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一种高强度耐磨钢板及其生产方法，其化学成分wt％为：C0.25～0.30％、Si0.3～0.5％、Mn0.40～1.00％、Cr0.6～1.2％、Mo0.15～0.4％，Nb0.01～0.03％、Ni≤0.50％、Cu≤0.50％，B0.0005～0.0022％、Ti0.025～0.04％、Als0.020～0.045％，P≤0.015％,S≤0.005％，且Ti/N≥3.4。精炼控制钢水[N]≤0.0080％，[O]≤0.0020％，保证有效硼含量在0.0010～0.0020％，连铸后堆垛缓冷≥48h；采用两阶段控轧，第一阶段终轧温度980～1050℃。第二阶段对厚度＞50mm的采取离线淬火，并在淬火机低压段进行摆动；对厚度≤50mm的采取在线淬火，并利用余温进行自回火。本发明具有较低的碳及锰含量，可焊性好，表面硬度大于550HB，-40℃低温韧性大于30J，最大厚度可达120mm。

权利要求书
1.  一种高强度耐磨钢板，其特征在于，其化学成分wt％为：C：0.25％～0.30％、Si：0.3％～0.5％、Mn：0.40％～1.00％、Cr：0.6％～1.2％、Mo：0.15％～0.4％，Nb：0.01％～0.03％、Ni≤0.50％、Cu≤0.50％，B：0.0005％～0.0022％、Ti：0.025％～0.04％、Als：0.020％～0.045％，余量为Fe及不可避免的杂质；钢中的杂质元素控制：P≤0.015％,S≤0.005％，[N]≤0.0080％，[O]≤0.0020％，且Ti/N≥3.4。

2.  一种如权利要求1所述的高强度耐磨钢板的生产方法，其特征在于，其具体方法为：
冶炼与连铸工艺：
精炼时，控制钢水[N]≤0.0080％，[O]≤0.0020％，加Ti微合金化，同时控制钢中的Ti/N≥3.5，以保证钢中有效硼的含量在0.0010％～0.0020％，连铸采用电磁搅拌，减少元素偏析；连铸后堆垛缓冷≥48h，然后进行板坯带温清理，清理时板坯温度控制在100～200℃；
轧制与热处理工艺：
钢坯加热温度1200～1250℃；轧制时采用两阶段控轧：第一阶段粗轧开轧温度为1050～1100℃，终轧温度980～1050℃；第二阶段精轧根据成品钢板厚度不同采取不同的轧制工艺：对于成品钢板厚度＞50mm的板坯二阶段开轧温度＜870℃，终轧温度≤860℃，轧后空冷；冷却后进行离线淬火，淬火加热温度850～900℃，保温2～3min/mm；淬火时，在连续淬火机低压段进行摆动，摆动时间100～200s，淬火终冷温度150～250℃，然后堆垛空冷至室温，时间≥24h；
对于成品钢板厚度≤50mm的板坯开轧温度控制在≤930℃，终轧温度控制在＜850℃，轧后进行在线淬火，入水温度790～850℃，冷却速度≥10℃/S，返红温度为200～250℃，轧后迅即下线堆垛或进槽缓冷，利用余温进行自回火，时间≥24h。

说明书一种高强度耐磨钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于金属材料冶金领域，特别涉及一种550HB级高强度耐磨钢板及其生产方法。
背景技术
耐磨钢板可广泛应用于能源、交通、农机、矿山设备、工程机械及水泥设备等领域，高碳高锰系列作为经典耐磨钢曾被广泛使用百余年。但当破碎物料受到的冲击并不强烈时，由于高锰钢具有的加工硬化性能不能充分得以发挥，使得高锰钢衬板表现出了磨损快、使用寿命短的弱点；而低、中合金耐磨钢由于具有较好的耐磨性和韧性，生产工艺较简单，经济性合理的特点，开发与应用发展得很快。
表面硬度550HB级别的耐磨钢板为高强度耐磨钢板，具有较高的表面硬度和耐磨能力，一般采用淬火加低温回火状态下供货，主要在工程机械、矿山机械等需高耐磨的工况下使用。
国内外高强度耐磨钢板的生产已经形成多项专利，例如中国专利公开号为CN1775983提供了一种“高强度铸造空冷贝氏体耐磨钢及其制备方法”，其化学成分是(重量％)：C0.32～0.65，Si0.8～3.0，Mn1.2～3.0，Cr0.5～0.8，Cu0.3～0.8，B0.001～0.008，Al0.18～0.35，Y0.05～0.15，Ti0.05～0.20，Mg0～0.12，Ca0～0.12，Zn0～0.15，且0.10＜Mg+Ca+Zn＜0.25，其余为Fe和不可避免的微量杂质。其制造工艺是：将废钢、生铁、铬铁和铜板混合加热熔化，熔清后加入硅铁和锰铁预脱氧和合金化；炉前调整成分合格后将温度升至1600～1660℃，加入铝终脱氧和合金化，而后出炉；将含钇、硼、钛、镁、钙和锌等的复合变质剂破碎至粒度小于25mm的小块，置于浇包底部，用包内冲入法对钢水进行复合变质处理；变质处理后，将钢水在普通铸型中浇注成铸件。此发明的耐磨钢与传统高锰钢相比碳、锰含量明显降低，表面硬度提高，洛氏硬度为55.7，由于表面硬度提高，可明显提高使用寿命，提高设备工作效率，降低生产成本，具有良好的经济效益。该专利属中碳、高硅合金耐磨钢，合金体系复杂，铝、硅、钛含量偏高，冶炼、连铸困难，只能用于生产铸件。
专利公开号CN1140205公开的“一种中碳中合金耐磨钢”，其化学成分为：C0.45～0.65％，Si0.3～0.8％，Mn0.4～1.0％，Cr4.0～5.5％，Mo0.3～0.7％，V0.2～0.5％，Re0.02～0.05％，P·S≤0.040％。该专利采用铸钢的方法生产，适合制作承受较大负荷工况条件的中型球磨机的衬板、隔仓板，滚式破碎滚筒，锤式，反击式破碎机的锤头、板锤，也可用于对磁选要求严格的颚式破碎机的齿板，使用寿命为高锰钢的3—4倍。该专利产品锰、硅含量较低，但碳及铬钼等合金含量仍偏高，只能铸造生产，且含稀土钢冶炼困难，生产过程不易控制。该专利耐磨钢表面硬度为洛氏52，硬度偏低，耐磨性较差。
专利公开号CN101250673提供了“一种超高强度耐磨钢及其生产方法”，其成分为(重量百分比)：C0.10～0.17％，Si0.25～0.50％，Mn1.20～1.50％，P≤0.018％，S≤0.008％，Cr0.20～0.50％，Ni0.25～0.50％，Mo0.10～0.40％，Als0.02～0.06％，B≤0.005％，RE≤150g/吨钢，余量为Fe及不可避免的杂质，且碳当量Ceq(％)≤0.60，Ceq(％)＝C+Mn/6+(Mo+Cr+V)/5+(Ni+Cu)/15。该钢的具体生产方法包括：超纯净钢工艺进行冶炼—铁水脱硫—转炉顶底复合吹炼—真空处理—结晶器喂稀土(RE)丝—浇注成板坯—板坯加热—粗轧—精轧—空冷或冲中压水冷却—钢板调质处理。该专利碳及合金含量较低，可连铸生产，虽为超高强度和高韧性，但钢板硬度仅为400HB不能达到550HB,不能广泛应用于工作条件恶劣，对耐磨性能要求高的矿山及工程机械产品上，且淬火后需回火处理，工艺复杂，成本高。
宝山钢铁股份有限公司李红斌、姚连登、刘自成、赵小婷等人申请的公开号为CN10234682A的“一种耐磨钢板”，钢板成分重量百分比为：C：0.31～0.40％、Si：0.10～0.80％、Mn：0.20～1.50％、P：≤0.050％、S：≤0.030％、Cr：0～1.50％、Mo：0～0.80％、Al：0.02～0.20％、B：0.0005～0.0040％、Ti：0～0.10％、Ca：0～0.030％，0.10％≤Cr+Mo≤1.80％，0.05％≤Al+Ti≤0.18％，余量为Fe和不可避免的杂质。该耐磨钢板的制造方法，包括冶炼、精炼、铸造、轧制、淬火和回火等步骤。通过以上成分及工艺得到的550HB级耐磨钢板硬度高(≥550HB)，可焊接和弯曲，微观组织为马氏体或马氏体和残余奥氏体。这种钢耐磨性能优异，非常适合在强磨损环境中工作，尤其在与高强度矿石等高硬度物料相接触的车辆或设施上，如铲斗、装载机和矿用电动轮自卸车等。该专利钢板表面布氏硬度550HB以上，最大厚度为60mm，采用淬火加低温回火的热处理工艺生产，该专利碳含量较高在0.31～0.4％，裂纹倾向大，且不能生产60mm以上钢板，不适合矿山大厚度耐磨衬板的要求；该专利淬火后需回火，工艺复杂，成本高。
美国专利公开号为US2012134872(A1)的发明专利“耐磨钢板及零件的制造方法”(ABRASIONRESISTANTSTEEL,METHODOFMANUFACTURINGANABRASIONRESISTANTSTEELANDARTICLESMADETHEREFROM),其组成含量以重量表示:0.20-0.30％C,0.40-1.25％Mn,≤0.05％P,≤0.01％S,0.20-0.60％Si,0.50-1.70％Cr,0.20-2.00％Ni,0.07-0.60％Mo,0.010-0.10％Ti,0.001-0.10％B,0.015-0.10％Al,生产方法为热轧后加热到1650-1700°F.；淬水；在回火温度350-450°F.，钢板表层硬度大于440HBW,心部硬度大于表面硬度的90％，钢板横向冲击在60°F.大于20ft-lbs，室温≥40ft-lbs。该专利碳及合金含量较低，低温韧性好，但表面硬度仅为440HB，最大厚度20mm，且需离线回火处理，工艺复杂成本高。
美国专利公开号为US2008/0247903Al的发明专利“一种耐磨钢板及其制造方法” (METHODFORMAKINGANABRASION-RESISTANTSTEELPLATEANDPIATEOBTAINED)，其组成wt％为：0.35％≤C≤0.8％,0％≤Si≤2％,0％≤Al≤2％,0.35％≤Si+AL≤2％,0％≤Mn≤2.5％,0％≤Ni≤5％,0％≤Cr≤5％,0％≤Mo≤0.50％,0％≤W≤1.0％,0.1％≤Mo+W/2≤0.50％,0％≤B≤0.02％,0％≤W≤2％,0％≤Zr≤4％,0.05％≤Ti+Zr/2≤2％,0％≤S≤0.15％,N≤0.03％；AC3以上以大于5℃/s的冷速冷却到室温，钢板厚度2～150mm，钢板表面不平度5～12mm/m，250～350℃回火，获得的钢板硬度280～650HB。该专利硬度跨度大，其实施例中有3例硬度大于550HB,但碳含量为0.59～0.69％，仍属高碳钢范围，可焊性差，裂纹倾向大，该专利合金含量多，体系复杂，需离线回火热处理，成本较高。
综上所述，目前550HB级别高强度耐磨钢板的生产存在以下不足：
1、碳及锰硅等合金含量偏高，冶炼困难，只能生产铸件；
2、表面硬度低于550HB，厚度低于60mm；
3、生产工艺复杂，淬火后需进行回火热处理。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种钢板厚度8～120mm，表面硬度大于550HB、-40℃低温韧性大于30J，碳及锰含量较低，且不需要回火的高强度耐磨钢板及其生产方法。
为此，本发明所采取的解决方案是：
一种高强度耐磨钢板，其化学成分wt％为：C：0.25％～0.30％、Si：0.3％～0.5％、Mn：0.40％～1.00％、Cr：0.6％～1.2％、Mo：0.15％～0.4％，Nb：0.01％～0.03％、Ni≤0.50％、Cu≤0.50％，B：0.0005％～0.0022％、Ti：0.025％～0.04％、Als：0.020％～0.045％，余量为Fe及不可避免的杂质；钢中的杂质元素控制：P≤0.015％,S≤0.005％，[N]≤0.0080％，[O]≤0.0020％，且Ti/N≥3.4。
C：为了保证钢板超高的表面硬度和厚钢板水冷时的淬透性需要相当的碳含量做保证，在一定范围内钢的硬度随碳含量的增加而相应的增加，同时一定的碳含量可以和Nb、Ti、Cr、Mo等形成碳化物析出，增加耐磨性。碳含量过高则塑性韧性降低焊接性能下降，为了保证钢板的高硬度及焊接性能和低温韧性，因此本发明中C含量控制在0.25～0.30％。
Si：主要作用是固溶强化和脱氧，是非碳化物形成元素，Si含量较多时会抑制碳化物的析出，但过多时会使焊接性能下降，同时影响韧性，因此本发明中Si含量控制在0.3～0.5％。
Mn：主要作用是固溶强化，含量大于0.4％时可以提高淬透性，提高马氏体中碳的过饱和度，有利于强度和硬度的提高，且成本低廉，但含量高于1.0时易形成中心偏析，会使板坯有易发裂纹的倾向；因此本发明中Mn含量控制在0.4％～1.0％。
Nb：是强碳和氮化合物形成元素，主要作用是通过在钢中形成细小碳氮化物抑制加热时晶粒长大，空冷时又具有一定的析出强化的作用；Nb加入钢中，通过抑制奥氏体晶粒界面运动，从而提高钢板的再结晶温度。钢板中加入适量的Nb，高温奥氏体化时，未溶解的NbC起到钉轧奥氏体晶界的作用，从而阻碍奥氏体晶界过分粗化。溶解在奥氏体中的Nb，在两阶段轧制过程中抑制奥氏体再结晶，细化奥氏体晶粒。但Nb含量过高，则会形成粗大的NbC，影响钢板的力学性能。因此，本发明中Nb的加入量为0.0l～0.03％。
Ti：可以与氮、碳和硫形成化合物，主要作用是通过在钢中形成细小碳氮化物抑制加热时晶粒长大，钛与氮的化合物形成温度较高，碳化钒和碳化铌的析出温度较碳化钛和氮化钛低，加钛时通过控制钛氮的比例(Ti/N≥3.4)，使铌主要与碳化合，同时可以阻止钢中的游离N与B形成化合物，提高酸溶硼收得率充分发挥B提高淬透性的作用，但含量过高时会形成粗大的TiN,降低钢板的低温韧性和疲劳性能，因此本发明中Ti的加入量控制在0.025％～0.04％且Ti/N≥3.4。
Mo、Cr：主要作用是降低临界冷却速度，提高钢板的淬透性，形成完全细小的马氏体组织，另外铬、钼在钢中可形成多种碳化物，提高钢板的强度和硬度，保证厚规格钢板的硬度在550HB以上，Mo含量大于0.15％，Cr含量大于0.6％时效果明显，Mo、Cr含量随厚度增加而适当增加，但Mo价格昂贵，Mo、Cr过多加入，还会使焊接性降低，因此本发明控制Cr：0.6～1.2％、Mo：0.15～0.4％。
B：钢中加入微量的硼可极大的提高淬火淬透性，由于硼的加入量很小，且在钢液中与氧、氮有较强的亲和力，很容易与其发生化合反应，从而失去提高淬透性的作用。因此冶炼时加硼之前应尽量降低钢水中氧和氮的含量，但B含量过多时(≥0.0025％)易在晶界处富集，会降低晶界结合能，使钢板在受到冲击载荷时更倾向于沿晶断裂，降低钢板的低温冲击吸收功。因此，本发明中B的加入量为0.0005～0.0022％，且[N]≤0.0080％，[O]≤0.0020％。
Cu、Ni：在大于50mm厚钢板中添加0.3～0.5％Cu，淬火后的自回火过程可形成ε-Cu析出，有效提高钢的强度和硬度，但含Cu钢在加热和热轧过程中易因铜脆而造成边部过烧和表面翘皮等表面质量缺陷。为改善含Cu钢材的表面质量，常向钢中加入高熔点的Ni元素，以形成高熔点的Cu、Ni二元合金相，减少低熔点富Cu相，同时增加Cu在钢中的溶解度。为达到完全抑制含Cu钢铜脆缺陷的目的，一般将Ni：Cu比控制在大于1：2，Ni也是同时提高大于50mm厚规格钢板的硬度和低温韧性的元素，Ni会与Fe形成FeNi化合物，钢板在较低温度下受到低温冲击载荷时，固溶的Ni会提高钢板的低温冲击吸收功，但Ni成本较高，因此本发明中厚规格钢板加入小于等于0.5％的Ni能够保证钢板的力学性能尤其是-40℃低温韧 性，并使其具有市场竞争力。
一种高强度耐磨钢板的生产方法，其生产工艺流程：铁水预处理—转炉冶炼—精炼—真空脱气—微Ti处理—B合金化—连铸—堆垛缓冷—带温清理—板坯加热—轧制—在线淬火(成品钢板厚度≤50mm)—矫直—堆垛—离线淬火(成品钢板厚度＞50mm)。具体方法为：
冶炼与连铸工艺：
进行铁水预处理，采用转炉冶炼，通过顶吹或顶底复合吹炼，进行精炼处理，并进行微合金化，控制钢中杂质含量和并进行有效B的控制。精炼时，控制钢水[N]≤0.0080％，[O]≤0.0020％，加Ti微合金化，同时控制钢中的Ti/N≥3.5，以保证钢中有效硼的含量在0.0010％～0.0020％，连铸采用电磁搅拌，减少元素偏析；连铸后堆垛缓冷≥48h，有效去除钢坯中的氢含量和铸造内应力；然后进行板坯带温清理，减少铸造缺陷，清理时板坯温度控制在100～200℃，以避免切割裂纹的发生。
轧制与热处理工艺：
钢坯加热温度1200～1250℃；
轧制时采用两阶段控轧，第一阶段轧制过程中，奥氏体发生动态再结晶、静态再结晶和动态回复的过程，细化了奥氏体晶粒；第二阶段奥氏体进一步细化且富集了大量的位错，为在线淬火或相变提供了大量的形核位置。
第一阶段粗轧开轧温度为1050～1100℃，终轧温度980～1050℃。
第二阶段精轧根据成品钢板厚度不同采取不同的轧制工艺：对于成品钢板厚度＞50mm的板坯二阶段开轧温度＜870℃，终轧温度≤860℃，轧后空冷；冷却后进行离线淬火，淬火加热温度850～900℃，保温2～3min/mm；淬火时，在连续淬火机低压段进行摆动，摆动时间100～200s，淬火终冷温度150～250℃，然后堆垛空冷至室温，时间≥24h；
对于成品钢板厚度≤50mm的板坯开轧温度控制在≤930℃，终轧温度控制在＜850℃，轧后进行在线淬火，入水温度790～850℃，冷却速度≥10℃/S，返红温度为200～250℃，轧后迅即下线堆垛或进槽缓冷，利用余温进行自回火，时间≥24h，既可有效避免钢板淬火开裂，又减少了回火热处理工序。
本发明的有益效果为：
1、较低的碳及锰含量；碳含量小于0.30％，合金成分简单，可焊性好，裂纹倾向低。
2、表面硬度大于550HB；可在矿山机械等磨损严重的工况下使用。
3、成品钢板最大厚度可达120mm；可满足较大厚度耐磨钢板的使用需求。
4、-40℃低温韧性大于30J，钢板具有良好的低温止裂能力，可在-40℃低温环境下使用。
附图说明
图1是100mm厚钢板截面硬度分布图。
具体实施方式
本发明高强度耐磨钢板的生产方法的工艺流程为：铁水预处理—转炉冶炼—精炼—真空脱气—微Ti处理—B合金化—连铸—堆垛缓冷—带温清理—板坯加热—轧制—在线淬火(成品钢板厚度≤50mm)—矫直—堆垛—离线淬火(成品钢板厚度＞50mm)。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例化学成分wt％如表1所示；实施例轧制工艺参数见表2；实施例淬火热处理工艺见表3；实施例性能检验结果如表4；100mm厚钢板截面硬度分布见图1。
表1实施例化学成分wt％
实例CSiMnCrMoNiNbTiBAlsCuNTi/N10.260.41.00.600.15-0.030.040.00150.020-0.003511.420.270.30.80.800.20-0.020.0250.00200.035-0.00406.330.280.40.61.000.300.400.0180.0360.00220.0300.400.00458.040.300.50.41.200.400.500.0240.0330.00120.0350.500.00605.5
精炼时，控制钢水[N]≤0.0080％，[O]≤0.0020％，加Ti微合金化，同时控制钢中的Ti/N≥3.5，以保证钢中有效硼的含量在0.0010％～0.0020％，连铸采用电磁搅拌，减少元素偏析；连铸后堆垛缓冷≥48h，然后进行板坯带温清理，清理时板坯温度控制在100～200℃。
表2实施例轧制工艺参数表

表2中，实施例1-1、1-2是指表1中实施例1的两个不同的轧制工艺参数实例，余皆类推。表3、表4同理。
表3实施例淬火热处理工艺参数表


表4实施例性能检验结果