一种低铬低钼型2000MPA级非调质钢板及其制造方法.pdf

本发明公开了一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板及其制造方法，铬、钼含量更低，具有明显的低成本性。利用双液淬火工艺充分发挥了两种冷却介质的优点，淬透性优良，获得较好的淬火效果，明显提高了钢板强度、硬度和韧性。本发明生产的钢板，广泛用于重型装备关键构件和特殊零件的制造领域，其碳当量≤0.56%，抗拉强度＞2000MPa，延伸率＞10%，-40℃横向低温冲击功＞50J，表面布氏硬度＞580HBW。

权利要求书
1.  一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C：0.16～0.19%，Si：0.45～0.50%，Mn：1.25～1.35%，P≤0.010%，S≤0.005%，Alt：0.020～0.035%，Cr：0.32～0.50%，Mo：0.04-0.14%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.  根据权利要求1所述的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板，其特征在于，其化学成分按重量百分比为：C：0.18%，Si：0.47%，Mn：1.26%，P：0.009%，S：0.003%，Alt:0.027%，Cr：0.50%；Mo：0.14%；其余为Fe及不可避免的杂质。

3.  根据权利要求1所述的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板，其特征在于，钢板厚度为6-20mm。

4.  如权利要求1所述的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板的制造方法，其特征在于，依次包括以下步骤：KR铁水预处理、转炉或电炉冶炼、脱氧合金化、CAS精炼、LF炉外精炼、RH炉外精炼、连铸、铸坯切割、下线缓冷48小时以上、检查清理、板坯加热、双机架轧制、热矫直、空气冷却至室温、定尺切割、双液淬火。

5.  根据权利要求4所述的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板的制造方法，其特征在于，双机架轧制包括粗轧和精轧，总压缩比大于10；
粗轧：不控温，三道次内完成，单道次的压下率大于45%，轧制速度范围4.0-5.0m/s；
精轧：不控温，四道次内完成，头道次的压下率大于60%，头道次轧制速度范围5.8-6.5m/s。

6.  根据权利要求5所述的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板的制造方法，其特征在于，热矫直：矫直温度为380-410℃，矫直力为1800-2000t，矫直速度为20-25m/min，热矫直后空冷至室温。

7.  根据权利要求6所述的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板的制造方法，其特征在于，双液淬火：淬火炉加热温度为890-910℃，保温时间为65-80min；钢板出炉后立即进入第一台淬火机，用10%NaCl溶液作为淬火剂，急速冷却至450-480℃，冷速大于30℃/s；然后立即进入第二台淬火机，用水作为淬火剂，急速冷却至室温，冷速大于25℃/s。

8.  根据权利要求7所述的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板的制造方法，其特征在于，生产的钢板，用于重型装备关键构件和耐磨损特殊零件的制造领域，其碳当量≤0.56%，抗拉强度＞2000MPa，延伸率＞10%，-40℃横向低温冲击功＞50J，表面布氏硬度＞580HBW。

说明书一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及高强度耐磨钢板制造技术领域，特别是涉及一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板及其制造方落。
背景技术
近些年来，在重型装备制造、大型工程机械、特殊设备耐磨损零部件领域开始大量使用高强度耐磨钢板，并且所需等级越来越高，对这种钢板，除了要求具有高强高韧性外，还需要高硬度及良好的焊接适应性。而我国现行高强钢与耐磨钢标准是分立实施的，如国家标准GB/T16270《高强度结构用调质钢板》的产品等级最高为Q960F，抗拉强度仅为980-1150MPa，并且没有耐磨性要求，钢板都以调质（淬火+回火）工艺生产，且化学成分中C、Mn含量较高，造成碳当量增加而恶化焊接性能。GB/T24186《工程机械用高强度耐磨钢板》中，对NM500及以上级别产品，仅侧重于硬度指标，且化学成分设计主导思路也是高碳、高合金，具有成本高、不易焊接的缺陷。因此，同时具备高强度、高韧性、高耐磨性、易焊接性是今后工程机械行业高等级钢的追求指标。
近期，国内对高强度耐磨钢进行了大量研究，如：中国专利文献CN102134680A(申请号201110098008.2)公开了一种960MPa级超高强钢及其生产方法，采用调质（淬火+回火）工艺生产，化学成分以低C（0.07-0.09%）、高Cr（1.05-1.15%）设计为主导，该钢的优点是碳当量低，焊接适应性好，缺点是成本高，抗拉强度最高仅为1120MPa，没有体现出耐磨性指标。又如：中国专利文献2015101049255公开了一种高抗弹性装甲用钢板及其制造方法，化学成分以高C（0.20-0.28%）、高Cr（0.90-1.30%）、高Mo（0.20-0.40%）为设计思路，最高碳当量为0.70%，采用调质（淬火+回火）工艺生产，抗拉强度达到1550-1750MPa，硬度范围480-550HBW，该发明合金成本较高且焊接难度较大。又如：中国专利文献CN1861831A（申请号200610051936.2）公布了一种1100MPa级非调质高强钢及其生产方法，不用热处理工艺制造出了一种最高抗拉强度为1260MPa的冷轧带钢，采用的是更高的C含量（0.29-0.35%）和更高的Mn含量（1.40-1.75%）,最高碳当量为0.77%，力学性能指标中未提及韧性和耐磨性。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板及其制造方法。本发明钢板铬、钼含量更低，具有明显的低成本性。利用双液淬火工艺充分发挥了两种冷却介质的优点，淬透性优良，获得较好的淬火效果，明显提高了钢板强度、硬度和韧性。本发明生产的钢板，广泛用于重型装备关键构件和特殊零件的制造领域，其碳当量≤0.56%，抗拉强度＞2000MPa，延伸率＞10%，-40℃横向低温冲击功＞50J，表面布氏硬度＞580HBW。
本发明的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板及其制造方法技术方案为，一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板，其化学成分按重量百分比为：C：0.16～0.19%，Si：0.45～0.50%，Mn：1.25～1.35%，P≤0.010%，S≤0.005%，Alt：0.020～0.035%，Cr：0.32～0.50%，Mo：0.04-0.14%，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板，优选的，其化学成分按重量百分比为：C：0.18%，Si：0.47%，Mn：1.26%，P：0.009%，S：0.003%，Alt:0.027%，Cr：0.50%；Mo：0.14%；其余为Fe及不可避免的杂质。
钢板厚度为6-20mm。
所述的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板的制造方法，依次包括以下步骤：KR铁水预处理、转炉或电炉冶炼、脱氧合金化、CAS精炼、LF炉外精炼、RH炉外精炼、连铸、铸坯切割、下线缓冷48小时以上、检查清理、板坯加热、双机架轧制、热矫直、空气冷却至室温、定尺切割、双液淬火。
双机架轧制包括粗轧和精轧，总压缩比大于10；
粗轧：不控温，三道次内完成，单道次的压下率大于45%，轧制速度范围4.0-5.0m/s；
精轧：不控温，四道次内完成，头道次的压下率大于60%，头道次轧制速度范围5.8-6.5m/s。
热矫直：矫直温度为380-410℃，矫直力为1800-2000t，矫直速度为20-25m/min，热矫直后空冷至室温。
双液淬火：淬火炉加热温度为890-910℃，保温时间为65-80min；钢板出炉后立即进入第一台淬火机，用10%NaCl溶液作为淬火剂，急速冷却至450-480℃，冷速大于30℃/s；然后立即进入第二台淬火机，用水作为淬火剂，急速冷却至室温，冷速大于25℃/s。
所述的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板的制造方法，生产的钢板，用于重型装备关键构件和耐磨损特殊零件的制造领域，其碳当量≤0.56%，抗拉强度＞2000MPa，延伸率＞10%，-40℃横向低温冲击功＞50J，表面布氏硬度＞580HBW。
本发明的一种低铬低钼型2000MPa级非调质钢板及其制造方法有益效果为：本发明针对超高强耐磨钢板的技术要求与市场需求，不同于传统成分设计，采用更低的铬、钼含量等贵重合金元素的成分设计和两阶段大压缩比高速轧制得到细化晶粒，轧后利用双液淬火工艺技术制造出成本低、强度高、塑性好、低温韧性优良、耐磨损的抗拉强度达2000MPa以上的高强度耐磨钢板。与现有技术相比，本发明一是合金成本大幅度降低；二是利用双液淬火法得到全马氏体，充分发挥了两种冷却介质的优点，淬透性优良，获得较好的淬火效果，明显提高了钢板强度、硬度和韧性。
本发明的低铬低钼型2000MPa级非调质钢板，碳当量≤0.56%，抗拉强度＞2000MPa，延伸率＞10%，-40℃横向低温冲击功＞50J，表面布氏硬度＞580HBW，厚度范围为6-20mm。既具有较好的强度、塑性，又有良好的韧性与耐磨性，广泛用于重型装备关键构件和特殊零件的制造领域。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
厚度为6mm的低铬低钼型2000MPa级非调质钢板
钢板厚度：6mm，钢板的熔炼化学组成按质量百分比为：C：0.16%，Si：0.46%，Mn：1.31%，P：0.008%，S：0.001%，Alt:0.030%，Cr：0.35%；Mo：0.09%；其余为Fe及不可避免的杂质。
制备上述钢板具体关键步骤和关键参数如下：
双机架轧制（粗轧和精轧）：总压缩比为11.6，粗轧3道次，每道次的压下率分别为50%、52%、49%，每道次的轧制速度分别为4.6m/s、4.2m/s、4.9m/s；精轧为3道次，头道次的压下率为70%，头道次轧制速度为6.2m/s。
热矫直：矫直温度为385℃，矫直力为1925t，矫直速度为22m/min，热矫直后空冷至室温。
双液淬火：淬火炉加热温度为890℃，保温时间为65min。钢板出炉后立即进入第一台淬火机，用10%NaCl溶液作为淬火剂，急速冷却至480℃，冷速为33℃/s；然后立即进入第二台淬火机，用水作为淬火剂，急速冷却至室温，冷速为26℃/s。
实施例2
厚度为10mm的低铬低钼型2000MPa级非调质钢板
钢板厚度：10mm，钢板的熔炼化学组成按质量百分比为：C：0.18%，Si：0.47%，Mn：1.26%，P：0.009%，S：0.003%，Alt:0.027%，Cr：0.50%；Mo：0.14%；其余为Fe及不可避免的杂质。
制备上述钢板具体关键步骤和关键参数如下：
双机架轧制（粗轧和精轧）：总压缩比为10.2，粗轧2道次，每道次的压下率分别为70%、65%，每道次的轧制速度分别为5.0m/s、4.4m/s；精轧4道次，头道次的压下率为67%，头道次轧制速度为5.8m/s。
热矫直：矫直温度为410℃，矫直力为1996t，矫直速度为20m/min，热矫直后空冷至室温。
双液淬火：淬火炉加热温度为908℃，保温时间为78min。钢板出炉后立即进入第一台淬火机，用10%NaCl溶液作为淬火剂，急速冷却至455℃，冷速为36℃/s；然后立即进入第二台淬火机，用水作为淬火剂，急速冷却至室温，冷速为28℃/s。
实施例3
厚度为20mm的低铬低钼型2000MPa级非调质钢板
钢板厚度：20mm，钢板的熔炼化学组成按质量百分比为：C：0.19%，Si：0.45%，Mn：1.26%，P：0.005%，S：0.004%，Alt:0.022%，Cr：0.42%；Mo：0.11%；其余为Fe及不可避免的杂质。
制备上述钢板具体关键步骤和关键参数如下：
双机架轧制（粗轧和精轧）：总压缩比为10.9，粗轧3道次，每道次的压下率分别为51%、49%、47%，每道次的轧制速度分别为4.1m/s、4.6m/s、4.8m/s；精轧3道次，头道次的压下率为66%，头道次轧制速度为5.9m/s。
热矫直：矫直温度为400℃，矫直力为1860t，矫直速度为20m/min，热矫直后空冷至室温。
双液淬火：淬火炉加热温度为900℃，保温时间为80min。钢板出炉后立即进入第一台淬火机，用10%NaCl溶液作为淬火剂，急速冷却至450℃，冷速为35℃/s；然后立即进入第二台淬火机，用水作为淬火剂，急速冷却至室温，冷速为27℃/s。
本发明实施例制造的2000MPa级非调质钢板的性能如表1所示
表1
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碳当量计算公式为CEV(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15，表面布氏硬度值是用10mm的硬质合金球在29420N试验力下保持10s-15s测定所得。
可以看出，利用本发明生产的6-20mm低铬低钼型2000MPa级非调质钢板，具有明显的高强度、高韧性、高硬度、低碳当量。本发明与现有技术相比，具有显著的进步。