CN116904872A - 一种基于csp产线的低成本hb400级耐磨钢及生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢，其组分及wt％：C：0.18～0.25％，Mn：0.1～0.7％，P≤0.020％，S≤0.010％，Als：0.03～0.06％，Ti：0.005～0.01％；生产方法：常规冶炼并浇铸成坯；对铸坯加热；热轧；层流冷却；卷取；连续开卷并淬火；高速冷却；按定尺横切后回火；自然冷却至室温。本发明在保证产品硬度HB不低于380、屈服强度不低于910MPa、抗拉强度不低于1215MPa、延伸率不低于90％，产品厚度在2±0.5mm，使组分简单、生产成本相对可降低至少2％。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械工程用耐磨钢及生产方法，具体属于一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢及生产方法。
背景技术
热处理钢广泛应用于冶金、矿山、建材、铁路、电力、煤炭等机械装备中，薄规格热处理钢常用工艺路线为热连轧/中厚板产线轧制+热处理，制造流程长，尚无采用CSP产线轧制基板的先例。随着厚度越薄，产品附加值越高，但薄规格生产效率低，原卷的板形质量和力学性能的稳定控制生产难度增大，且为保证原卷板形质量，薄规格耐磨钢的卷取温度被迫提高，不可避免的增大了原始的奥氏体晶粒，影响了应用性能，增大了用户焊接或服役过程的应用开裂风险。
CSP工艺可提高生产效率，降低能源消耗，在生产薄规格方面有着独特的优势，特别是对于2mm等薄规格产品。
目前，为了保证耐磨钢的强度、韧性和硬度匹配，也为了提高下游行业应用时的焊接性能，耐磨钢的C含量设定在0.06-0.20％，覆盖包晶区。对于CSP而言，包晶钢浇铸过程中体积收缩大、热裂纹倾向增大。由于薄板坯连铸机冷却强度大,且采用漏斗型结晶器，增加坯壳的阻力，生产包晶钢时裂纹风险更高。
在目前采用的单张板淬火时，其头尾的显微组织和力学性能不均匀，头尾约30cm的板形通常无法完全保证，头尾的强度、硬度等性能指标和不平度等板形质量与正常部位有较大差距，用户使用时易出现部件挠度、直线度超差等加工异常问题。为了解决这一问题，单板淬火时，通过工艺优化、水量调节和辊速协同调整等方法来改善，但难以从根本上解决问题，而从根本上解决此问题，要想真正意义上的解决头尾问题，必须去除“头尾”，但一直未有突破。经检索：
中国专利公开号为CN102605234A文献，提供了《一种HB400级耐磨钢板及其制造方法》，其成分重量百分比为：C：0.08-0.24％、Si：0.10-0.30％、Mn：0.70-1.70％、P：≤0.050％、S：≤0.030％、Cr：≤1.00％、Mo：≤0.60％、Al：0.01-0.10％、B：0.0005-0.0040％、Ti：0.005-0.06％，且满足：0.15≤Cr+Mo≤1.20％，0.011％≤Al+Ti≤0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。采用铸造-控轧-调质热处理工艺生产，性能优良，适用于制造工程机械中易磨损设备，不足之处在于单张板调质热处理工艺，流程长，生产效率低，头尾和边部性能不能有效保证。
可见，现有耐磨钢存在生产流程长、生产效率低等技术难题，因此有必要重新设计成分、工艺，提高生产效率。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种在保证产品硬度HB不低于380、屈服强度不低于910MPa、抗拉强度不低于1215MPa、延伸率不低于90％，产品厚度在2±0.5mm，使组分简单、生产成本相对可降低至少2％的基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢及生产方法。
实现上述目的的措施：
一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.18～0.25％，Mn：0.1～0.7％，P≤0.020％，S≤0.010％，Als：0.03～0.06％，Ti：0.005～0.01％，其余为Fe及杂质。
优选地：Mn的重量百分比含量为0.18～0.66％。
优选地：Ti的重量百分比含量为0.009～0.0086％。
优选地：添加Si的重量百分比含量不超过0.20％。
一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢的生产方法，其步骤：
1)常规冶炼并浇铸成坯，铸坯厚度在40～80mm；
2)对铸坯进行加热，控制铸坯加热温度在1100～1150℃；
3)进行热轧，并控制终轧温度在870～920℃；
4)进行层流冷却，在层流冷却速度为10～20℃/s下冷却至卷取温度；
5)进行卷取，控制卷取温度在550～650℃；
6)连续开卷并进行淬火，控制淬火温度在850～950℃，控制淬火时间在5～10分钟；
7)进行高速冷却，在冷却速度为50～75℃/s下冷却至室温；
8)按定尺横切后进行回火，控制回火温度在200～240℃，回火时间在20～30min；
9)自然冷却至室温。
优选地：淬火温度在856～938℃。
优选地：回火温度在206～235℃。
本发明中各元素及主要工艺的作用及机理
C：该元素在本发明中是提高材料强度最廉价的元素，但是如果碳含量在0.07～0.15％之间会使钢水在浇铸过程中发生包晶反应，增加连铸漏钢风险，随着含碳量增加，硬度、强度提高，但塑韧性和焊接性能降低。综合考虑，C重量百分含量为0.18～0.25％即可。
Si：该元素在本发明中能降低碳在铁素体中的扩散速度，促进铁素体形成，也会恶化表面质量。综合考虑，Si重量百分含量为0～0.2％为宜。
Mn：该元素在本发明中显著降低Ar1温度、奥氏体分解速度，提高过冷奥氏体稳定性，促进奥氏体释放应力，增加最终组织中的残奥含量，提高冷弯性能，但Mn含量若太高，会增加回火脆性，导致严重中心偏析，综合考虑，Mn重量百分含量为0.1～0.7％为宜。
Als：该元素在本发明钢中可脱氧，降低夹杂物含量，也能起到细化晶粒的作用，综合考虑，Als在0.03～0.06％。
Ti：该元素在本发明中钢的凝固过程中能与N结合生成稳定的TiN，可强烈阻碍奥氏体晶界迁移，从而细化奥氏体晶粒。综合考虑，Ti重量百分含量为0.005～0.01％为宜。
P、S：其是钢中有害的杂质元素，钢中P易在钢中形成偏析，降低钢的韧性和焊接性能，S易形成塑性硫化物，使钢板产生分层，恶化钢板性能，故P、S含量越低越好，综合考虑，将钢的P、S含量为P≤0.020％，S≤0.010％。
本发明之所以控制卷取温度在550～650℃，是由于卷取温度较低时，从现行技术来看，较低的卷取温度波动大，难以稳定控制，虽然较低的卷取温度有利于晶粒细化，但波动较大的卷取温度会导致晶粒不均匀，产生较大的组织应力，恶化板形，当卷取温度较高时，原始晶粒粗大，又会影响淬火后的力学性能，对于CSP产线而言，550～650℃是合适的卷取温度。
本发明之所以控制淬火温度在850～950℃，控制淬火时间在5～10分钟，是由于此工艺下，可以保证较好的淬火组织和淬火板形，较低的淬火温度会进入两相区，最终组织中会存在铁素体，使得强度下降，太高的淬火温度又容易引起原始奥氏体晶粒粗大，韧性会急剧恶化。
本发明之所以控制控制回火温度在200～240℃，回火时间在20～30min，是由于在此工艺下，有利于马氏体中过饱和碳的析出，调节力学性能的同时，起到优异的去应力效果，保证最终应用性能。
本发明与现有技术相比，本发明在保证产品硬度HB不低于380、屈服强度不低于910MPa、抗拉强度不低于1215MPa、延伸率不低于9％，产品厚度在2±0.5mm，使组分简单、生产成本相对可降低至少2％。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例及对比例的化学成分列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；
表3为本发明各实施例及对比例的性能检测情况列表。
本发明各实施例按照以下步骤生产
1)常规冶炼并浇铸成坯，铸坯厚度在40～80mm；
2)对铸坯进行加热，控制铸坯加热温度在1100～1150℃；
3)进行热轧，并控制终轧温度在870～920℃；
4)进行层流冷却，在层流冷却速度为10～20℃/s下冷却至卷取温度；
5)进行卷取，控制卷取温度在550～650℃；
6)连续开卷并进行淬火，控制淬火温度在850～950℃，控制淬火时间在5～10分钟；
7)进行高速冷却，在冷却速度为50～75℃/s下冷却至室温；
8)按定尺横切后进行回火，控制回火温度在200～240℃，回火时间在20～30min；
9)自然冷却至室温。
表1本发明各实施例及对比例的化学成分列表(wt％)
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表
表3本发明各实施例及对比例的力学性能检测结果列表
从表1～3可以看出，本发明专利所述品种，在强度、硬度力学性能更加优异的情况下，采用CSP产线生产，工艺流程更短，合金设计更低，合金成本更低，性价比优势更加明显，其生产成本较传统耐磨钢，至少降低2％。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。
Claims (7)
1.一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.18～0.25％，Mn：0.1～0.7％，P≤0.020％，S≤0.010％，Als：0.03～0.06％，Ti：0.005～0.01％，其余为Fe及杂质。
2.如权利要求1所述的一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢，其特征在于：Mn的重量百分比含量为0.18～0.66％。
3.如权利要求1所述的一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢，其特征在于：Ti的重量百分比含量为0.009～0.0086％。
4.如权利要求1所述的一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢，其特征在于：添加Si的重量百分比含量不超过0.20％。
5.生产如权利要求1所述的一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢的方法，其步骤：
1)常规冶炼并浇铸成坯，铸坯厚度在40～80mm；
2)对铸坯进行加热，控制铸坯加热温度在1100～1150℃；
3)进行热轧，并控制终轧温度在870～920℃；
4)进行层流冷却，在层流冷却速度为10～20℃/s下冷却至卷取温度；
5)进行卷取，控制卷取温度在550～650℃；
6)连续开卷并进行淬火，控制淬火温度在850～950℃，控制淬火时间在5～10分钟；
7)进行高速冷却，在冷却速度为50～75℃/s下冷却至室温；
8)按定尺横切后进行回火，控制回火温度在200～240℃，回火时间在20～30min；
9)自然冷却至室温。
6.如权利要求5所述的一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢的生产方法，其特征在于：淬火温度在856～938℃。
7.如权利要求5所述的一种基于CSP产线的低成本HB400级耐磨钢的生产方法，
其特征在于：回火温度在206～235℃。
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