CN112501501A - 一种tmcp在线淬火高强耐磨钢nm450卷板及其生产方法 - Google Patents

一种tmcp在线淬火高强耐磨钢nm450卷板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板及其生产方法，该卷板的化学成分按质量百分比计为C：0.20‑0.22％、Si：0.40‑0.50％、Mn：1.40‑1.50％、P：≤0.012％、S：≤0.003％、Nb：0.030‑0.040％、Ti：0.010‑0.020％、Cr：0.35‑0.45％、B：0.0005‑0.0013％、Ca：0.0010‑0.0030％、Al：0.020‑0.050％、H：≤2ppm，O：≤30ppm，N：≤50ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法采用TMCP在线淬火工艺技术，结合两段式冷却工艺生产薄规格NM450耐磨钢卷板，在保证优良韧性的基础上具有较高的强度和硬度，综合力学性能优良，应用前景广阔。

Description

一种TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板及其生产方法
技术领域
本发明属于耐磨钢技术领域，具体涉及一种TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板及其生产方法，尤其涉及一种6-8mm TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板及其生产方法。
背景技术
目前薄规格高强耐磨钢生产主要采取离线热处理(淬火+回火)工艺，其基体组织均为板条马氏体，得到高的强度和硬度，保证了耐磨性能，但马氏体本身具有高脆性的特点，使得钢板的成型性较差，且该工艺不仅流程长，对轧制后热处理设备要求高，导致成本高、生产效率低，产量远不能满足市场需求，为薄规格高强耐磨钢的普及应用增添了很多障碍。
专利文献CN106929634A公开一种薄板坯连铸连轧工艺生产薄规格耐磨钢NM450的方法，其化学成分为C：0.18-0.25％，Si：0.20-0.40％，Mn：1.20-1.80％，Cu：0.20-0.50％，Mo：0.25-0.45％，Cr：0.30-0.50％，Nb：0.030-0.060％，Ti：0.010-0.030％，B：0.0006-0.0015％，P：≤0.015％，S：≤0.010％，钢带采用薄板坯连铸连轧、超快速冷却后卷取，开平后进行淬火+回火工艺生产耐磨钢板。然而，该文献中加入贵重Cu、Mo元素，合金成本较高，钢带需开平后进行淬火+回火处理，工艺流程较长，且增加生产成本。
专利文献CN109182666A公开一种宽薄规格NM450耐磨钢钢板及制造方法，其化学成分为C：0.18-0.22％，Si：0.20-0.60％，Mn：0.8-1.2％，P：≤0.012％，S：≤0.003％，Cr：0.30-0.50％，Ti：0.008-0.030％，B：0.0008-0.0025％，钢板轧后空冷至室温后进行离线热处理，经强力矫直后得到所述的钢板。该文献钢板采用轧后热处理工艺，工艺流程较长，且热处理成本较高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明一个方面提供一种TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板，其化学成分按质量百分比计为C：0.20-0.22％、Si：0.40-0.50％、Mn：1.40-1.50％、P：≤0.012％、S：≤0.003％、Nb：0.030-0.040％、Ti：0.010-0.020％、Cr：0.35-0.45％、B：0.0005-0.0013％、Ca：0.0010-0.0030％、Al：0.020-0.050％、H：≤2ppm，O：≤30ppm，N：≤50ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述卷板的化学成分按质量百分比计为C：0.20-0.21％、Si：0.42-0.48％、Mn：1.42-1.48％、P：≤0.012％、S：≤0.003％、Nb：0.030-0.036％、Ti：0.012-0.020％、Cr：0.36-0.42％、B：0.0009-0.0010％、Ca：0.0015-0.0022％、Als：0.033-0.042％、H：≤2ppm，O：≤30ppm，N：≤50ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述卷板的力学性能满足：屈服强度≥1080MPa，抗拉强度≥1530MPa，屈强比≤0.73，延伸率≥10.0％，硬度HV10≥448，平直度≤5mm/1m，金相组织为铁素体+马氏体两相组织。
本发明另一方面提供了上述的TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板的生产方法，其包括以下工序：铁水预处理-转炉顶底复吹冶炼-LF炉外精炼-RH真空处理-板坯连铸-堆垛缓冷-板坯加热-高压水除鳞-粗轧轧制-飞剪-高压水除鳞-精轧轧制-冷却-卷取；其中：
所述铁水预处理工序采用KR法脱硫铁水，保证入转炉铁水元素S≤0.003％；
所述转炉顶底复吹冶炼工序中出钢温度≥1620℃；
所述LF炉外精炼工序采用大渣量进行造渣脱硫，保证S≤0.003％，精炼过程加入铬铁、铌铁；
所述RH真空处理工序中RH真空处理时间大于20min，真空处理过程中加入钛铁、硼铁；真空处理后钢水进行钙处理，Ca含量为0.0010-0.0030％，氩气软吹时间大于12min；
所述板坯连铸工序中全程保护浇注，过热度控制在15-25℃，拉速为0.90-1.10m/min，并采用动态轻压下技术，以减少连铸坯中心偏析，铸坯中心偏析不大于C 3.0级，中心疏松不大于2.0级；
所述板坯加热工序采用步进式加热炉，加热温度1210-1250℃，加热时间≥120min；
所述粗轧轧制工序采用R1二辊水平可逆轧机和R2四辊水平可逆轧机进行3+5道次轧制，中间坯厚度为40-50mm；
所述精轧轧制工序采用七机架四辊精轧机组轧制，轧制速度为恒速，精轧开轧温度980-1040℃，终轧温度为830-870℃；
所述冷却工艺采用两阶段冷却方式，前段采用加密快速冷却，冷却至温度为600-640℃，然后进行空冷，空冷时间为8-10s，空冷后快速冷却到100-200℃进行卷取，获得卷板。
基于以上技术方案提供的TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板，通过低成本成分设计，结合两段式冷却工艺生产获得该薄规格耐磨钢卷板，其厚度为6mm-8mm，具备高强度和优良耐磨性能。提供的方法基于TMCP工艺技术的在线淬火工艺，可以突破高硬度下强韧性匹配技术难点，实现薄规格钢带在线复相组织的精准调控，在保证韧性的基础上获得高硬度、高强度等综合力学性能优异的薄规格耐磨钢热轧卷板，且生产方法具有生产流程短、工艺绿色环保等诸多优点。钢卷开平矫直后板型良好，钢板平直度可达到5mm/1m，钢板成型性、焊接性良好，可以实现工业化应用。有效解决了薄规格耐磨钢生产工艺流程长，热处理设备要求高，且生产成本高、效率低难题，为薄规格耐磨钢低成本高效益生产创造了更大的空间。
附图说明
图1为实施例1获得的卷板的金相组织照片。
具体实施方式
本发明旨在提供一种TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板及其生产方法。
其中提供的TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板的生产方法基于TMCP在线淬火工艺，具体包括以下工艺步骤：
冶炼：铁水预处理-转炉顶底复吹冶炼-LF炉外精炼-RH真空处理-板坯连铸-堆垛缓冷；
轧制：板坯加热-高压水除鳞-E1R1粗轧轧制-E2R2粗轧轧制-飞剪-高压水除鳞-F1～F7精轧轧制；
冷却：加密型层流冷却-卷取-标识-入库；
1、冶炼
冶炼过程采用KR法脱硫铁水和优质废钢，保证入转炉铁水元素S≤0.003％；转炉冶炼时，采用自产低硫废钢，出钢温度≥1620℃。LF精炼采用大渣量进行造渣脱硫，保证S≤0.003％，精炼过程加入铬铁、铌铁，RH真空处理时间大于20min，真空处理过程中加入钛铁、硼铁。真空处理后钢水进行钙处理，Ca含量为0.0010-0.0030％，氩气软吹时间大于120min，使夹杂物充分变性和上浮。板坯连铸时全程保护浇注，过热度控制在15-25℃，拉速为0.90-1.10m/min，并采用动态轻压下等技术，以减少连铸坯中心偏析，铸坯中心偏析不大于C 3.0级，中心疏松不大于2.0级。
2、加热和轧制
板坯加热采用步进式加热炉，加热温度1210-1250℃，加热时间≥120min，确保钢坯温度均匀。轧制工艺为热轧两阶段控制进行，全部为纵轧，第一阶段为奥氏体再结晶区轧制，即粗轧阶段，粗轧轧制采用R1二辊水平可逆轧机和R2四辊水平可逆轧机进行3+5道次轧制，中间坯厚度为40-50mm；第二阶段为奥氏体未再结晶区轧制，即精轧阶段，精轧轧制采用七机架四辊精轧机组轧制，轧制速度为恒速，精轧开轧温度980-1040℃，终轧温度为830-870℃。
3、冷却
控制轧制结束后，钢带进入加密型层流冷却区域，冷却方式为两阶段冷却，前段采用加密快速冷却，冷却温度为600-640℃，然后进行空冷，空冷时间为8-10s，空冷后快速冷却到100-200℃进行卷取，最终得到铁素体+马氏体及少量残余奥氏体组织，晶粒组织分布均匀，无混晶和偏析出现。
以下通过实施例详细描述本发明的内容，这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的内容有任何限制。
实施例1
如下表1所示，示出了卷板的化学成分。板坯加热温度为1210℃，加热时间125min。粗轧采用R1和R2进行3+5道次轧制，中间坯厚度为42mm；精轧开轧温度为1010℃，终轧温度为860℃，轧制结束后钢带进入层流冷却装置，冷却方式为两段式冷却，前段加密快速冷却到600℃，空冷一段时间后快速冷却到卷取温度，卷取温度为100℃，即可得到所述钢带，厚度6mm。如图1所示，示出了该卷板的金相组织，为铁素体+马氏体及少量残余奥氏体组织，晶粒组织分布均匀，无混晶和偏析出现。
实施例2
如下表1所示，示出了卷板的化学成分。板坯加热温度为1215℃，加热时间135min。粗轧采用R1和R2进行3+5道次轧制，中间坯厚度为44mm；精轧开轧温度为1020℃，终轧温度为850℃，轧制结束后钢带进入层流冷却装置，冷却方式为两段式冷却，前段加密快速冷却到625℃，空冷一段时间后快速冷却到卷取温度，卷取温度为120℃，即可得到所述钢带，厚度7mm。
实施例3
如下表1所示，示出了卷板的化学成分。板坯加热温度为1220℃，加热时间130min。粗轧采用R1和R2进行3+5道次轧制，中间坯厚度为46mm；精轧开轧温度为1000℃，终轧温度为840℃，轧制结束后钢带进入层流冷却装置，冷却方式为两段式冷却，前段加密快速冷却到610℃，空冷一段时间后快速冷却到卷取温度，卷取温度为150℃，即可得到所述钢带，厚度8mm。
表1：实施例1～3化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S Als Cr Nb Ti B Ca H O N
1 0.20 0.42 1.48 0.010 0.002 0.033 0.36 0.030 0.015 0.0010 0.0015 0.00015 0.0020 0.0030
2 0.20 0.45 1.42 0.009 0.001 0.035 0.42 0.035 0.020 0.0009 0.0020 0.00010 0.0019 0.0033
3 0.21 0.48 1.44 0.008 0.002 0.042 0.38 0.036 0.012 0.0010 0.0022 0.00010 0.0018 0.0030
对上述实施例1～3的卷板进行力学性能检验，检验结果如下表2所示。
表2：实施例1～3卷板的力学性能
Figure BDA0002752136440000041
由上表2数据可知，本发明生产获得的卷板具有优异的综合力学性能，在保证韧性的基础上具有高强度和高硬度，其中屈服强度≥1080MPa，抗拉强度≥1530MPa，屈强比≤0.73，延伸率≥10.0％，硬度HV10≥448。并且卷板开平矫直后板型良好，钢板平直度可达到5mm/1m，钢板成型性、焊接性良好，可以实现工业化应用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板，其特征在于，所述卷板的化学成分按质量百分比计为C：0.20-0.22％、Si：0.40-0.50％、Mn：1.40-1.50％、P：≤0.012％、S：≤0.003％、Nb：0.030-0.040％、Ti：0.010-0.020％、Cr：0.35-0.45％、B：0.0005-0.0013％、Ca：0.0010-0.0030％、Al：0.020-0.050％、H：≤2ppm，O：≤30ppm，N：≤50ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板，其特征在于，所述卷板的化学成分按质量百分比计为C：0.20-0.21％、Si：0.42-0.48％、Mn：1.42-1.48％、P：≤0.012％、S：≤0.003％、Nb：0.030-0.036％、Ti：0.012-0.020％、Cr：0.36-0.42％、B：0.0009-0.0010％、Ca：0.0015-0.0022％、Als：0.033-0.042％、H：≤2ppm，O：≤30ppm，N：≤50ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板，其特征在于，所述卷板的力学性能满足：屈服强度≥1080MPa，抗拉强度≥1530MPa，屈强比≤0.73，延伸率≥10.0％，硬度HV10≥448，平直度≤5mm/1m，金相组织为铁素体+马氏体及少量残余奥氏体。
4.权利要求1-3中任一项所述的TMCP在线淬火高强耐磨钢NM450卷板的生产方法，其包括以下工序：铁水预处理-转炉顶底复吹冶炼-LF炉外精炼-RH真空处理-板坯连铸-堆垛缓冷-板坯加热-高压水除鳞-粗轧轧制-飞剪-高压水除鳞-精轧轧制-冷却-卷取；其中：
所述铁水预处理工序采用KR法脱硫铁水，保证入转炉铁水元素S≤0.003％；
所述转炉顶底复吹冶炼工序中出钢温度≥1620℃；
所述LF炉外精炼工序采用大渣量进行造渣脱硫，保证S≤0.003％，精炼过程加入铬铁、铌铁；
所述RH真空处理工序中RH真空处理时间大于20min，真空处理过程中加入钛铁、硼铁；真空处理后钢水进行钙处理，Ca含量为0.0010-0.0030％，氩气软吹时间大于12min；
所述板坯连铸工序中全程保护浇注，过热度控制在15-25℃，拉速为0.90-1.10m/min，并采用动态轻压下技术，以减少连铸坯中心偏析，铸坯中心偏析不大于C 3.0级，中心疏松不大于2.0级；
所述板坯加热工序采用步进式加热炉，加热温度1210-1250℃，加热时间≥120min；
所述粗轧轧制工序采用R1二辊水平可逆轧机和R2四辊水平可逆轧机进行3+5道次轧制，中间坯厚度为40-50mm；
所述精轧轧制工序采用七机架四辊精轧机组轧制，轧制速度为恒速，精轧开轧温度980-1040℃，终轧温度为830-870℃；
所述冷却工艺采用两阶段冷却方式，前段采用加密快速冷却，冷却至温度为600-640℃，然后进行空冷，空冷时间为8-10s，空冷后快速冷却到100-200℃进行卷取，获得卷板。
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