技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于鋼材制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種100mm厚規(guī)格耐磨鋼板及其制備方法。

背景技術(shù)：
：

耐磨鋼是廣泛用于各種磨損工況的耐磨材料，隨著生產(chǎn)工藝技術(shù)的進(jìn)步，新的耐磨鋼鋼種層出不窮，其冶煉、鑄造、熱處理和機(jī)加工工藝不斷改進(jìn)，耐磨鋼的綜合力學(xué)性能、耐磨性能和使用壽命都在逐步提高，其應(yīng)用領(lǐng)域日漸擴(kuò)大。常制成工程機(jī)械、礦山機(jī)械、煤礦機(jī)械、破碎機(jī)等機(jī)械零部件。

目前國內(nèi)外耐磨鋼板產(chǎn)品，尤其是厚度在100mm表面布氏硬度410hb級耐磨鋼板，由于產(chǎn)品厚度規(guī)格大，一般都存在碳當(dāng)量高、開裂風(fēng)險大、合金成本高、壓縮比小生產(chǎn)難度大等技術(shù)瓶頸。

在本發(fā)明之前，中國專利公開號cn103014543a南陽漢冶特鋼有限公司申請的“一種耐磨鋼nm400e中厚板的生產(chǎn)工藝”該鋼中添加化學(xué)成分0.04～0.06％的v和0.17～0.03％的nb。且該鋼只能生產(chǎn)30～40mm厚度規(guī)格，無法滿足100mm厚度規(guī)格的生產(chǎn)要求。

中國專利公開號cn101451220a舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司申請的“一種高強(qiáng)度耐磨鋼板及其制備方法”，該鋼種成分添加v0.03～0.08％、nb0.01～0.06％，成本明顯高于本發(fā)明，且該專利最大厚度僅到60mm，遠(yuǎn)低于100mm厚度規(guī)格。

中國專利公開號cn101775543a寶山鋼鐵股份有限公司申請的“hb400級耐磨鋼板及其制造方法”，該鋼中添加化學(xué)成分0.20～1.0％的cu和0.01～0.08％的nb。該鋼可生產(chǎn)厚度最大僅為30mm，遠(yuǎn)低于100mm厚度規(guī)格。

中國專利公開號cn102943213a鋼鐵研究總院申請的“一種低合金超高強(qiáng)度工程機(jī)械用耐磨鋼及其制備方法”，該鋼中添加化學(xué)成分c為0.20～0.40％，該鋼中添加的cr為1.00％～2.50％，含量較高，這樣就直接導(dǎo)致鋼的焊接性能差。且該鋼可生產(chǎn)鋼板的厚度為12～20mm，遠(yuǎn)低于100mm厚度規(guī)格。

中國專利公開號cn102876969a寶山鋼鐵股份有限公司申請的“一種超高強(qiáng)度高韌性耐磨鋼板及其制造方法”該鋼中化學(xué)成分c含量為0.22-0.35％，含量較高，這樣就直接導(dǎo)致鋼的焊接性能差。該鋼中nb含量為0.010-0.040％，這樣就直接導(dǎo)致該鋼成本高于本發(fā)明。且該鋼可生產(chǎn)鋼板的厚度為12～31mm，遠(yuǎn)低于100mm厚度規(guī)格。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的一個目的在于提供一種特厚規(guī)格耐磨鋼板，滿足用戶對厚度在100mm、表面布氏硬度410hb、抗拉強(qiáng)度≥1200mpa，-30℃沖擊功≥30j，組織形態(tài)為回火馬氏體的綜合組織性能指標(biāo)需要。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案所提供的一種100mm厚410hb級耐磨鋼板，其化學(xué)成分及其重量百分含量為：c0.13～0.20％，si0.40～0.65％，mn0.5～1.00％，cr0.65～0.90％，mo0.18～0.48％，ni0.20～0.40％，ti0.015～0.040％，p≤0.012％，s≤0.003％，b0.0010～0.0025％，al0.01～0.040％，h≤0.00015％，n≤0.0030％，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；其中cr、b的含量滿足3.053c+0.106mn≤cr+b≤3.279c+0.385mn，且滿足cev＝c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15≤0.58％。

本發(fā)明中，所述耐磨鋼板的布氏硬度410hb級，抗拉強(qiáng)度≥1200mpa，-30℃沖擊功≥30。

其中，本發(fā)明中，

c：是對鋼板強(qiáng)度、硬度、韌性及其淬透性影響較大，較高的c含量會增加鋼的強(qiáng)度、硬度和淬透性，但對韌性產(chǎn)生惡化作用。因此，本發(fā)明中，c含量控制在0.13～0.20％的范圍內(nèi)。

si：對鋼板的強(qiáng)度，耐磨性以及焊接性能也具有影響。硅在鋼中起固溶強(qiáng)化的作用，固溶于鐵素體和奧氏體中，可提高它們強(qiáng)度和硬度，在常見的固溶元素中，si的固溶強(qiáng)化作用強(qiáng)于mn、ni、cr、w、mo以及v等。另外，硅可以減少摩擦發(fā)熱時的氧化作用，提到鋼的冷變形硬化率和耐磨性，換言之，鋼的耐磨性能會隨硅含量的增加而提高。但是硅含量過高會導(dǎo)致鋼的韌性下降，同時，硅與氧的親和力比鐵強(qiáng)，焊接時容易產(chǎn)生低熔點(diǎn)的硅酸鹽，會增加熔渣和熔化金屬的流動性，影響焊接性能。因此，優(yōu)選地，si含量控制在0.40～0.65％的范圍內(nèi)。

mn：能夠增加鋼的韌性，強(qiáng)度，硬度，以及提高鋼的淬透性，改善鋼的熱加工性能；但是錳具有較高的偏析傾向，因此錳含量不易過高，同時錳含量過高也會減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。因此，優(yōu)選地，mn含量控制在0.5～1.00％的范圍內(nèi)。

p和s：是鋼中的有害元素，可影響鋼的脆性。硫在鋼中可與錳形成塑性夾雜物硫化錳，對鋼板的橫向塑性和韌性具有較大影響；同時磷也嚴(yán)重影響鋼板的塑性和韌性。換言之，對于本發(fā)明而言，磷和硫的含量越低越好，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，磷和硫均不可避免，因此，優(yōu)選地，p≤0.012％，s≤0.003％。

ti：可與碳、氮形成細(xì)小的含鈦化物，可阻礙連鑄坯再加熱過程中奧氏體晶粒的粗化進(jìn)而細(xì)化晶粒，可提高鋼板的焊接性能，同時ti也是鐵素體強(qiáng)化元素，可固溶于鐵素體中提高鐵素體的強(qiáng)度，其強(qiáng)化作用高于al、mn、ni、以及mo等。因此，優(yōu)選地，ti含量控制在0.015～0.040％的范圍內(nèi)。

ni能夠提高鋼的韌性，尤其能提高鋼的低溫韌性。因此，優(yōu)選地，ni含量控制在0.20～0.40％內(nèi)。

cr：可提高鋼板的強(qiáng)度，硬度和耐磨性，改善鋼板的抗腐蝕能力。由于鉻在奧氏體中的溶解度較大，淬火后在馬氏體中大量固溶，并在隨后的回火過程中會析出含鉻碳化物，可提高鋼的強(qiáng)度和硬度。同時又由于固溶強(qiáng)化基體，細(xì)化組織，可顯著提高鋼的抗氧化能力，增加其抗腐蝕能力。因此，cr含量優(yōu)選控制在0.65～0.90％的范圍內(nèi)。

mo：能減少鋼的回火脆性，同時回火時還能析出細(xì)小的碳化物，能夠提高鋼的強(qiáng)度，但是mo含量過多會損害焊接時形成的熱影響區(qū)的韌性，降低鋼的可焊接性，因此，本發(fā)明中，優(yōu)選地，mo含量控制在0.18～0.48％的范圍內(nèi)。

b：可以改善鋼板的致密性和熱軋性能，提高鋼板淬透性，提高強(qiáng)度。本發(fā)明中，b含量控制在0.0010～0.0025％的范圍內(nèi)。

al：的主要作用是脫氧，在鋼中可以細(xì)化晶粒，提高鋼板的沖擊韌性。但是鋁含量過高會導(dǎo)致鋁的氧化物夾雜增加，降低鋼的純凈度，同時還影響鋼的熱加工性能，焊接性能。因此，本發(fā)明的al含量控制在0.01～0.040％的范圍內(nèi)。

h：由氫引起的氫脆和白點(diǎn)是中厚板材的常見缺陷，容易造成鋼的強(qiáng)度，特別是鋼的塑性和韌性顯著下降，使鋼變脆易于開裂，氫也是鋼中白點(diǎn)產(chǎn)生的根本原因。因此，本發(fā)明要求氫含量≤0.00015％。

n：氮是鋼中非常重要的強(qiáng)化元素，固溶于鋼中基體相可以阻礙結(jié)晶和再結(jié)晶晶粒的長大，起到細(xì)晶強(qiáng)化的作用；還可以與鋼中的其它合金元素或微合金元素形成氮化物，提高鋼的強(qiáng)度和耐磨性。鋼中過多的氮對鋼的性能尤其是焊接性能是十分不利的，但控制過嚴(yán)會大幅增加生產(chǎn)成本，因此，本發(fā)明要求氮含量在≤0.0030％。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述耐磨鋼板的制備方法。

一種100mm厚410hb級耐磨鋼板的制備方法，所述方法包括以下步驟：

1)冶煉：將鋼水經(jīng)脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉、真空脫氣爐真空處理；

2)澆鑄：將步驟1)處理后的鋼水送連鑄機(jī)，連鑄采用全程氬氣保護(hù)澆鑄；

3)板坯加熱：加熱后進(jìn)行軋制；

4)軋制：利用4300mm寬厚板軋機(jī)完成粗軋和精軋兩階段軋制，軋后鋼板進(jìn)行切割定尺；

5)熱處理：淬火溫度為905～925℃，在爐時間120～160min，回火溫度為200～240℃，在爐時間280～350min，保溫后空冷；

6)切割：熱處理后鋼板立即下線進(jìn)行火焰切割取樣、定尺，最終得到410hb級耐磨鋼板。

優(yōu)選地，所述步驟1)中，轉(zhuǎn)爐冶煉底吹模式采用全程吹氮。

優(yōu)選地，所述步驟2)中，板坯連鑄完畢需進(jìn)行緩冷，緩冷時間不低于24小時。

優(yōu)選地，所述步驟3)中，板坯裝爐溫度為310～450℃。

優(yōu)選地，所述步驟4)中，粗軋完畢后的中間坯厚度為150～170mm，軋后待溫；精軋開軋溫度為880～920℃，終軋溫度為850～900℃，軋后空冷；所述的軋后鋼板切割定尺溫度為60℃～120℃，切割速度為130～200mm/min。

優(yōu)選地，所述步驟5)中，淬火機(jī)輥道速度為2～6m/min。

優(yōu)選地，所述步驟6)中，淬火+回火熱處理后鋼板取樣、定尺切割溫度為90℃～150℃，切割速度為100～130mm/min。

下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明的一種特厚規(guī)格耐磨鋼板及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明的制備方法包括以下步驟：

(1)冶煉：將鋼水經(jīng)脫硫，轉(zhuǎn)爐冶煉底吹模式采用全程吹氮，精煉、真空脫氣爐真空處理；

(2)澆鑄：將步驟1)處理后的鋼水送連鑄機(jī)，連鑄采用全程氬氣保護(hù)澆鑄；板坯連鑄完畢需進(jìn)行緩冷，緩冷時間不低于24小時。

(3)板坯加熱：板坯裝爐溫度為310～450℃，加熱后進(jìn)行軋制。

(4)軋制：利用4300mm寬厚板軋機(jī)完成粗軋和精軋兩階段軋制，粗軋完畢后的中間坯厚度為150～170mm，軋后待溫。精軋開軋溫度為880～920℃，終軋溫度為850～900℃，軋后空冷。軋后鋼板利用火焰切割設(shè)備進(jìn)行切割定尺，鋼板切割定尺溫度為60℃～120℃，切割速度為130～200mm/min。

(5)熱處理：淬火溫度為905～925℃，在爐時間120～160min，，淬火機(jī)輥道速度為2～6m/min。回火溫度為200～240℃，在爐時間280～350min，保溫后空冷。

(6)精整：熱處理后后鋼板立即下線進(jìn)行火焰切割取樣、定尺，鋼板切割溫度為90℃～150℃，切割速度為100～130mm/min。

由于本發(fā)明中科學(xué)合理的設(shè)計(jì)了碳及合金元素含量，通過微合金元素的細(xì)化強(qiáng)化作用及控制軋制控制冷卻過程的細(xì)化強(qiáng)化效果，使得鋼板具有優(yōu)異的力學(xué)性能(強(qiáng)度高、硬度高、沖擊性能優(yōu)異等)和焊接性能。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的相比，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

從化學(xué)成分上看，本發(fā)明涉及的耐磨鋼的化學(xué)成分除c、si、mn等元素外，不添加價格昂貴的nb、v等微合金元素，具有成本低廉等特點(diǎn)；

從生產(chǎn)規(guī)格上看，本發(fā)明涉及的耐磨鋼板厚度規(guī)格在100mm，滿足了用戶要求，填補(bǔ)了現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)空白，解決了厚規(guī)格耐磨鋼開裂質(zhì)量問題；

從生產(chǎn)工藝上來看，操作簡單，大幅度降低了人工成本同時提高了產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是板坯入爐、火焰切割機(jī)淬火工藝具有創(chuàng)造及創(chuàng)新性。

從產(chǎn)品性能上看，本發(fā)明涉及的耐磨鋼板具有高強(qiáng)度、高硬度、高韌性。

本發(fā)明涉及的特厚規(guī)格耐磨鋼板具有較明顯的優(yōu)勢。控制碳和合金元素含量，研發(fā)低成本、力學(xué)性能佳、工藝簡單的耐磨鋼是社會經(jīng)濟(jì)和鋼鐵工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

具體實(shí)施方式：

以下實(shí)施例對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍包含但不限于下述實(shí)施例。

實(shí)施例1

1、一種100mm厚410hb級耐磨鋼板及其制備方法，其中鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比含量為：c0.16％，si0.60％，mn0.80％，p0.012％，s0.002％，ti0.016％，ni0.31％，cr0.80％，mo0.20％，b0.0018％，al0.018％，n0.0025％，h0.0001％，cev0.51％，其余含量為fe和不可避免的夾雜物。

2、上述100mm厚410hb級耐磨鋼板及其制備方法，依次包括冶煉、澆鑄、板坯加熱、粗軋、精軋、熱處理工序：

(1)冶煉工序：入轉(zhuǎn)爐前鐵水需要脫硫處理，轉(zhuǎn)爐冶煉模式采用全程吹氮，合金添加完畢再送入lf精煉爐精煉，精煉完畢送入真空爐進(jìn)行真空脫氣處理。

(2)澆鑄工序：采用連鑄機(jī)進(jìn)行連鑄，采用全程氬氣保護(hù)澆鑄，采用輕壓下技術(shù)確保鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。板坯澆鑄完畢需進(jìn)行緩冷，緩冷時間為28小時。

(3)板坯加熱工序：板坯入爐前溫度控制在425℃。

(4)軋制工序：利用4300mm寬厚板軋機(jī)完成兩階段軋制，粗軋完畢后中間坯厚度為155mm，軋后待溫。精軋開軋溫度為890℃，終軋溫度871℃，軋后空冷。軋后鋼板利用火焰切割設(shè)備進(jìn)行定尺，切割時鋼板溫度為85℃，切割速度為135mm/min。

(5)熱處理工序：淬火溫度910℃，在爐時間129min，淬火機(jī)輥道速度為2.5m/min；回火溫度為210℃，在爐時間290min，鋼板出爐后空冷。

(6)精整工序：熱處理后鋼板利用火焰切割機(jī)進(jìn)行取樣、定尺，切割時鋼板溫度為100℃，切割速度為110mm/min。

3、經(jīng)上述工序，得到100mm厚度耐磨鋼板，該耐磨鋼板的表面布氏硬度為411hb，抗拉強(qiáng)度為1230mpa，-30℃低溫沖擊功為46j。

實(shí)施例2

1、一種100mm厚410hb級耐磨鋼板及其制備方法，其中鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比含量為：c0.17％，si0.45％，mn0.91％，p0.010％，s0.001％，ti0.020％，ni0.22％，cr0.72％，mo0.27％，b0.0022％，al0.020％，n0.0020％，h0.00015％，cev0.53％，其余含量為fe和不可避免的夾雜物。

2、上述100mm厚410hb級耐磨鋼板及其制備方法，依次包括冶煉、澆鑄、板坯加熱、粗軋、精軋、熱處理工序：

(1)冶煉工序：入轉(zhuǎn)爐前鐵水需要脫硫處理，轉(zhuǎn)爐冶煉模式采用全程吹氮，合金添加完畢再送入lf精煉爐精煉，精煉完畢送入真空爐進(jìn)行真空脫氣處理。

(2)澆鑄工序：采用連鑄機(jī)進(jìn)行連鑄，采用全程氬氣保護(hù)澆鑄，采用輕壓下技術(shù)確保鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。板坯澆鑄完畢需進(jìn)行緩冷，緩冷時間為36小時。

(3)板坯加熱工序：板坯入爐前溫度控制在380℃。

(4)軋制工序：利用4300mm寬厚板軋機(jī)完成兩階段軋制，粗軋完畢后中間坯厚度為160mm，軋后待溫。精軋開軋溫度為860℃，終軋溫度850℃，軋后空冷。軋后鋼板利用火焰切割設(shè)備進(jìn)行定尺，切割時鋼板溫度為100℃，切割速度為150mm/min。

(5)熱處理工序：淬火溫度920℃，在爐時間140min，淬火機(jī)輥道速度為3m/min；回火溫度為225℃，在爐時間310min，鋼板出爐后空冷。

(6)精整工序：熱處理后鋼板利用火焰切割機(jī)進(jìn)行取樣、定尺，切割時鋼板溫度為120℃，切割速度為120mm/min。

3、經(jīng)上述工序，得到100mm厚度耐磨鋼板，該耐磨鋼板的表面布氏硬度為420hb，抗拉強(qiáng)度為1280mpa，-30℃低溫沖擊功為49j。

實(shí)施例3

1、一種100mm厚410hb級耐磨鋼板及其制備方法，其中鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分比含量為：c0.19％，si0.50％，mn0.72％，p0.008％，s0.002％，ti0.030％，ni0.36％，cr0.68％，mo0.31％，b0.0023％，al0.025％，n0.0022％，h0.0001％，cev0.53％，其余含量為fe和不可避免的夾雜物。

2、上述100mm厚410hb級耐磨鋼板及其制備方法，依次包括冶煉、澆鑄、板坯加熱、粗軋、精軋、熱處理工序：

(1)冶煉工序：入轉(zhuǎn)爐前鐵水需要脫硫處理，轉(zhuǎn)爐冶煉模式采用全程吹氮，合金添加完畢再送入lf精煉爐精煉，精煉完畢送入真空爐進(jìn)行真空脫氣處理。

(2)澆鑄工序：采用連鑄機(jī)進(jìn)行連鑄，采用全程氬氣保護(hù)澆鑄，采用輕壓下技術(shù)確保鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。板坯澆鑄完畢需進(jìn)行緩冷，緩冷時間為50小時。

(3)板坯加熱工序：板坯入爐前溫度控制在320℃。

(4)軋制工序：利用4300mm寬厚板軋機(jī)完成兩階段軋制，粗軋完畢后中間坯厚度為170mm，軋后待溫。精軋開軋溫度為910℃，終軋溫度890℃，軋后空冷。軋后鋼板利用火焰切割設(shè)備進(jìn)行定尺，切割時鋼板溫度為115℃，切割速度為175mm/min。

(5)熱處理工序：淬火溫度925℃，在爐時間155min，淬火機(jī)輥道速度為4.2m/min；回火溫度為235℃，在爐時間330min，鋼板出爐后空冷。

(6)精整工序：熱處理后鋼板利用火焰切割機(jī)進(jìn)行取樣、定尺，切割時鋼板溫度為140℃，切割速度為126mm/min。

3、經(jīng)上述工序，得到100mm厚度耐磨鋼板，該耐磨鋼板的表面布氏硬度為425hb，抗拉強(qiáng)度為1270mpa，-30℃低溫沖擊功為38j。

通過實(shí)施例1-3及相應(yīng)檢測結(jié)果可以看出，按照本發(fā)明成分設(shè)計(jì)、軋制工藝及熱處理工藝要求所生產(chǎn)的耐磨鋼板，硬度410hb級，鋼板具有優(yōu)異的強(qiáng)度、-30℃低溫沖擊韌性和優(yōu)異的焊接性能，實(shí)現(xiàn)了100mm厚耐磨鋼板的制造，更好的滿足用戶使用期望，采用本發(fā)明的生產(chǎn)技術(shù)所制造的產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)空白，因此，本發(fā)明的耐磨鋼板具有較明顯的優(yōu)勢。

本發(fā)明的工藝參數(shù)(如溫度、時間等)區(qū)間上下限取值以及區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本法，在此不一一列舉實(shí)施例。

最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。