CN114480945A - 一种利用在线余热生产30mm以下调质耐磨钢板NM400的方法 - Google Patents

一种利用在线余热生产30mm以下调质耐磨钢板NM400的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用在线余热生产30mm以下调质耐磨钢板NM400的方法，利用在线余热是指在中厚板生产线利用轧后余热进行在线淬火，利用离线热处理炉进行回火，回火温度450‑500℃，回火时间1.8Tmin（T为钢板厚度）。此方法利用在线余热淬火，替代了钢板在离线热处理炉从室温在加热至奥氏体区后再淬火的过程，大大降低了生产调质耐磨钢板的热处理成本。通过化学成分的设计，保证在冷却速率10～15℃/s时冷却至400℃以下得到马氏体组织。NM400钢种的化学成分按如下质量分数计：C：0.22~0.26%、Si：0.4~0.6%、Mn：1.3~1.55%、P≤0.020%、S≤0.007%、Mo：0.3~0.45%、Cr：0.8~0.95%、Al：0.01~0.035%，B:0.001‑0.005%，Ti≤0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质。

Description

一种利用在线余热生产30mm以下调质耐磨钢板NM400的方法
技术领域
本发明涉及耐磨钢生产技术领域，具体涉及一种利用在线余热生产厚度30mm以下调质耐磨钢板NM400的方法。
背景技术
NM400是高强度耐磨钢板，具有相当高的机械强度，其机械性能是普通低合金钢板的3倍到5倍，可显著提高机械相关部件的磨损耐性，因此提高了机械的使用寿命，降低企业的生产成本。主要用于矿山及各种工程机械用耐磨易损件加工和制造等适用的结构钢板。
当前行业生产NM400钢普遍采用离线生产，即钢板轧制完成后，在热处理工序完成淬火+回火。这种方式需要专门的淬火设备，工艺繁琐，生产成本高，能源消耗大，不利于钢铁行业实现节能减排的目标。而且这种方法生产出的耐磨钢还存在抗冲击变形差的问题，因此，亟需一种更加环保节能又能保持NM400耐磨钢板力学性能优异的生产方法。
发明内容
本发明公开一种利用在线余热生产厚度30mm以下调质耐磨钢板NM400的方法，直接利用轧后余热在线完成淬火，仅在热处理阶段完成回火，以实现调质状态交货，降低生产成本。
一种利用在线余热生产30mm以下调质耐磨钢板NM400的方法，其特征在于，包括以下工序：转炉冶炼-LF炉精炼-板坯连铸-板坯加热-轧制-冷却-热处理-取样检测-标识-入库；
所述转炉冶炼工序，入炉铁水采用KR法脱硫处理的优质铁水，转炉冶炼过程中加入中碳锰铁，控制终点P≤0.015%，Als:0.03～0.05%;采用挡渣锥、挡渣塞进行双挡渣出钢，渣厚≤50mm，出钢时加入钼铁、铬铁、钢砂铝以及石灰进行脱氧和合金化，出钢温度：1630-1680℃。
所述LF炉精炼工序，采用钢渣改制剂、精炼渣和石灰进行大渣量造渣精炼，精炼过程中挑渣观察，根据渣况调整石灰加入量，白渣保持时间≥18min，碱度控制在5-7；精炼后期依次喂入钛线、硼线以及钙线，并通氩软吹搅拌，出钢温度控制1575-1585℃。
所述板坯连铸工序，全过程保护浇铸，水冷***采用弱水冷机制，连铸坯切割后入缓冷坑缓冷48h，拉速0.8-1.0m/min，连铸坯料规格为：厚220mm，宽1240~1580mm，长2000~2700mm；连铸坯的化学成分及其含量是：C：0.22~0.26%、Si：0.4~0.6%、Mn：1.3~1.55%、P≤0.020%、S≤0.007%、Mo：0.3~0.45%、Cr：0.8~0.95%、Als：0.01~0.035%、B:0.001-0.005%、Ti≤0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述板坯加热工序，加热炉采用三段式加热制度：加热一段1000-1100℃，加热二段1200-1220℃，均热段1180～1200℃，在炉时间4.5-5.0h。
所述轧制工序，采用TMCP工艺轧制，钢坯一阶段开轧温度1120～1150℃，待温厚度为成品厚度的2～3倍，二阶段开轧温度在860～930℃，终轧温度800～820℃；钢板厚度尺寸精度通过严格控制轧制辊役量实现，保证在辊役中期轧制，配辊精度控制范围0~0.4mm；采用三道次高压水除鳞控冷，分别分配至一阶段转钢后第二道，二阶段开轧第一道，终轧倒数第三道，从而有效消除钢板表面大厚度氧化铁皮；
所述冷却工序，采用水冷，上、下水量比例控制在1:1.3左右；辊道速度0.8-1.2m/s,开冷温度780-800℃，冷却速度为10～15℃/s，终冷温度350～400℃；
所述热处理工序，采用连续辊底式热处理炉进行在线回火，回火温度：450-500℃，回火时间1.8Tmin（T钢板厚度）。
进一步的，所述LF精炼工序中，钢渣改制剂的主要成分为：Al2O3：15%-25%，Al ：40%-45%，MgO：＜5%，SiO2：＜5%，钢渣改制剂的加入量为：每吨钢1.0~1.3kg。
进一步的，所述LF精炼工序中，精炼渣的主要成分为：Al2O3：1%-2%，CaO：45%-55%，SiO2：18%-22%，MgO：20-25%，Fe2O3：0.5%-1.0%，精炼渣的加入量为：每吨钢1.8~2.2kg。
一种由上述方法生产的厚度30mm以下调质耐磨钢板NM400，其化学成分按质量百分比计为C：0.22~0.26%、Si：0.4~0.6%、Mn：1.3~1.55%、P≤0.020%、S≤0.007%、Mo：0.3~0.45%、Cr：0.8~0.95%、Al：0.01~0.035%，B:0.001-0.005%，Ti≤0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质。
调质耐磨钢板NM400的力学性能参数如下：抗拉强度≥1200MPa，延伸率≥13，硬度（HV）≥400，金相组织为回火马氏体。
本发明的有益效果：
1、简化了生产工艺流程。从材料本身特点出发，生产工序科学的设计，充分利用轧后在线余热，在相变理论的基础上，成分设计、轧制工艺设计、冷却工艺设计充分结合，实现在线淬火室温组织为马氏体，利用离线回火，最终实现调质状态的组织，并满足产品的性能。
2、降低了生产成本。采用轧后余热实施在线淬火，充分利用在线余热热能，避免了离线加热至奥氏体区再淬火的热处理过程，节约了能源，从而降低了生产成本。
3、缩短了交货周期。采用此方法可缩短调质耐磨钢板的交货周期7-10天，从而为下游用户创造出时间盈余；同时，减少了热处理中的淬火过程，减少了热处理过程中钢板的倒运费用，进一步降低了生产成本。
附图说明
图1为实施例1获得的调质耐磨NM400钢板的金相组织图片；
图2为实施例2获得的调质耐磨NM400钢板的金相组织图片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
实施例1
一种厚度30mm的调质耐磨钢板NM400的化学成分按质量百分比计为：C：0.23%、Si：0.55%、Mn：1.42 %、P：0.01%、S：0.004%、Mo：0.4%、Cr：0.88%、Al：0.024 %，B:0.0024%，Ti：0.017%，余量为Fe和不可避免的杂质。如图1所示，示出了该钢板的金相组织为回火马氏体，晶粒分布均匀，无混晶和偏析出现。
上述厚度30mm的调质耐磨钢板NM400的生产方法如下：
（1）转炉冶炼工序，入炉铁水采用KR法脱硫处理的优质铁水，转炉冶炼过程中加入中碳锰铁，控制终点P≤0.015%，Als（酸溶铝）:0.04%;采用挡渣锥、挡渣塞进行双挡渣出钢，渣厚：40mm，出钢时加入钼铁、铬铁、钢砂铝以及石灰进行脱氧和合金化，出钢温度：1680℃。
（2）LF炉精炼工序，采用钢渣改制剂1.3kg/t钢、精炼渣2.2kg/t钢和石灰进行大渣量造渣精炼，精炼过程中挑渣观察，根据渣况调整石灰加入量，白渣保持时间25min，碱度控制在7；精炼后期依次喂入50m左右钛线、30m左右的硼线以及70m左右的钙线，并通氩软吹搅拌，出钢温度控制在1575℃。
钢渣改制剂的主要成分为：Al2O3：15%-25%，Al ：40%-45%，MgO：＜5%，SiO2：＜5%；
精炼渣的主要成分为：Al2O3：1%-2%，CaO：45%-55%，SiO2：18%-22%，MgO：20-25%，Fe2O3：0.5%-1.0%；
加钢渣改制剂、精炼渣以及石灰的目的在于调精炼炉内钢水碱度，以便实现脱硫、脱磷和脱氧的目的。
（3）板坯连铸工序，连铸采用专有保护渣(SiO2：30%-35%，CaO：30%-35%，MgO：2%-5%，Al2O3：4%-8%，Na2O：8%-14%)全过程保护浇铸，水冷***采用弱水冷机制，连铸坯切割后入缓冷坑缓冷48h，拉速0.8m/min，连铸坯料规格为：厚220mm，宽1580mm，长2700mm；所得连铸坯的化学成分及其含量是：C：0.23%、Si：0.55%、Mn：1.42 %、P：0.01%、S：0.004%、Mo：0.4%、Cr：0.88%、Al：0.024 %，B:0.0024%，Ti：0.017%，余量为Fe和不可避免的杂质。
（4）板坯加热工序，加热炉采用三段式加热制度：加热一段1100℃，加热二段1220℃，均热段1200℃，在炉时间4.5h。
（5）轧制工序，采用TMCP工艺轧制，钢坯一阶段开轧温度1150℃，待温厚度为90mm，二阶段开轧温度在930℃，终轧温度820℃；钢板厚度尺寸精度通过严格控制轧制辊役量实现，保证在辊役中期轧制，配辊精度控制范围0.2mm；采用三道次高压水除鳞控冷，分别分配至一阶段转钢后第二道，二阶段开轧第一道，终轧倒数第三道，从而有效消除钢板表面大厚度氧化铁皮；
（6）冷却工序，在线水冷，上、下水量比例控制在1:1.3；辊道速度0.8m/s,开冷温度800℃，冷却速度为10℃/s，终冷温度400℃；
（7）热处理工序，采用连续辊底式热处理炉进行在线回火，回火温度：500℃，回火时间54min。
实施例2
如图2所示，一种厚度18mm的调质耐磨钢板NM400的化学成分按质量百分比计为：C：0.23%、Si：0.54%、Mn：1.43 %、P：0.012%、S：0.003%、Mo：0.41%、Cr：0.86%、Al：0.025 %，B:0.0021%，Ti：0.016%，余量为Fe和不可避免的杂质。如图2所示，示出了该钢板的金相组织为回火马氏体，晶粒分布均匀，无混晶和偏析出现。
上述厚度18mm的调质耐磨钢板NM400的生产方法如下：
（1）转炉冶炼工序，入炉铁水采用KR法脱硫处理的优质铁水，转炉冶炼过程中加入中碳锰铁，控制终点P≤0.015%，Als（酸溶铝）:0.03%;采用挡渣锥、挡渣塞进行双挡渣出钢，渣厚：50mm，出钢时加入钼铁、铬铁、钢砂铝以及石灰进行脱氧和合金化，出钢温度：1630℃。
（2）LF炉精炼工序，采用钢渣改制剂1.0kg/t钢、精炼渣1.8kg/t钢和石灰进行大渣量造渣精炼，精炼过程中挑渣观察，根据渣况调整石灰加入量，白渣保持时间18min，碱度控制在5；精炼后期依次喂入50m左右钛线、30m左右的硼线以及70m左右的钙线，并通氩软吹搅拌，以调整钢水中钛、钙成分，并进行硼的微合金化，出钢温度控制在1580℃。
钢渣改制剂的主要成分为：Al2O3：15%-25%，Al ：40%-45%，MgO：＜5%，SiO2：＜5%；
精炼渣的主要成分为：Al2O3：1%-2%，CaO：45%-55%，SiO2：18%-22%，MgO：20-25%，Fe2O3：0.5%-1.0%；
加钢渣改制剂、精炼渣以及石灰的目的在于调精炼炉内钢水碱度，以便实现脱硫、脱磷和脱氧的目的。
（3）板坯连铸工序，连铸采用专有保护渣(SiO2：30%-35%，CaO：30%-35%，MgO：2%-5%，Al2O3：4%-8%，Na2O：8%-14%)全过程保护浇铸，水冷***采用弱水冷机制，连铸坯切割后入缓冷坑缓冷48h，拉速1.0m/min，连铸坯料规格为：厚220mm，宽1240mm，长2000mm；所得连铸坯的化学成分及其含量是：C：0.23%、Si：0.54%、Mn：1.43 %、P：0.012%、S：0.003%、Mo：0.41%、Cr：0.86%、Al：0.025 %，B:0.0021%，Ti：0.016%，余量为Fe和不可避免的杂质。
（4）板坯加热工序，加热炉采用三段式加热制度：加热一段1000℃，加热二段1200℃，均热段1180℃，在炉时间5h。
（5）轧制工序，采用TMCP工艺轧制，钢坯一阶段开轧温度1120℃，待温厚度为54mm，二阶段开轧温度在900℃，终轧温度820℃；钢板厚度尺寸精度通过严格控制轧制辊役量实现，保证在辊役中期轧制，配辊精度控制范围0.2mm；采用三道次高压水除鳞控冷，分别分配至一阶段转钢后第二道，二阶段开轧第一道，终轧倒数第三道，从而有效消除钢板表面大厚度氧化铁皮；
（6）冷却工序，在线水冷，上、下水量比例控制在1:1.3；辊道速度1m/s,开冷温度780℃，冷却速度为15℃/s，终冷温度350℃；
（7）热处理工序，采用连续辊底式热处理炉进行在线回火，回火温度：450℃，回火时间32.4min。
表1实施例1~2经取样检测后所得的化学成分；
Figure 104626DEST_PATH_IMAGE001
表2实施例1~2经取样检测后所得的力学性能参数；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由上表2数据可知,本发明生产获得的NM400调质耐磨钢板具有优异的综合力学性能﹐抗拉强度≥1200MPa，延伸率≥13，硬度（HV）≥400。采用这种方法生产得钢板性能稳定,可以实现工业化应用。

Claims (5)

1.一种利用在线余热生产30mm以下调质耐磨钢板NM400的方法，其特征在于，包括以下工序：转炉冶炼-LF炉精炼-板坯连铸-板坯加热-轧制-冷却-热处理-取样检测-标识-入库；
所述转炉冶炼工序，入炉铁水采用KR法脱硫处理的优质铁水，转炉冶炼过程中加入中碳锰铁，控制终点P≤0.015%，Als:0.03～0.05%;采用挡渣锥、挡渣塞进行双挡渣出钢，渣厚≤50mm，出钢时加入钼铁、铬铁、钢砂铝以及石灰进行脱氧和合金化，出钢温度：1630-1680℃;
所述LF炉精炼工序，采用钢渣改制剂、精炼渣和石灰进行大渣量造渣精炼，精炼过程中挑渣观察，根据渣况调整石灰加入量，白渣保持时间≥18min，碱度控制在5-7；精炼后期依次喂入钛线、硼线以及钙线，并通氩软吹搅拌，出钢温度控制1575-1585℃;
所述板坯连铸工序，全过程保护浇铸，水冷***采用弱水冷机制，连铸坯切割后入缓冷坑缓冷48h，拉速0.8-1.0m/min，连铸坯料规格为：厚220mm，宽1240~1580mm，长2000~2700mm；连铸坯的化学成分及其含量是：C：0.22~0.26%、Si：0.4~0.6%、Mn：1.3~1.55%、P≤0.020%、S≤0.007%、Mo：0.3~0.45%、Cr：0.8~0.95%、Als：0.01~0.035%、B:0.001-0.005%、Ti≤0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述板坯加热工序，加热炉采用三段式加热制度：加热一段1000-1100℃，加热二段1200-1220℃，均热段1180～1200℃，在炉时间4.5-5.0h;
所述轧制工序，采用TMCP工艺轧制，钢坯一阶段开轧温度1120～1150℃，待温厚度为成品厚度的2～3倍，二阶段开轧温度在860～930℃，终轧温度800～820℃；钢板厚度尺寸精度通过严格控制轧制辊役量实现，保证在辊役中期轧制，配辊精度控制范围0~0.4mm；采用三道次高压水除鳞控冷，分别分配至一阶段转钢后第二道，二阶段开轧第一道，终轧倒数第三道，从而有效消除钢板表面大厚度氧化铁皮；
所述冷却工序，采用水冷，上、下水量比例控制在1:1.3左右；辊道速度0.8-1.2m/s,开冷温度780-800℃，冷却速度为10～15℃/s，终冷温度350～400℃；
所述热处理工序，采用连续辊底式热处理炉进行在线回火，回火温度：450-500℃，回火时间1.8Tmin，其中T为钢板厚度。
2.根据权利要求1所述一种利用在线余热生产30mm以下调质耐磨钢板NM400的方法，其特征在于，所述LF精炼工序中，钢渣改制剂的主要成分为：Al2O3：15%-25%，Al ：40%-45%，MgO：＜5%，SiO2：＜5%，钢渣改制剂的加入量为：每吨钢1.0~1.3kg。
3.根据权利要求1所述一种利用在线余热生产30mm以下调质耐磨钢板NM400的方法，其特征在于，所述LF精炼工序中，精炼渣的主要成分为：Al2O3：1%-2%，CaO：45%-55%，SiO2：18%-22%，MgO：20-25%，Fe2O3：0.5%-1.0%，精炼渣的加入量为：每吨钢1.8~2.2kg。
4.一种由权利要求1-3任一所述方法生产的厚度30mm以下调质耐磨钢板NM400，其特征在于，所述调质耐磨钢板NM400的化学成分按质量百分比计为C：0.22~0.26%、Si：0.4~0.6%、Mn：1.3~1.55%、P≤0.020%、S≤0.007%、Mo：0.3~0.45%、Cr：0.8~0.95%、Al：0.01~0.035%，B:0.001-0.005%，Ti≤0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述一种厚度30mm以下调质耐磨钢板NM400，其特征在于，所述调质耐磨钢板NM400的力学性能参数如下：抗拉强度≥1200MPa，延伸率≥13，硬度（HV）≥400，金相组织为回火马氏体。
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