[发明专利]一种高强度耐磨钢及其制备方法

说明书

本发明涉及合金材料制备技术领域，尤其涉及一种高强度耐磨钢及其制备方法。本发明通过引入钨元素以及控制钢的元素组成及配比，将原料经电炉熔炼、钢包精炼、真空脱气、连铸和热处理等工序制得具有高强度和耐磨性的钢，利用此钢通过热轧工艺制得的无缝钢管与传统Q345B钢制得的无缝钢管相比，其抗拉强度和硬度均获得明显提高，耐磨性增加，可作为氧化铝行业溶出工段中使用的无缝钢管的原料钢。

技术领域

本发明涉及合金材料制备技术领域，尤其涉及一种高强度耐磨钢及其制备方法。

背景技术

Q345B钢是一种低合金钢，是目前国内使用最为普遍的钢铁产品，广泛应用于管道(固态、液态)输送、压力容器、桥梁和船舶等领域。其中，GB6479-2013标准中的Q345B牌号无缝钢管多用于氧化铝行业溶出工段套管内管设备，但是在实际生产过程中，具有较高的固含量的矿浆会以一定的流速和压力在管道内持续运动，在此过程中会对管道内壁产生严重的磨料磨损和冲蚀磨损，导致钢管的强度和厚度有所降低，溶出机组必须定期监测和维护保养甚至更换管道。如果能够减少维护保养频率或管道更换次数，则可带来更多经济效益。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种高强度耐磨钢及其制备方法，将钨元素引入至Q345B钢中，采用特定的元素配比和制备工艺，制得高强度耐磨钢。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种高强度耐磨钢，以质量百分比计，由以下组分构成：C 0.15％-0.20％，Mn1.40％-1.60％，Cr 0.10％-0.25％，Si 0.30％-0.80％，P≤0.012％，S≤0.009％，V0.03％-0.12％，Mo 0.03％-0.10％，W 0.80％-1.20％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明提供的高强度耐磨钢，钨元素的引入一方面可以与碳形成碳化钨，增加钢的硬度；另一方面，钨还可以溶入基体相中形成固溶体，产生固溶强化的作用，从而使钢的强度和硬度得到提升；碳可以促使钢形成单相奥氏体组织，增强钢的强度，但是碳含量应控制在一定范围，避免碳含量过高而使钢的抗冲击性降低；铬具有增加钢的淬透性和二次硬化的作用，可以在提高钢的硬度和耐磨性的同时而不增加钢的脆性；硅能溶于钢的铁素体和奥氏体，从而提高钢的强度和硬度，还具有优异的脱氧效果；钒的加入可以产生细化晶粒的作用，提高钢的变形阻力，在应力作用下可提高钢加工硬化能力，使钢的耐磨性增加；锰加入钢中可以作为脱氧剂和脱硫剂，可以消除或减弱硫元素引起的钢的热脆性，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，细化珠光体；钼可以在渗碳层中降低碳化物在晶界上形成连续网状的倾向，减少渗碳层中残留的奥氏体，相对增加表面层的耐磨性。

本发明的第二方面，提供一种高强度耐磨钢的制备方法，将原料经电炉熔炼、钢包精炼、真空脱气、连铸和热处理工序，制得高强度耐磨钢。

本发明提供的制备方法结合钢中的组分及配比，通过电炉熔炼、钢包精炼、真空脱气和连铸等工序间的相互配合，制得的钢在具有高强度的同时，耐磨性也得到提高。

结合第二方面，所述电炉熔炼工序中，熔炼温度为1400-1500℃。

结合第二方面，所述电炉熔炼工序中原料熔速为1.5-2.5kg/min。

结合第二方面，所述钢包精炼工序中精炼温度为1550-1650℃，精炼时间为1-2h，钢包升温速率为2-4℃/min，在精炼过程始终保持氩气氛围。

结合第二方面，所述钢包精炼工序中添加造渣剂，所述造渣剂包括石灰、萤石和预熔型精炼渣，造渣剂的使用可以去除钢中的硫和夹杂物。

结合第二方面，所述真空脱气工序中，真空度不高于70Pa，脱气时间不少于15min，通过在该条件下真空脱气可以去除钢水中大部分的氢、氧和氮。