低合金高強(qiáng)度耐磨板的研究是近幾十年開始的,該鋼種具有良好的可加工性能和優(yōu)良的耐磨性能,使用壽命是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)鋼板的數(shù)倍,生產(chǎn)工藝簡單,一般采用軋后淬火加回火,或者通過控軋控冷工藝進(jìn)行強(qiáng)化。日本、德國及瑞典等國的一些鋼鐵公司都生產(chǎn)低合金高強(qiáng)度耐磨板,我國在近10年才打破傳統(tǒng)16Mn鋼的低級別狀態(tài),開始向經(jīng)濟(jì)型和高性能方向發(fā)展。
3.鞍鋼低合金耐磨板生產(chǎn)工藝設(shè)計特點(diǎn)
從冶煉上來講,低合金高強(qiáng)耐磨板的生產(chǎn)需要嚴(yán)格控制鋼的化學(xué)成分。采用爐外精煉、吹氬脫氣等技術(shù),降低鋼中的有害氣體、夾雜及S、P含量,提高鋼質(zhì)純度。這方面鞍鋼的技術(shù)已經(jīng)比較成熟,為低合金高強(qiáng)耐磨板的生產(chǎn)提供了必要的基礎(chǔ)。
以AM450生產(chǎn)為例,為了獲得所需要的貝氏體+馬氏體的復(fù)合組織,并且使晶粒細(xì)化,提高耐磨板的綜合性能,最經(jīng)濟(jì)最有效的方法是控制軋制加控制冷卻。通過控軋控冷可以使鋼材的強(qiáng)度和韌性同時提高,而且能節(jié)約熱處理過程造成的能源消耗,簡化生產(chǎn)工序,提高生產(chǎn)效率。
控制軋制工藝采用高溫奧氏體再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)軋制,控制變形奧氏體的再結(jié)晶數(shù)量,盡可能達(dá)到完全再結(jié)晶,爭取在高溫條件下軋制較多道次,并適當(dāng)延長軋后停留時間,增加變形奧氏體的再結(jié)晶數(shù)量,使組織均勻化。待鋼材溫度降到奧氏體未再結(jié)晶區(qū)時進(jìn)行第二階段軋制,保證未再結(jié)晶區(qū)總壓下率大于45%,并適當(dāng)加大道次變形量。為奧氏體向鐵素體相變形核創(chuàng)造條件,增加形核部位,達(dá)到細(xì)化鐵素體晶粒的目的。軋后通過控制冷卻來控制相變條件、碳化物的析出行為等達(dá)到最終產(chǎn)品的組織和性能,獲得需要的貝氏體+馬氏體復(fù)合組織和強(qiáng)韌性要求。
根據(jù)以上分析設(shè)計如下生產(chǎn)工藝路線:鐵水預(yù)處理—轉(zhuǎn)爐冶煉—爐外精煉(LF)—真空處理(VD或RH)—微Ti處理—板坯連鑄(電磁攪拌)—加熱—控制軋制—控制冷卻(離線熱處理)。
4.鞍鋼低合金耐磨板生產(chǎn)情況
鞍鋼2004年開始生產(chǎn)鏟刃用鋼ACR950,用于制造挖掘機(jī)或推土機(jī)等設(shè)備的鏟刃,是鞍鋼最早的低合金耐磨型鋼鐵材料,生產(chǎn)厚度范圍8-40mm。2005制定了《鏟刃用熱軋鋼板》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),2006年開始研發(fā)AM360,2007年投入生產(chǎn)試制;2008年開始研發(fā)AM400,并于當(dāng)年投入生產(chǎn)試制,2009年開始研發(fā)AM450,目前處于實(shí)驗(yàn)室階段。
5.結(jié)語
低合金耐磨板具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著國內(nèi)鋼鐵企業(yè)中厚板技術(shù)裝備水平的提高,目前國內(nèi)低合金高強(qiáng)度耐磨板的開發(fā)和應(yīng)用已越來越成熟,如舞鋼已研制出相當(dāng)數(shù)量的耐磨板品種。耐磨板生產(chǎn)逐步系列化、標(biāo)準(zhǔn)化,2009年已正式形成國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24186-2009《工程機(jī)械用高強(qiáng)度耐磨板板》。不過鞍鋼耐磨板的研制和生產(chǎn)還處于較低水平。隨著鞍鋼鲅魚圈的先進(jìn)煉鋼裝備及5500mm厚板軋機(jī)的順利投產(chǎn),加大高品質(zhì)、高附加值、高強(qiáng)度耐磨板產(chǎn)品改進(jìn)和開發(fā)力度,提高鞍鋼耐磨板實(shí)物質(zhì)量。
大量的試驗(yàn)研究表明,在高強(qiáng)度馬氏體基體上分布一定體積分?jǐn)?shù)的下貝氏體,可在保持較高強(qiáng)度前提下顯著提高材料的塑性以及沖擊和斷裂韌性。同時具有較高的抗磨損能力,是低合金耐磨板發(fā)展的一個重要組織結(jié)構(gòu)設(shè)計方向。
通過提高熔煉技術(shù),即純凈鋼的冶煉技術(shù),研究在線淬火技術(shù)和超快速冷卻技術(shù)在耐磨板上應(yīng)用,挖掘現(xiàn)有低成本材料的潛力,生產(chǎn)低成本高性能的耐磨板是一個重要的生產(chǎn)工藝設(shè)計方向。