CN103540729A - 一种高韧性耐磨钢的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种高韧性耐磨钢的生产方法，采用转炉-LF精炼-VD真空-连铸-加热炉-轧制-加速冷却-热处理（Q+T）的工艺路线，通过控制转炉冶炼工艺、炉外精炼工艺、连铸浇铸工艺，同时采用热送热装技术及合适的加热工艺、轧制工艺及热处理工艺。入炉铁水没有进行预处理，转炉冶炼采用双渣法对钢液进行低磷钢冶炼，LF精炼炉造高碱度、强还原性精炼炉渣进行洁净钢冶炼，连铸采用低过热度、高冷速等，确保了钢液和铸坯的质量；同时，轧制前采用热装技术，轧制过程采用大压下、控轧控冷等技术，并根据本钢种的使用要求和特点制定热处理工艺，生产出低成本高韧性的耐磨钢板。

Description

一种高韧性耐磨钢的生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及到高韧性耐磨钢生产中转炉冶炼、炉外精炼及真空处理、板坯连铸、中厚板轧制及热处理等工艺方法。

背景技术

钢铁行业产能严重过剩，产品同质化竞争激烈。因此，提高产品质量，降低生产成本是行业的趋势。同时，随着社会经济的发展，用户对耐磨钢的使用要求越来越高，许多用户要求耐磨钢不仅要有合适的硬度，还要有较高的韧性。

目前，耐磨钢的成分设计及生产控制工艺不仅成本高，而且也不完全适合当前的市场要求，需要对成分设计及生产工艺进行优化升级，生产出更好的更低成本的高韧性耐磨钢。

专利检索发现，中国专利申请的高硅、高锰体系的较多，而且合金成分设计复杂；关于低成本高韧性耐磨钢的生产制造方法的专利极少。CN 102230135 A“一种马氏体耐磨钢及其制造方法”，其仅仅是说的马氏体耐磨钢的制造方法，没有涉及到耐磨钢的高韧性 。CN 102134682 A“一种耐磨钢板”、CN 101928891 A“一种低成本高强度耐磨钢板及其生产方法”和CN 101880831 A“一种高强度高韧性低合金耐磨钢及其制造方法”，其钢的性能都有待改进。

FR2847272公开了一种耐磨钢，其设计的合金成分复杂。EP 1563104公开了一种耐磨钢板，该耐磨钢属于高碳体系，其合金成分设计复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性耐磨钢的生产方法，通过控制转炉冶炼工艺、炉外精炼工艺、连铸浇铸工艺，同时采用热送热装技术及合适的加热工艺、轧制工艺及热处理工艺，制造出低成本、高韧性的耐磨钢板。

发明的技术方案：

一种高韧性耐磨钢的生产方法，采用转炉-LF精炼-VD真空-连铸-加热炉-轧制-加速冷却-热处理（Q+T）的工艺路线，具体控制步骤如下：    

（1）转炉冶炼采用双渣法操作对钢液中磷含量进行控制，转炉终点：C≤0.08%，P≤0.006%，转炉严格挡渣出钢，出钢过程进行渣洗操作，并加入铝锰铁进行脱氧；

（2）在LF精炼炉造高碱度、强还原性精炼渣，对钢液进行脱氧、脱硫、夹杂物转变和合金化操作，在出站前喂入钙线，然后加入硼铁，钢液中硼含量按0.0015%～0.0020%进行控制；LF精炼结束后钢液进VD进行真空脱气处理，VD破空后软吹10min；

（3）连铸采用保护浇注，中包过热度控制为8~15℃，全程实行稳态浇注及合理的二次冷却速度，铸坯C类偏析控制在1.5级以下；

（4）铸坯实行堆冷，热装铸坯温度降低到300~500℃时，送入加热炉进行加热；当铸坯是冷坯时，将铸坯预热到250℃以上后再送人加热炉进行加热，板坯加热速度控制在7～10min/cm，加热段温度控制在1220±20℃，均热段温度控制在1200±20℃；

（5）粗轧展宽后的单道次压下率≥15%，中间坯厚度按大于或等于2.5倍板厚控制，粗轧开轧温度1020～1050℃，终轧温度930~960℃；精轧前三道次采用大压下，精轧开轧温度820～830℃，终轧温度780~810℃；轧后ACC冷却选择强冷工艺，开冷温度760～780℃，返红温度580～630℃，冷却速度6~15℃/s；

（6）热处理工艺中，淬火温度910℃，在炉时间分钟按1.3~1.5min/mm×板厚计算，淬火采用大水量、高冷速；回火温度控制在180~230℃，回火时间分钟为2.5倍板厚mm。

本发明的优点：入炉铁水没有进行预处理，转炉冶炼采用双渣法对钢液进行低磷钢冶炼，LF精炼炉造高碱度、强还原性精炼炉渣进行洁净钢冶炼，连铸采用低过热度、高冷速等，确保了钢液和铸坯的质量；同时，轧制前采用热装技术，轧制过程采用大压下、控轧控冷等技术，并根据本钢种的使用要求和特点制定热处理工艺，生产出低成本高韧性的耐磨钢板。

附图说明

图1为试验钢板在1000倍视场下的金相组织图。

图2为试验钢板在4000倍视场下的金相组织图。

图3为试验钢板在8000倍视场下的金相组织图。

具体实施方式

实施例一：

入炉铁水为正常生产的铁水，入炉前不进行铁水预处理。转炉冶炼过程加入铁水及废钢，铁水与废钢配比为铁水130吨，废钢20吨。转炉冶炼采用双渣法进行操作。转炉终点C为0.065%、P=0.0058%；严格挡渣出钢，出钢时间5.6min，出钢1/5时加入合金，出钢2/5时加完合金；出钢后打入Al线脱氧不少于250m，并视装入量、终点C、钢水氧化性的变化进行适当调整。然后将钢水运送到LF精炼炉进行精炼操作。

LF精炼炉造高碱度、强还原性的精炼炉渣对钢液进行脱氧、脱硫及合金化等操作，确保钢中氧、硫等元素的含量控制在较低的水平；出站前喂入纯Ca线200m，吹Ar5min后加入B-Fe合金18kg。然后将钢水运送到VD炉进行真空处理。在0.5tor以下的真空度下保真空15min；真空处理结束后对钢液进行10min以上的软吹处理，然后将钢水运送到连铸进行浇铸。

浇注过程中，中包过热度控制8～15℃；连铸拉速采用中板铸坯生产典拉速执行，严格执行稳态浇铸；生产连铸坯厚度260mm；连铸全程实行严格的保护浇铸，防止钢液二次氧化和增氮。下线铸坯进行堆冷，当铸坯冷却到350℃左右时进行热装。

铸坯在加热炉的加热温度1180～1200℃，出炉板坯心部温度大于1150℃；加热速度8～10min/cm，总在炉时间大于4.5h。出炉进行高压除磷，然后进入粗轧。粗轧采用“高温、大压下、慢速”轧制技术；压下规程编制按轧机的能力选用最大道次压下量，最大道次压下率达15%以上；开轧温度1020～1050℃，终轧温度930～960℃。精轧累计压下率大于60%，精轧前三道次采用大压下；开轧温度820～830℃，终轧温度780～810℃。轧后ACC冷却选择强冷工艺，开冷温度760～780℃，冷却至580～630℃空冷，冷却速度6～15℃/s。

轧板采用淬火+低温回火的热处理方式。奥氏体化的温度为910℃；在炉时间按1.3～1.5min/mm×板厚min计算；钢板淬火后进回火炉进行回火。回火温度180～230℃；在炉时间按2.5倍板厚mm，出炉后空冷。

成品钢板性能检测结果为：厚度为20mm的钢板平均硬度为416HB，屈服强度为1263MPa，抗拉强度为1368MPa，延伸率为10.7%，常温冲击为93/98/96J，0℃冲击为79/76/106J，-20℃冲击为65/62/71J，-40℃冲击为41/43/51J。厚度为40mm的钢板的平均硬度为389HB，屈服强度为1171MPa，抗拉强度为1370MPa，延伸率为11.6%，常温冲击为127/143/126J，0℃冲击为81/83/76J，-20℃冲击为71/76/72J，-40℃冲击为51/48/45J。

实施例二：

入炉铁水为正常生产的铁水，入炉前不进行铁水预处理。转炉冶炼过程加入铁水及废钢，铁水与废钢配比为铁水135吨、废钢18吨。转炉冶炼采用双渣法进行操作。转炉终点C为0.073%、、P=0.0055%；严格挡渣出钢，出钢时间5.2min，出钢1/5时加入合金，出钢2/5时加完合金；出钢后打入Al线脱氧不少于250m，并视装入量、终点C、钢水氧化性的变化进行适当调整。然后将钢水运送到LF精炼炉进行精炼操作。

LF精炼炉造高碱度、强还原性的精炼炉渣对钢液进行脱氧、脱硫及合金化等操作，确保钢中氧、硫等元素的含量控制在较低的水平；出站前喂入纯Ca线200m，吹Ar5min后加入B-Fe合金18kg。然后将钢水运送到VD炉进行真空处理。在0.5tor以下的真空度下保真空15min；真空处理结束后对钢液进行10min以上的软吹处理，然后将钢水运送到连铸进行浇铸。

浇注过程中，中包过热度控制8～15℃；连铸拉速采用中板铸坯生产典拉速执行，严格执行稳态浇铸；生产连铸坯厚度260mm；连铸全程实行严格的保护浇铸，防止钢液二次氧化和增氮。下线铸坯进行堆冷，当铸坯冷却到350℃左右时进行热装。

铸坯在加热炉的加热温度1180～1200℃，出炉板坯心部温度大于1150℃；加热速度8～10min/cm，总在炉时间大于4.5h。出炉进行高压除磷，然后进入粗轧。粗轧采用“高温、大压下、慢速”轧制技术；压下规程编制按轧机的能力选用最大道次压下量，最大道次压下率达15%以上；开轧温度1020～1050℃，终轧温度930～960℃。精轧累计压下率大于60%，精轧前三道次采用大压下；开轧温度820～830℃，终轧温度780～810℃。轧后ACC冷却选择强冷工艺，开冷温度760～780℃，冷却至580～630℃空冷，冷却速度6～15℃/s。

轧板采用淬火+低温回火的热处理方式。奥氏体化的温度为910℃；在炉时间分钟按1.3～1.5min/mm×板厚min计算；钢板淬火后进回火炉进行回火。回火温度180～230℃；在炉时间分钟按2.5倍板厚mm，出炉后空冷。

成品钢板性能检测结果为：厚度为50mm的钢板平均硬度为385HB，屈服强度为1163MPa，抗拉强度为1336MPa，延伸率为11.7%，常温冲击为123/108/126J，0℃冲击为87/96/103J，-20℃冲击为61/58/73J，-40℃冲击为46/53/58J。

Claims (1)

1.一种高韧性耐磨钢的生产方法，采用转炉-LF精炼-VD真空-连铸-加热炉-轧制-加速冷却-热处理（Q+T）的工艺路线，其特征在于具体控制步骤如下：    

（1）转炉冶炼采用双渣法操作对钢液中磷含量进行控制，转炉终点：C≤0.08%，P≤0.006%，转炉严格挡渣出钢，出钢过程进行渣洗操作，并加入铝锰铁进行脱氧；

（2）在LF精炼炉造高碱度、强还原性精炼渣，对钢液进行脱氧、脱硫、夹杂物转变和合金化操作，在出站前喂入钙线，然后加入硼铁，钢液中硼含量按0.0015%～0.0020%进行控制；LF精炼结束后钢液进VD进行真空脱气处理不低于15min，VD破空后软吹10min；

（3）连铸采用保护浇注，中包过热度控制为8~15℃，全程实行稳态浇注及合理的二次冷却速度，铸坯C类偏析控制在1.5级以下；

（4）铸坯实行堆冷，热装铸坯温度降低到300~500℃时，送入加热炉进行加热；当铸坯是冷坯时，将铸坯预热到250℃以上后再送人加热炉进行加热，板坯加热速度控制在7~10min/cm，加热段温度控制在1220±20℃，均热段温度控制在1200±20℃；

（5）粗轧展宽后的单道次压下率≥15%，中间坯厚度按大于或等于2.5倍板厚控制，粗轧开轧温度1020～1050℃，终轧温度930~960℃；精轧前三道次采用大压下，精轧开轧温度820～830℃，终轧温度780~810℃；轧后ACC冷却选择强冷工艺，开冷温度760～780℃，返红温度580～630℃，冷却速度6~15℃/s；

（6）热处理工艺中，淬火温度910℃，在炉时间分钟按1.3~1.5min/mm×板厚计算，淬火采用大水量、高冷速；回火温度控制在180~230℃，回火时间分钟为2.5倍板厚mm。

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