开轧温度≥1050℃，按照成品厚度要求设定开轧厚度为2.0-3.5倍成品厚度，轧制速度2.0m/s～5.0m/s，根据成分计算奥氏体温度，在奥氏体温度以上20℃做为终轧温度860-930℃。
5)、快速冷却
钢板轧制后进行快速冷却，根据马氏体转变温度和板型控制情况，通过辊道速度、水压和水量，实现钢板冷却后表面返红温度为150℃～350℃。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明实施例1钢板1/2厚度处200倍的金相组织。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。由于规格范围较大，这些实施例仅仅是对本发明典型规格实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
实施例1
原料铁水经过铁水深脱硫，转炉顶底吹炼，钢包吹氩，LF炉外精炼，RH真空处理及连铸工艺得到表1所示化学成分的250mm和300mm厚板坯。板坯加热温度1210℃，厚度300mm板坯加热时间290min，第一阶段开轧温度1210℃，采用采用板坯长度方向进行展宽，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在20％以上，当轧件厚度为80mm时(成品厚度4倍)，随后进行第二阶段精轧轧制，开轧温度1080℃，终轧温度为921℃，成品钢板厚度为20mm；轧制结束后，钢板进入加速冷却设备，表面返红温度330℃，下线堆垛72小时以上，得到1100MPa级兼具耐磨耐腐蚀稀土宽厚钢板。
表1本发明实施例1～3的化学成分及耐腐蚀指数(wt％)
实施例 C Si Mn Cr Cu Ni Nb Ti P S Als B Re 耐腐蚀I
1 0.15 0.20 1.00 0.4 0.31 0.25 0.01 0.055 0.020 0.001 0.030 0.0016 0.001 6.3
2 0.14 0.25 1.10 0.5 0.28 0.28 0.01 0.012 0.025 0.002 0.025 0.0012 0.012 6.5
3 0.11 0.40 1.30 0.48 0.25 0.3 0.015 0.060 0.003 0.017 0.0006 0.015 7.0
实施例2
冶炼、连铸实施方式同实施例1，板坯加热温度1210℃，厚度300mm板坯加热时间290min，第一阶段开轧温度1230℃，采用采用板坯长度方向进行展宽，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在20％以上，当轧件厚度为100mm时(成品厚度4倍)，随后进行第二阶段精轧轧制，开轧温度1080℃，终轧温度为899℃，成品钢板厚度为25mm；轧制结束后，钢板进入加速冷却设备，表面返红温度267℃，下线堆垛72小时以上，得到1100MPa级兼具耐磨耐腐蚀稀土宽厚钢板。
实施例3
冶炼、连铸实施方式同实施例1，板坯加热温度1210℃，厚度300mm板坯加热时间290min，第一阶段开轧温度1210℃，采用采用板坯长度方向进行展宽，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在20％以上，当轧件厚度为105mm时(成品厚度3.5倍)，随后进行第二阶段精轧轧制，开轧温度1080℃，终轧温度为879℃，成品钢板厚度为30mm；轧制结束后，钢板进入加速冷却设备，表面返红温度169℃，下线堆垛72小时以上，得到1100MPa级兼具耐磨耐腐蚀稀土宽厚钢板。
对发明实施例1～3的钢板进行常规力学性能、系列冲击、表面和心部硬度和弯曲性能检验，结果见表2。
表2本发明实施例1～3的钢板的力学性能
Figure BDA0004060207230000061
从表1和表2可看出，本发明一种1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板具有较好的耐磨和耐腐蚀性能，表面和心部硬度也达到(HBW10/3000)360的要求，全厚度耐磨性能较好，冷弯加工性能也较好。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为C：0.11～0.15％、Si:0.20～0.50％、Mn：1.00～1.35％、P：0.02％～0.07％、S≤0.003％Als：0.017～0.032％，B:0.0006～0.0016％，稀土Re：0.001～0.02％，选择性添加Nb、V、Ti、Cr、Mo、Cu、Ni合金元素，0.010％≥Nb+V+Ti≤0.095％、0.7％≥Cr+Mo+Cu+Ni≤2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为C：0.15％、Si:0.20％、Mn：1.0％、P：0.020％、S：0.001％、Als：0.030％，B:0.0016％，稀土Re：0.001％，Nb:0.01％、Ti:0.055％、Cr：0.4％、Cu：0.31％、Ni：0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为C：0.14％、Si:0.25％、Mn：1.10％、P：0.025％、S：0.002％、Als：0.025％，B:0.0012％，稀土Re：0.012％，Nb:0.01％、Ti：0.012％、Cr：0.5％、Cu：0.28％、Ni：0.28％，余量为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为C：0.11％、Si:0.40％、Mn：1.18％、P：0.060％、S：0.003％、Als：0.017％，B:0.0006％，稀土Re：0.015％，Ti：0.015％、Cr：0.48％、Cu：0.25％、Ni：0.30％，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的1100MPa级兼具耐磨损耐腐蚀稀土宽厚钢板的生产方法，其特征在于，包括：
1)、冶炼
采用经过KR脱硫预处理的铁水和优质废钢作为原料，转炉底吹采用全程吹氩模式，终点一次命中，以减少因补吹导致钢水增氮；LF钢包精炼炉进一步脱氧、脱硫、去除夹杂、调整成分及温度，要严格控制吹氩强度，按照前期强、中期较强、后期弱的原则制定吹氩曲线，在保证脱氧、深脱硫、合金化的同时，减少精炼过程的二次氧化和增氮；RH工序采用循环深脱气工艺，在保证钢水温度稳定的前提下大幅降低氢、氧、氮气体含量，减小有害气体对钢质的不利影响，稀土镧铈合金在真空处理结束复压前3-5分钟由真空溜槽加入，以保证稀土收得率；
2)、连铸
连铸机为直弧形连铸机，采用大包、中包水口吹氩保护，凝固末端动态轻压下、380A大电流电磁搅拌以及优化的动态二冷技术，通过恒温、恒拉速工艺，考虑到此低过热度浇铸，减轻连铸坯中心偏析、中心疏松、裂纹、振痕缺陷，最终根据成品厚度选择生产出厚度250mm和300mm的优质板坯；
3)、加热
在加热炉中对钢板坯加热，充分保证钢板坯加热温度和均热时间；加热温度控制在1200℃～1250℃，加热时间控制在220-300min，保温时间大于60min，保证合金元素的充分固溶，板坯温度均匀；
4)、高温轧制
轧制采用奥氏体区轧制，粗轧时加大道次变形量，厚度大于30mm采用横轧+纵轧方式轧制，优先选用板坯长度展宽，保证延伸道次的压下率，提高横向和纵向组织性能性能的均匀性，开轧温度为1190～1250℃，单道次相对压下率至少有两道次以上控制在20％以上；精轧阶段严格控制各道次变形量，精轧开轧温度≥1050℃，按照成品厚度要求设定开轧厚度为2.0-3.5倍成品厚度，轧制速度2.0m/s～5.0m/s，根据成分计算奥氏体温度，在奥氏体温度以上20℃做为终轧温度860-930℃；
5)、快速冷却
钢板轧制后进行快速冷却，根据马氏体转变温度和板型控制情况，通过辊道速度、水压和水量，实现钢板冷却后表面返红温度为150℃～350℃。
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