專利名稱：工程機械用高強度耐磨鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐磨鋼生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種低成本工程機械用高強度耐磨鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
通常，機械用品在作業(yè)過程中與工件之間存在劇烈的相對運動而產(chǎn)生各種類型的磨損，其中磨料磨損是主要的磨損形式。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，在工業(yè)發(fā)達的國家，機械裝備及其零件的磨損所造成的經(jīng)濟損失占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的4%左右。據(jù)不完全統(tǒng)計，因這種磨損和機械工具的自然耗蝕，全球每年消耗的鋼鐵材料在2000萬噸以上。因此，解決磨損和延長機械設(shè)備及其部件的使用壽命，提高耐磨鋼的質(zhì)量，開發(fā)新型高性能耐磨鋼種，以降低由于磨損造成的經(jīng)濟損失，對低碳、綠色經(jīng)濟的發(fā)展具有重大意義。在現(xiàn)有技術(shù)中，高強度耐磨鋼通常需要含有Mo、Ti、Ni、Cu等合金元素中的一種或多種，從而成本高。然而如果去掉Mo、Ti、Ni、Cu等合金元素，則很難確保鋼材達到高強度耐磨鋼的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的之一在于提供了一種低成本工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有不小于395HBW的表面布氏硬度、不小于1220MPa的抗拉強度、不小于13%的斷后伸長率、不小于70J的_20°C沖擊吸收能量(縱向)(S卩，KV2)的低成本工程機械用高強度耐磨鋼。本發(fā)明的一方面提供了一種工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法。所述制備方法包括以下步驟冶煉目標鋼水，所述目標鋼水的成份按重量百分比計由c :0. 15 O. 30%,Si 0. 20 O. 65%,Mn :1· 20 I. 60%,S^O. 010%、P 彡 O. 020%,B 0. 0010 O. 0040%,Cr 0. 30 I. 00 %、V 0. 030 O. 080 %、Al 0. 015 O. 050 %、[N] 80 200 X 10'[H]彡2X10'[O]彡40X10—6以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；采用全程保護澆注進行板坯連鑄；進行連續(xù)軋制，確保粗軋連續(xù)2個道次的壓下率不小于20%，粗軋的開軋溫度為1100 1150°C，粗軋的終軋溫度不小于1020°C，精軋的開軋溫度為900 1000°C，精軋的終軋溫度為840 900°C，精軋的壓下率為3. O 4. O ;進行冷卻，開冷溫度控制為800 850°C，終冷溫度為630 680°C，冷卻速度為6 12°C /s ;進行熱處理，淬火溫度為860 9500C，淬火處理的保溫時間15 50min，回火溫度為150 400°C，回火處理的保溫時間為10 60mino在本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法的一個實施例中，所述板坯連鑄步驟中可以采用中碳保護渣來覆蓋結(jié)晶器液面。在本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法的一個實施例中，所述粗軋優(yōu)選地包括5 7道次，并且粗軋的道次中至少有兩個道次壓下率不低于20%。在本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法的一個實施例中，所述目標鋼水的成份按重量百分比計由C 0. 15 O. 25%、Si 0. 20 O. 55%、Mn :I. 20 I. 50%、S ≤O. 010%、P ≤O. 020%,B 0. 0010 O. 0030%,Cr 0. 30 O. 8%、V :0. 040 O. 080%,Al 0. 015 O. 045%, [N] 80 200X10' [H]≤2X10' [O]≤40Χ1(Γ6 以及余量的 Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。優(yōu)選地，所述目標鋼水的成份按重量百分比計由C :0. 20%, Si
O.30%,Mn 1. 35%, S ≤O. 008%, P ≤O. 015%,B 0. 0020%, Cr 0. 45%, V 0. 050%, Al
0.035%, [N] :150Χ1(Γ6、[Η] :I. 5X 10'[O] :28Χ10_6 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)組成。在本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法的一個實施例中，所述目標鋼水通過高爐冶煉、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、鋼包精煉爐精煉和真空循環(huán)脫氣精煉得到。具體為，所述的鐵水預(yù)處理包括鐵水脫硫，處理前鐵水s≤0. 025%，處理后鐵水S≤0. 005%，鐵水溫度1200 1300°C，脫硫完畢扒凈鐵水表面的渣；在所述轉(zhuǎn)爐冶煉中，終渣堿度控制在
3.O 5. 0，終點壓槍時間不小于60秒，終點控制P ≤O. 015%，轉(zhuǎn)爐出鋼前首先在鋼包底加入脫硫劑，采用鋁錳鈦脫氧，鋼水出至四分之一時，分批加入中/高碳錳鐵、硅鐵、中/高碳鉻鐵，鋼水出至四分之三時加完，所述的脫硫劑在放鋼1/2時開始加入至3/4時加完；所述鋼包精煉爐精煉采用鋁粒和碳化鈣進行調(diào)渣，采用中/高碳錳鐵、硅鐵、中/高碳鉻鐵合金進行成份微調(diào)，采用喂鋁線調(diào)整鋁含量，采用喂硼線的方法增硼，精煉時間不低于40min，軟吹時間不低于5min，精煉后喂硅鈣線進行鈣化處理；所述真空循環(huán)脫氣精煉中，確保真空循環(huán)脫氣精煉爐凈空300 500mm，處理時避免化學(xué)升溫，確保純脫氣時間大于lOmin。本發(fā)明的另一方面提供了一種工程機械用高強度耐磨鋼，所述工程機械用高強度耐磨鋼采用如上所述的制備方法得到。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼及其制備方法的有益效果包括不添加Nb、Mo、Cu、Ti、Ni等合金元素，降低了成本；具有不小于395HBW的表面布氏硬度、不小于1220MPa的抗拉強度、不小于13%的斷后伸長率、不小于70J的_20°C沖擊吸收能量(縱向)等優(yōu)良性能。
具體實施例方式在下文中，將參照示例性實施例來詳細說明本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼及其制備方法。根據(jù)本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法包括以下步驟冶煉目標鋼水，所述目標鋼水的成份按重量百分比計由c :0. 15 0.30%、Si :0. 20 O. 65%、Mn :I. 20 I. 60 S ≤O. 010 P ≤O. 020 %、B 0. 0010 O. 0040 Cr 0. 30
1.00%, V 0. 030 O. 080%, Al 0. 015 O. 050%, [N] 80 200X10' [H] ≤2X10'≤40 X IO^6以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。O元素影響鋼中氧化物夾雜形態(tài)和分布，鋼中氧含量過高，氧化物夾雜及宏觀夾雜增加，嚴重影響鋼的潔凈度。鋼中氧化物夾雜是影響鋼韌性的根源之一，危害鋼的各種性能；尤其是當夾雜物直徑大于50μπι后，嚴重惡化鋼的各種性能。為了防止鋼中出現(xiàn)直徑大于50 μ m的氧化物夾雜，并減少氧化物夾雜數(shù)量，一般把鑄坯中[O]控制在40ppm及以下。H是導(dǎo)致鋼出現(xiàn)白點和發(fā)裂的主要原因，容易造成鋼板探傷不合，因此在厚規(guī)格要求探傷的鋼板生產(chǎn)過程中，應(yīng)嚴格控制[H]在2ppm及以下。V除沉淀強化作用外，還有細化晶粒的作用。含釩鋼中增氮提高了碳氮化釩的析出溫度，隨氮含量的增加，析出相中碳氮組分明顯變化。低氮的情況下，析出相以碳化釩為主，隨氮含量增加，逐漸轉(zhuǎn)變成以氮化釩為主的析出相。當鋼中氮含量增加到150 180 X 10_6時，在整個析出溫度范圍，均是析出VN或富氮的V(C, N)。增氮促進了碳氮化釩在奧氏體-鐵素體相界面的析出，有效地阻止了鐵素體晶粒長大，起到細化鐵素體晶粒尺寸的作用。采用全程保護澆注進行板坯連鑄；進行連續(xù)軋制，粗軋至少連續(xù)2個道次的壓下率不小于20%，粗軋的開軋溫度為1100 1150°C，粗軋的終軋溫度不小于1020°C，精軋的開軋溫度為900 1000°C，精軋的終軋溫度為840 900°C，精軋的壓下率為3. O 4. O ;進行冷卻，開冷溫度控制為800 850°C，終冷溫度為630 680°C，冷卻速度為6 12°C /s ；進行熱處理，淬火溫度為860 950°C，淬火處理的保溫時間15 50min，回火溫度為150 400°C，回火處理的保溫時間為10 60min。在本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法的一個實施例中，所述粗軋優(yōu)選地包括5 7道次，并且粗軋的道次中至少有兩個道次壓下率不低于20%。根據(jù)本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼按重量百分比計由C :0. 15 O. 30%、Si :
O.20 O. 65%, Mn 1. 20 I. 60%, S 彡 O. 010%, P 彡 O. 020%, B 0. 0010 O. 0040%,Cr :0. 30 I. 00%, V :0. 030 O. 080%, Al :0. 015 O. 050% 以及余量的 Fe 和不可避免的雜質(zhì)組成。優(yōu)選地，所述工程機械用高強度耐磨鋼按重量百分比計由C :0. 15 O. 25%,Si :0. 20 O. 55%,Mn :1. 20 I. 50%,O. 010%、P 彡 O. 020%,B :0. 0010 O. 0030%,Cr :0. 30 O. 8%,V :0. 040 O. 080%,Al :0. 015 O. 045%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。進一步優(yōu)選地，所述工程機械用高強度耐磨鋼按重量百分比計由C :0. 20%,Si
O.30%,Mn 1. 35%, S ^ O. 008%,P ( O. 015%,B 0. 0020%, Cr 0. 45%,V 0. 050%, Al
O.035%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼可以為工程機械用高強度NM400鋼。C是低碳鋼中最主要的間隙固溶元素，其引起的晶格畸變非常強烈，是最經(jīng)濟的強化元素，但是隨著其含量的增加，鋼材的塑性、韌性下降，同時焊接性能也惡化，所以綜合考慮其適宜的含量控制在O. 15 O. 30%。Si是鋼中的置換固溶元素，不溶于滲碳體，只存在于鐵素體中，可起到固溶強化的作用，但它會顯著惡化塑性，提高韌脆轉(zhuǎn)變溫度，因此，將Si的含量控制在O. 20 O. 65%。Mn是奧氏體穩(wěn)定兀素,其存在可以穩(wěn)定過冷的奧氏體，使Ar3溫度降低，從而使奧氏體-珠光體轉(zhuǎn)變溫度降低，細化組織，提高強度和硬度。同時，鋼中的錳比Fe更易于同S結(jié)合，避免產(chǎn)生低熔點FeS，避免產(chǎn)生熱脆，生成的MnS具有很好的高溫塑性，可隨軋制均勻變形。在低碳鋼范圍內(nèi)，錳含量的增加大幅降低鋼材的韌性，而且會影響碳當量，惡化焊接性能，綜合考慮，將錳含量定在I. 20 I. 60%。P在鋼中是一種易偏析元素，當磷含量大于O. 020%時，磷的偏析會急劇增加，并促使偏析帶硬度增加，導(dǎo)致鋼板的性能不均勻。磷還會使鋼的焊接性能惡化，降低鋼的低溫沖擊韌性，提高鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度，使鋼板發(fā)生冷脆，因此P含量控制在不大于O. 020%。S是鋼中的有害元素之一，它嚴重惡化鋼的韌塑性。由于硫易與錳結(jié)合生成MnS夾雜物，從而導(dǎo)致鋼板的各向異性，在橫向和厚度方向上韌性惡化，降低鋼的低溫沖擊韌性。降低硫含量可顯著提高鋼板的沖擊韌性。鋼中硫的控制要綜合考慮鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉等各個環(huán)節(jié)上的諸多因素，因此S含量不大于O. 010%。V的作用主要是以V(C，N)形式存在于基體和晶界上，起到沉、淀強化和抑制晶粒長大的作用。隨著相變的進行，V (C，N)在奧氏體晶界的鐵素體中沉淀析出，在軋制過程中能抑制奧氏體的再結(jié)晶并阻止晶粒長大，從而起到細化鐵素體晶粒、提高鋼的強度和韌性的作用。V在鐵素體中的溶解度比在奧氏體中的溶解度小很多，通過在兩相區(qū)加速冷卻，可以細化晶粒，控制其碳、氮化物的析出，其沉淀物的大小和分布決定了其沉淀強化的效果。由于釩和氮有很強的親和力，V的加入起到了固定鋼中自由N的作用，從而能夠避免鋼的應(yīng)變時效性。Cr是提高鋼淬透性的元素，其淬透性因子是1+2. 25Cr%，促使碳化物溶解保證提高淬透性，它在鋼中僅與鐵和其它碳化物作用，形成滲碳體型的碳化物，在低錳鋼中增加鉻含量可提高鋼的耐磨性，因此Cr含量宜控制在Cr :0. 30 1. 00%。B是一種與碳原子半徑相近的間隙原子，硼對鋼的淬透性影響非常明顯。硼是表面活性元素，極易偏聚到晶界，有效地抑制先共析鐵素體的形核及長大，強烈抑制鐵素體相變，提高材料強度，B與N的交互作用還能明顯提高材料的低溫韌性。但B含量過高，或軋制和熱處理工藝不當，都會影響硼對材料性能的提高，若形成B的碳化物和氮化物，并聚集在原始奧氏體晶界，促使附近位錯密度增高，形成應(yīng)力集中區(qū)，不利于沖擊韌性。硼對淬透性的影響不但與自身的添加量有關(guān)，而且與鋼中的碳含量有關(guān)。綜合考慮B含量應(yīng)O. 0010 O. 0040%。下面以高爐冶煉、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、鋼包精煉爐精煉、真空循環(huán)脫氣精煉、板坯連鑄、控軋控冷和熱處理工藝流程為例來說明本發(fā)明的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法。上面所述工藝流程具體包括(I)鐵水預(yù)處理主要進行鐵水脫硫，鐵水脫硫嚴格執(zhí)行工藝規(guī)程，處理前鐵水S ^ O. 025%，處理后鐵水SS 0. 005%，鐵水溫度1200 1300°C，脫硫完畢扒凈鐵水表面的渣。例如，鐵水罐扒渣裸露面積為90 %，鐵水包扒渣裸露面積為90 %。(2)轉(zhuǎn)爐冶煉轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，石灰等造渣料于終點前3分鐘加完，終渣堿度控制在3. O 5. 0，終點壓槍時間不小于60秒，終點控制P < O. 015 %，轉(zhuǎn)爐出鋼前首先在鋼包底加入脫硫劑，采用鋁錳鈦脫氧，鋼水出至四分之一時，分批加入中/高碳錳鐵、硅鐵、中/高碳鉻鐵，鋼水出至四分之三時加完，所述脫硫劑在放鋼1/2時開始加入至3/4時加完。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)鋼種要控制的元素比例來調(diào)節(jié)上述各種脫氧劑、脫硫劑或合金添加劑的加入量。例如，脫硫劑加入量可以為4. I 4. 5kg/t鋼；鋁錳鈦加入量可以為3. 3 3. 7kg/t鋼，視鋼水過氧化程度補加鋁錳鈦；中/高碳錳鐵可以為含錳75% 95%的鐵合金，其加入量可以為15 20kg/t鋼；硅鐵可以為含硅65 % 85 %的鐵合金，其加入量可以為2. O 6. Okg/t鋼；中/高碳鉻鐵可以為含鉻50% 65%的鐵合金，其加入量可以為3. O 7. Okg/t鋼；釩氮合金可以為含釩70% 75%、含氮12% 15%的鐵合金，其加入量可以為O. 7 1.0kg/t鋼。(3)鋼包精煉爐精煉即LF爐精煉，采用鋁粒和碳化鈣進行調(diào)渣，采用中/高碳錳鐵、硅鐵、中/高碳鉻鐵合金進行成份微調(diào)，采用喂鋁線調(diào)整鋁含量，采用喂硼線的方法增硼，精煉時間不低于40min，軟吹時間不低于5min，精煉后喂硅鈣線進行鈣化處理。整個冶煉過程中不得裸露鋼水(進站大氬氣攪拌、脫硫操作除外)，以防止鋼水二次氧化。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)鋼水成份需要來調(diào)節(jié)鋁線、硼線、硅鈣線的加入量。優(yōu)選的，硅鈣線喂入量為2. 10 2. 16米/噸鋼。(4)真空循環(huán)脫氣精煉即RH精煉，精煉時需確保真空循環(huán)脫氣精煉爐凈空300 500mm，處理時避免化學(xué)升溫，確保純脫氣時間大于lOmin。通過以上的步驟⑴至(4)，可以得到成份由C :0. 15 O. 30%、Si :0. 20
0.65%,Mn :1. 20 I. 60%,S ( O. 010%,P ( O. 020%,B :0. OOlO O. 0040%,Cr :0. 30
1.00%, V :0. 030 O. 080%, Al :0. 015 O. 050%以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成的目標鋼水。然而，本發(fā)明不限于此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，還可以通過其它方式得到符合上述成份范圍的鋼水。例如，可以通過電爐冶煉與二次精煉結(jié)合的步驟得到符合上述成份要求的鋼水。(5)板坯連鑄采用全程保護澆注進行板坯連鑄。此外，優(yōu)選地，可將連鑄坯緩冷72h后送軋，從而進一步減少連鑄坯中的探傷缺陷。連鑄機二冷段可以采用中等強度冷卻模式，比水量可控制為每公斤鋼坯用水量O. 40 O. 85升。連鑄的拉坯速度可以控制為200mm斷面，I. 2 I. 3m/min, 250mm 斷面，I. O I. lm/min, 300mm 斷面，O. 8 O. 9m/min。(6)控軋控冷進行連續(xù)軋制，粗軋連續(xù)2個道次壓下率不小于20%，粗軋的開軋溫度為1100 1150°C，粗軋的終軋溫度不小于1020°C，精軋的開軋溫度為900 1000°C，精軋的終軋溫度為840 900°C，精軋的壓下率為3. O 4. O (即，中間坯厚度為成品厚度的3 4倍)；進行冷卻，開冷溫度控制為800 850°C，終冷溫度為630 680°C，冷卻速度為6 12°C /
S。所述開冷是指開始冷卻，所述終冷是指終止冷卻。優(yōu)選的，粗軋采用盡量少的道次，優(yōu)選5 7道次，保證至少有2個道次壓下率不低于20%。此外，可以在粗軋與精軋之間通過待溫空冷的方式將精軋溫度控制為符合上述溫度要求。所述待溫空冷是指粗軋后的溫度高于精軋開軋溫度時，鋼板在粗軋與精軋之間的輥道上等待溫度降低的冷卻方式。粗軋和精軋均可采用四輥可逆式軋機。(7)熱處理在熱處理過程中，淬火溫度為860 950°C，淬火處理的保溫時間15 50min，回火溫度為150 400°C，回火處理的保溫時間為10 60min。根據(jù)本示例所得到的低成本工程機械用高強度耐磨鋼具有不小于395HBW的表面布氏硬度、不小于1220MPa的抗拉強度、不小于13%的斷后伸長率以及不小于70J的-20°C沖擊吸收能量(縱向)(即，KV2)。示例 I在本示例中，高強度耐磨鋼的生產(chǎn)工藝流程為鐵水預(yù)處理、頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH精煉、板坯連鑄、控軋控冷、熱處理。具體操作步驟如下 鐵水脫硫嚴格執(zhí)行工藝規(guī)程，鐵水硫控制在O. 002 %，溫度1280 V，脫硫完畢扒凈鐵水表面的渣。預(yù)處理后的鐵水進入轉(zhuǎn)爐冶煉，石灰等造渣料于終點前3分鐘加完，終渣堿度控制在R = 4. O 5. O。終點壓槍時間65秒。轉(zhuǎn)爐出鋼前首先在鋼包底加入脫硫劑，采用鋁錳鈦脫氧，鋁錳鈦加入量為3. 5kg/t鋼，鋼水出至四分之一時，分批加入中/高碳錳鐵、硅鐵、中/高碳鉻鐵、釩氮合金，鋼水出至四分之三時加完。轉(zhuǎn)爐冶煉后的鋼水進入LF精煉爐，采用鋁粒和碳化鈣進行調(diào)渣，造白渣或黃白渣。采用硼線增硼，全程軟吹5分鐘，精煉時間48分鐘。LF處理后，喂硅鈣線進行鈣化處理，喂入量2. 14米/噸鋼。經(jīng)過LF精煉后的鋼水進入RH精煉爐，RH精煉采用本處理模式。RH處理時避免化學(xué)升溫，確保純脫氣時間6分鐘，全程軟吹時間15分鐘，冶煉周期控制在50分鐘，真空度為47Pa。經(jīng)過以上步驟后，得到的鋼水成份按重量百分比計由C :0. 20%, Si :0. 30%, Mn I. 35%, S 0. 008%, P 0. 015%, B 0. 0020%, Cr 0. 45%, V 0. 050%, Al 0. 035% 以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。采用全程保護澆注，保護渣采用中碳保護渣。二冷采用中冷模式，一級為Mediumcooling-300, 二級為AMedC。設(shè)定穩(wěn)定期拉速為O. 85m/min。鋼還緩冷72小時以后再送軋。連鑄坯規(guī)格為300mmX 1800mm X 2800mm成品鋼規(guī)格為25mmX2500mmX12000mm控制軋制溫度，保證在規(guī)定的溫度區(qū)間進行軋制，(I)鋼坯出爐溫度1180 12400C ；(2)鋼坯粗軋開軋溫度1100 1150°C，終軋平均溫度彡1020°C ； (3)中間坯厚度為成品厚度的3. 5倍，精軋終軋溫度840 960°C，終冷溫度為630 680°C，冷卻速度為6 12°C /s，淬火溫度900 920°C，保溫時間5 15min，回火溫度250 300°C，保溫時間 25 40min。本示例的鋼板性能列于表I中。性能測試方法采用國際通用方法。示例 2在本示例中，高強度耐磨鋼的生產(chǎn)工藝流程為鐵水預(yù)處理、頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH精煉、板坯連鑄、控軋控冷、熱處理。具體操作步驟如下鐵水脫硫嚴格執(zhí)行工藝規(guī)程，鐵水硫控制在O. 001 %，溫度1221°C，脫硫完畢扒凈鐵水表面的渣。預(yù)處理后的鐵水進入轉(zhuǎn)爐冶煉，石灰等造渣料于終點前3分鐘加完，終渣堿度控制在R = 4. O 5. O。終點壓槍時間72秒。轉(zhuǎn)爐出鋼前首先在鋼包底加入脫硫劑，采用鋁錳鈦脫氧，鋁錳鈦加入量為3. 5kg/t鋼，鋼水出至四分之一時，分批加入中/高碳錳鐵、硅鐵、中/高碳鉻鐵、釩氮合金，鋼水出至四分之三時加完。轉(zhuǎn)爐冶煉后的鋼水進入LF精煉爐，采用鋁粒和碳化鈣進行調(diào)渣，造白渣或黃白渣。采用硼線增硼，全程軟吹5分鐘，精煉時間40分鐘。LF處理后，喂硅鈣線進行鈣化處理，喂入量2. 14米/t鋼。經(jīng)過LF精煉后的鋼水進入RH精煉爐，RH精煉采用本處理模式。RH處理時避免化學(xué)升溫，確保純脫氣時間5分鐘，全程軟吹時間12分鐘，冶煉周期控制在49分鐘，真空度為43Pa。經(jīng)過以上步驟后，得到的鋼水成份按重量百分比計由C :0. 21%, Si :0. 32%, Mn I. 40%, S 0. 007%, P 0. 012%, B 0. 0021%, Cr 0. 40%, V 0. 055%, Al 0. 040% 以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。采用全程保護澆注，保護渣采用專用保護渣。二冷采用中冷模式，一級為Mediumcooling-300, 二級為AMedC。設(shè)定穩(wěn)定期拉速為O. 85m/min。鋼還緩冷72小時以后再送軋。連鑄坯規(guī)格為300mmX 1800mm X 2800mm
成品鋼規(guī)格為40mmX2500mmX12000mm
控制軋制溫度，保證在規(guī)定的溫度區(qū)間進行軋制，(I)鋼坯出爐溫度1180 1240°C；(2)鋼坯粗軋開軋溫度1100 1150°C，終軋平均溫度彡1020°C；(3)中間坯厚度為成品厚度的3. 5倍，精軋終軋溫度840 960°C，終冷溫度為630 680°C，冷卻速度為6 120C /s，淬火溫度890 910°C，保溫時間10 20min，回火溫度200 250°C，保溫時間25 40mino 本示例的鋼板性能列于表I中。性能測試方法采用國際通用方法。示例 3在本示例中，高強度耐磨鋼的生產(chǎn)工藝流程為鐵水預(yù)處理、頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、RH精煉、板坯連鑄、控軋控冷、熱處理。具體操作步驟如下鐵水脫硫嚴格執(zhí)行工藝規(guī)程，鐵水硫控制在O. 001 %，溫度1200°C，脫硫完畢扒凈鐵水表面的渣。預(yù)處理后的鐵水進入轉(zhuǎn)爐冶煉，石灰等造渣料于終點前3分鐘加完，終渣堿度控制在R = 4. O 5. O。終點壓槍時間70秒。轉(zhuǎn)爐出鋼前首先在鋼包底加入脫硫劑，采用鋁錳鈦脫氧，鋁錳鈦加入量為3. 5kg/t鋼，鋼水出至四分之一時，分批加入中/高碳錳鐵、硅鐵、中/高碳鉻鐵、釩氮合金，鋼水出至四分之三時加完。轉(zhuǎn)爐冶煉后的鋼水進入LF精煉爐，采用鋁粒和碳化鈣進行調(diào)渣，造白渣或黃白渣。采用硼線增硼，全程軟吹10分鐘，精煉時間43分鐘。LF處理后，喂硅鈣線進行鈣化處理，喂入量2. 14米/噸鋼。經(jīng)過LF精煉后的鋼水進入RH精煉爐，RH精煉采用本處理模式。RH處理時避免化學(xué)升溫，確保純脫氣時間23分鐘，全程軟吹時間15分鐘，冶煉周期控制在60分鐘，真空度為43Pa。經(jīng)過以上步驟后，得到的鋼水成份按重量百分比計由C :0. 20%, Si :0. 32%, Mn
I.40%, S 0. 006%, P 0. 014%, B 0. 0022%, Cr 0. 42%, V 0. 053%, Al 0. 042% 以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。采用全程保護澆注，保護渣采用在碳保護渣。二冷采用中冷模式，一級為Mediumcooling-300, 二級為AMedC。設(shè)定穩(wěn)定期拉速為O. 85m/min。鋼還緩冷72小時以后再送軋。連鑄坯規(guī)格為300mmX 1800mm X 2800mm成品鋼規(guī)格為16mmX2500mmX12000mm控制軋制溫度，保證在規(guī)定的溫度區(qū)間進行軋制，(I)鋼坯出爐溫度1180 12400C ；(2)鋼坯粗軋開軋溫度1100 1150°C，終軋平均溫度彡1020°C ； (3)中間坯厚度為成品厚度的4. O倍，精軋終軋溫度840 960°C，終冷溫度為630 680°C，冷卻速度為6 12°C /s，淬火溫度900 920°C，保溫時間5 lOmin，回火溫度250 300°C，保溫時間 20 40min。本示例的鋼板性能列于表I中。性能測試方法采用國際通用方法。表I示例I 3的鋼板的性能
權(quán)利要求
1.一種工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟 冶煉目標鋼水，所述目標鋼水的成份按重量百分比計由c :0. 15 O. 30%,Si :0. 20 0.65%,Mn :1. 20 I. 60%,S ( O. 010%,P ( O. 020%,B :0. 0010 O. 0040%,Cr :0. 30 1.00%, V 0. 030 O. 080%, Al 0. 015 O. 050%, [N] 80 200X10' [H] ( 2X10'[O]( 40 X IO^6以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成； 采用全程保護澆注進行板坯連鑄； 進行連續(xù)軋制，粗軋至少連續(xù)2個道次壓下率大于20%，粗軋的開軋溫度為1100 1150°C，粗軋的終軋溫度不小于1020°C，精軋的開軋溫度為900 1000°C，精軋的終軋溫度為840 900°C，精軋的壓下率為3. O 4. O ; 進行冷卻，開冷溫度控制為800 850°C，終冷溫度為630 680°C，冷卻速度為6 12。。/s ； 進行熱處理，淬火溫度為860 950°C，淬火處理的保溫時間15 50min，回火溫度為150 400°C，回火處理的保溫時間為10 60min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述板坯連鑄步驟中采用中碳保護渣來覆蓋結(jié)晶器液面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述粗軋包括5 7道次，并且粗軋的道次中至少有兩個道次壓下率不低于20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述目標鋼水的成份按重量百分比計由C :0. 15 O. 25%, Si :0. 20 O. 55%, Mn :1. 20 I. 50%,S ( O. 010%,P ( O. 020%,B 0. 0010 O. 0030%,Cr 0. 30 O. 8%,V 0. 040 O.080%,Al 0. 015 O. 045%, [N] 80 200X10' [H] ( 2X10' [O] ( 40Χ1(Γ6 以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述目標鋼水的成份按重量百分比計由c :0. 20%, Si :0. 30 %, Mn :1. 35%、S彡O. 008%,P 彡 O. 015 %、B :0· 0020 Cr 0. 45 V 0. 050 %、Al 0. 035 %、[N] 80 200X 10'[H] ( 2X 10_6、[O] ( 40X 10_6以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述目標鋼水通過高爐冶煉、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、鋼包精煉爐精煉和真空循環(huán)脫氣精煉得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工程機械用高強度耐磨鋼的制備方法，其特征在于，所述的鐵水預(yù)處理包括鐵水脫硫，處理前鐵水S < O. 025 %，處理后鐵水S < O. 005 %，鐵水溫度1200 1300°C，脫硫完畢扒凈鐵水表面的渣； 在所述轉(zhuǎn)爐冶煉中，終渣堿度控制在3. O 5. 0，終點壓槍時間不小于60秒，終點控制PS O. 015%，轉(zhuǎn)爐出鋼前首先在鋼包底加入脫硫劑，采用鋁錳鈦脫氧，鋼水出至四分之一時，分批加入中/高碳錳鐵、硅鐵、中/高碳鉻鐵，鋼水出至四分之三時加完，所述的脫硫劑在放鋼1/2時開始加入至3/4時加完； 所述鋼包精煉爐精煉采用鋁粒和碳化鈣進行調(diào)渣，采用中/高碳錳鐵、硅鐵、中/高碳鉻鐵合金進行成份微調(diào)，采用喂鋁線調(diào)整鋁含量，采用喂硼線的方法增硼，精煉時間不低于40min,軟吹時間不低于5min,精煉后喂娃韓線進行韓化處理；所述真空循環(huán)脫氣精煉中，確保真空循環(huán)脫氣精煉爐凈空300 500mm，處理時避免化學(xué)升溫，確保純脫氣時間大于lOmin。
8.—種工程機械用高強度耐磨鋼，其特征在于，所述工程機械用高強度耐磨鋼采用權(quán)利要求I至7中任意一項所述的制備方法得到。
全文摘要
本發(fā)明公開一種工程機械用高強度耐磨鋼及其制備方法。所述鋼的成份按重量計為C0.15～0.30％、Si0.20～0.65％、Mn1.20～1.60％、S≤0.010％、P≤0.020％、B0.0010～0.0040％、Cr0.30～1.00％、V0.030～0.080％、Al0.015～0.050％、[N]80～200×10-6、[H]≤2×10-6、[O]≤40×10-6，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的鋼具有不小于395HBW的表面布氏硬度、不小于1220MPa的抗拉強度、不小于13％的斷后伸長率、不小于70J的-20℃沖擊吸收能量且成本低，其可用于制作要求高強度、高耐磨性能的工程、采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、水泥生產(chǎn)、港口、電力以及冶金等行業(yè)的機械產(chǎn)品。例如，可用作球磨機的鋼球和襯板、挖掘機的斗齒、各種破碎機的軋臼壁、齒板和錘頭、拖拉機和坦克的履帶板、推土機用鏟刀、鏟齒等。
文檔編號C22C38/38GK102618792SQ20121008734
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者蘭亮云, 周平, 宋紅宇, 崔青玲, 李燦明, 楊建勛, 王建景, 章順虎, 趙德文, 趙月強, 邱春林, 高立福, 黃少文 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司