一种易焊接易成型耐磨钢板的生产方法
阅读说明：本技术 一种易焊接易成型耐磨钢板的生产方法 (Production method of easily-welded and easily-formed wear-resistant steel plate ) 是由 张青学 杨建华 张勇伟 刘丹 周文浩 高擎 龙渊 杨小军 钱亚军 李玉路 孙小平 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：一种易焊接易成型耐磨钢板的生产方法,钢的生产工艺路线为铁水预处理→转炉冶炼→LF炉外精炼→VD真空处理→连铸→加热→轧制→矫直→在线淬火→回火→精整→性能检验→探伤。钢的化学组成重量百分含量为C=0.15～0.20,Si=0.40～0.60,Mn=1.30～1.60,P≤0.015,S≤0.005,Nb≤0.005,Ti=0.010～0.025,Als≥0.020,B=0.0008～0.0025,CEV≤0.48,余量为Fe和其它微量元素。其中CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15,Nb+V+Ti≤0.035,Cr+Mo+Ni≤0.10。本发明提供了一种具有良好的弯曲性能的易于焊接的NM360和NM400的生产方法,合金含量低,省去离线淬火工序,节能环保,生产成本低。(The production process of easy-to-weld and easy-to-form wear resistant steel plate includes molten iron pre-treatment → converter smelting → LF external refining → VD vacuum treatment → continuous casting → heating → rolling → straightening → on-line quenching → tempering → finishing → performance inspection → fault detection. The steel comprises, by weight, C = 0.15-0.20, Si = 0.40-0.60, Mn = 1.30-1.60, P ≤ 0.015, S ≤ 0.005, Nb ≤ 0.005, Ti = 0.010-0.025, Als ≥ 0.020, B = 0.0008-0.0025, CEV ≤ 0.48, and the balance Fe and other trace elements. Wherein CEV = C + Mn/6+ (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15, Nb + V + Ti is less than or equal to 0.035, and Cr + Mo + Ni is less than or equal to 0.10. The invention provides the production method of the NM360 and NM400 with good bending performance and easy welding, which has the advantages of low alloy content, energy saving, environmental protection and low production cost, and an off-line quenching process is omitted.)
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，涉及一种易焊接易成型耐磨钢板的生产方法。
背景技术
耐磨钢是一种适用于各种磨损工况的钢铁材料，近年来不断发展的低合金耐磨钢广泛应用于煤矿机械和工程机械，如挖掘机、装载机、破碎机以及矿石运输车辆等装备领域。低合金马氏体耐磨钢一般需要添加Cr、Mo、Ni等合金元素，通过淬火和低温回火处理，获得回火马氏体组织。为了提高硬度性能，通过提高碳含量以及合金元素含量成为最为常用方法，但随之带来的是碳当量的增加，严重影响钢材的韧塑性和可焊性。
现有技术对提高耐磨钢的硬度和韧性研究较多，如中国专利201610750418.3公布了“一种高强度耐磨钢板及其生产方法”，该方法添加大量的贵重合金，通过控轧控冷+QT工艺生产，提高硬度和韧性，生产成本高。中国专利201310322344.X公布了“具有低裂纹敏感指数和高强度的耐磨钢板及其制备方法”，该方法通过降低Mn含量，添加Mo和Cr元素，采用控轧控冷+QT工艺生产，获得满足NM450硬度要求的耐磨钢板，未涉及韧性和塑性。中国专利CN201110383513.1）公布了“一种超高强度耐磨钢板及其制造方法，该方法碳含量0.205~0.25%，添加Ni、Cr和Mo贵重合金，利用钢板使用时的TRIP效应，提高耐磨性，焊接预热温度为75℃。
上述专利所涉及的主要为提高耐磨性和焊接性，未涉及到耐磨钢板的塑性，即成型性能。随着耐磨钢的使用范围不断扩大，众多的机械装备制造需要进行不同角度弯曲成型，要求耐磨钢具有良好的塑性。
发明内容
本发明旨在提供一种易焊接易成型耐磨钢的生产方法，所生产钢板CEV≤0.48%，弯曲性能当弯心直径d=3a满足180°完好，不预热焊接无裂纹缺陷。
本发明的技术方案：
一种易焊接易成型耐磨钢板的生产方法，钢的生产工艺路线为铁水预处理→转炉冶炼→LF炉外精炼→VD真空处理→连铸→加热→轧制→矫直→在线淬火→回火→精整→性能检验→探伤。钢的化学组成重量百分含量为C=0.15~0.20，Si=0.40～0.60，Mn=1.30～1.60，P≤0.015，S≤0.005，Nb≤0.005，Ti=0.010~0.025，Als≥0.020，B=0.0008~0.0025，CEV≤0.48，余量为Fe和其它微量元素，其中CEV=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15，Nb+V+Ti≤0.035，Cr+Mo+Ni≤0.10；关键工艺步骤包括：
（1）轧制：板坯加热出炉温度1150~1200℃，均热时间30~50min；粗轧保证两道次压下率≥22%，至少一道次压下率≥26%；精轧开轧温度≤1050℃，终轧温度Tnr+（10~50）℃；轧制规格≤20mm时，中间坯厚度70mm，20mm＜轧制规格≤45mm时，中间坯厚度≥3.5倍板厚；精轧阶段3道次压下率≥18%；
（2）在线淬火：轧制后直接入水冷却，开冷温度Ar3+（20~100）℃，高压区水量130L/s/m2，低压区水量500L/s/m2，辊速0.4m/s，返红温度≤200℃；
（3）回火：回火温度200~260℃，回火时间4倍板厚。
进一步地，硬度360HB易焊接易成型的耐磨钢，钢的化学组成重量百分含量为C=0.15~0.17，Si=0.40～0.50，Mn=1.40～1.50，P≤0.015，S≤0.005，Nb≤0.005，Ti=0.010~0.020，Als=0.020～0.045，B=0.0008~0.0025，CEV≤0.43，余量为Fe和其它微量元素；关键工艺步骤中，精轧终轧温度为830~880℃，开冷温度为760~840℃，回火温度为200~230℃。
进一步地，硬度400HB易焊接易成型的耐磨钢，钢的化学组成重量百分含量为：C=0.18~0.20，Si=0.50～0.60，Mn=1.50～1.60，P≤0.015，S≤0.005，Nb≤0.005，Ti=0.015~0.025，Als=0.030～0.055，B=0.0008~0.0025，CEV≤0.48，余量为Fe和其它微量元素；关键工艺步骤中，精轧终轧温度为810~860℃，开冷温度为740~820℃，回火温度为230~250℃。
Tnr为轧制未再结晶临界温度，Ar3为冷却时铁素体转变的开始温度。
本发明的有益效果：成分设计减少贵重合金元素Cr、Ni、Mo，Nb以及V的加入，合金成本低；采用低碳当量设计，可实现不预热焊接；轧制采用高温大压下再结晶轧制+低温再结晶轧制，确保钢板的晶粒细化；整个轧制阶段均在再结晶区轧制，再结晶后晶粒为等轴晶粒，位错密度和应力均小于未再结晶区轧制，钢板易于弯曲成型；轧制后在线淬火，省去离线淬火工艺，节能减排。
按照本发明所述技术方案生产15~45mm规格易焊接易成型耐磨钢，可达到以下各项性能指标：
NM360：抗拉强度≥1100MPa，表面硬度：330~390HBW，~20℃冲击功≥50J，弯心直径d=3a，弯曲180°表面完好；
NM400：抗拉强度≥1200MPa，表面硬度：370~430HBW，~20℃冲击功≥45J，弯心直径d=3a，弯曲180°表面完好。
附图说明
图1 为25mmNM360弯曲照片（d=75mm，180°）。
图2 为25mmNM360不预热焊接铁研金相。
图3为25mmNM400弯曲照片（d=75mm，180°）。
图4为25mmNM400不预热焊接铁研金相。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的内容。
实施例一：25mmNM360钢板的生产
钢的化学组成重量百分比为：C=0.16，Si=0.45，Mn=1.42，P=0.013，S=0.0021，Nb=0.003，V=0.003%，Ti=0.015，Als=0.031， Cr=0.02，Mo=0.01%，Ni=0.02，B=0.0015，CEV=0.41，余量为Fe和其它微量元素；Nb+V+Ti=0.021，Cr+Mo+Ni=0.05。
关键工艺步骤包括：
（1）轧制：板坯加热出炉温度1165℃，均热时间33min；粗轧末三道次压下率18.5%、23.2%和27.5%；中间坯厚度100mm，精轧开轧温度960℃，终轧温度840~870℃；精轧阶段中3道次压下率18.5%、19.2%和20.1%；
（2）在线淬火：轧制后直接入水冷却，开冷温度800~835℃，高压区水量130L/s/m2，低压区水量500L/s/m2，辊速0.4m/s，返红温度≤200℃；
（3）回火：回火温度210℃，回火时间100min。
经回火处理后钢板的抗拉强度1187MPa，硬度为371HBW，~20℃V型缺口夏比冲击功值65J、63J、58J，采用弯心直径d=3a=75mm进行折弯，弯曲180°后表面完好。
实施例二：45mmNM360钢板的生产
钢的化学组成重量百分比为：C=0.17，Si=0.47，Mn=1.47，P=0.011，S=0.0023，Nb=0.004，V=0.002%，Ti=0.018，Als=0.035， Cr=0.03，Mo=0.02，Ni=0.01，B=0.0017，CEV=0.43，余量为Fe和其它微量元素；Nb+V+Ti=0.024，Cr+Mo+Ni=0.06。
关键工艺步骤包括：
（1）轧制：板坯加热出炉温度1173℃，均热时间35min；粗轧末三道次压下率18.1%、22.7%和26.8%；中间坯厚度140mm，精轧开轧温度920℃，终轧温度835~865℃；精轧阶段中3道次压下率18.7%、19.0%和19.5%；
（2）在线淬火：轧制后直接入水冷却，开冷温度800~830℃，高压区水量130L/s/m2，低压区水量500L/s/m2，辊速0.4m/s，返红温度≤200℃；
（3）回火：回火温度210℃，回火时间160min。
经回火处理后钢板的抗拉强度1160MPa，硬度为365HBW，~20℃V型缺口夏比冲击功值55J、65J、60J，采用弯心直径d=3a=75mm（40mm厚减薄至25mm）进行折弯，弯曲180°后表面完好。
实施例三：25mmNM400钢板的生产
钢的化学组成重量百分比为C=0.19，Si=0.52，Mn=1.53，P=0.012，S=0.0023，Nb=0.004，V=0.002%，Ti=0.017，Als=0.037， Cr=0.03，Mo=0.03，Ni=0.01，B=0.0017，CEV=0.46，余量为Fe和其它微量元素；Nb+V+Ti=0.023，Cr+Mo+Ni=0.07。
关键工艺步骤包括：
（1）轧制：板坯加热出炉温度1180℃，均热时间40min；粗轧末三道次压下率19.2%、22.7%和28.3%；中间坯厚度100mm，精轧开轧温度940℃，终轧温度820~850℃；精轧阶段中3道次压下率18.5%、19.2%和20.1%。
（2）在线淬火：轧制后直接入水冷却，开冷温度780~820℃，高压区水量130L/s/m2，低压区水量500L/s/m2，辊速0.4m/s，返红温度≤200℃。
（3）回火：回火温度250℃，回火时间100min。
经回火处理后钢板的抗拉强度1305MPa，硬度为413HBW，~20℃V型缺口夏比冲击功值53J、55J、60J，采用弯心直径d=3a=75mm进行折弯，弯曲180°后表面完好。
实施例四：35mmNM400钢板的生产
钢的化学组成重量百分比为C=0.20，Si=0.55，Mn=1.56，P=0.010，S=0.0015，Nb=0.003，V=0.002%，Ti=0.018，Als=0.027， Cr=0.04，Mo=0.02，Ni=0.02，B=0.0020，CEV=0.47，余量为Fe和其它微量元素；Nb+V+Ti=0.023，Cr+Mo+Ni=0.08。
关键工艺步骤包括：
（1）轧制：板坯加热出炉温度1170℃，均热时间38min；粗轧末三道次压下率17.5%、23.6%和27.8%；中间坯厚度130mm，精轧开轧温度920℃，终轧温度820~850℃；精轧阶段中3道次压下率19.3%、19.7%和20.5%；
（2）在线淬火：轧制后直接入水冷却，开冷温度790~820℃，高压区水量130L/s/m2，低压区水量500L/s/m2，辊速0.4m/s，返红温度≤200℃；
（3）回火：回火温度250℃，回火时间140min。
经回火处理后钢板的抗拉强度1280MPa，硬度为405HBW，~20℃V型缺口夏比冲击功值50J、62J、53J，采用弯心直径d=3a=75mm（35mm厚减薄至25mm）进行折弯，弯曲180°后表面完好。
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