CN104099520A - 一种高碳低合金锯片钢及其热轧钢板生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高碳低合金锯片钢及其热轧钢板制造方法，其化学成分的重量百分比为C：0.78～0.86％、Si：0.15～0.40％、Mn：0.40～0.70％、P≤0.025％、S≤0.015％、Al：0.005～0.050％、Ca：0～0.0050％、Cr：0.50～0.80％、V：0.15～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质；其热轧钢板制造方法，包括高炉炼铁、转炉炼钢、LF炉精炼、板坯连铸、板坯加热、热连轧、热轧板卷缓冷和开平矫直步骤。依据本发明生产的钢具有更高的淬透性、淬硬性和抗回火稳定性，具有组织性能均匀、板形良好、钢板残余应力低等特点，适合于制造厚规格、大尺寸锯片。

Description

一种高碳低合金锯片钢及其热轧钢板生产方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼和加工技术领域，具体涉及一种高碳低合金锯片钢及其热轧钢板生产方法。

背景技术

锯片以高速旋转对木材、石材、金属及建筑结构等进行切割，承受很大的径向和轴向应力，需要锯片具有高的弹性极限、刚度、疲劳强度、耐磨性和冲击韧性，因此对锯片钢的化学成分、冶金质量、力学性能等都有严格的要求，例如要求锯片钢具有高的刚性和韧性、低的热敏感性、高的红硬性和淬透性等。

目前国内制造锯片常用的钢种是中碳锯片钢、中碳低合金锯片钢、高碳锯片钢和高碳低合金锯片钢，代表牌号有45、30CrMo、50Mn2V、65Mn、75Cr1和T8A、T10A等，常用的规格是厚度为2.0～14.0mm、宽度为900～3000mm的热轧钢板。

上述这些常用的锯片钢牌号在钢厂生产时或者在锯片制造厂加工、制作锯片时均存在一些问题：1、淬硬性较差，导致锯片热处理后硬度较低(如45、30CrMo、50Mn2V)；2、淬透性不足，致使钢板淬火后硬度低且不均匀，不能制造厚规格、大尺寸锯片(如45、30CrMo、65Mn)；3、板坯连铸、热轧困难，板坯缺陷敏感性高、化学元素偏析大、易产生裂纹和断裂，轧制后钢板强度偏高、残余应力较大、板形较差、不便于用户进行机械加工、冷加工及热处理(如50Mn2V、65Mn、75Cr1、T8A、T10A)；4、抗回火稳定性较差，淬火后在较高的温度下回火锯片硬度会迅速下降(如45、30CrMo、50Mn2V、65Mn、75Cr1和T8A、T10A)。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种高碳低合金锯片钢及其热轧钢板生产方法，与现有锯片钢相比本发明钢具有更高的淬透性、淬硬性和抗回火稳定性，具有组织性能均匀、板形良好、钢板残余应力低等特点，适合于制造厚规格、大尺寸锯片。

一种高碳低合金锯片钢，其化学成分的重量百分比为C：0.78～0.86％、Si：0.15～0.40％、Mn：0.40～0.70％、P≤0.025％、S≤0.015％、Al：0.005～0.050％、Ca：0～0.0050％、Cr：0.50～0.80％、V：0.15～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质。

以上所述高碳低合金锯片钢热轧钢板生产方法，包括高炉炼铁、转炉炼钢、LF炉精炼、板坯连铸、板坯加热、热连轧、热轧板卷缓冷和开平矫直步骤；

所述板坯连铸步骤工艺参数为：钢水过热度为10～30℃；板坯拉速为0.85～1.05m/min；板坯连铸过程中采用电磁搅拌和动态轻压下技术；连铸时二冷水的给水量为0.5～0.9L/kg；使用高碳钢连铸保护渣，保护渣熔点为980±30℃，熔速为35±5秒，粘度为0.12±0.03Pa·s，碱度为0.95±0.05；板坯直接热送热装进行轧制或进入保温坑等待轧制，所述保温坑温度控制在300～500℃；

所述板坯加热和所述热连轧步骤的工艺参数为：连铸板坯加热温度为1250～1300℃；粗轧出口温度为1050～1150℃；精轧终轧温度为880～980℃；卷取温度为680～780℃；

所述热轧板卷缓冷步骤的工艺参数为：热轧板卷进入缓冷炉或缓冷坑的温度为450～650℃；缓冷时间为48～96h。

优选地，所述板坯连铸步骤工艺参数为：

水过热度为15～25℃；

坯拉速为0.85～0.95m/min。

优选地，所述板坯加热和所述热连轧步骤的工艺参数为：

连铸板坯加热温度为1270～1300℃；

粗轧出口温度为1080～1150℃；

精轧终轧温度为900～980℃；

卷取温度为720～780℃。

优选地，所述热轧板卷缓冷步骤的工艺参数为：

热轧板卷进入缓冷炉或缓冷坑的温度为500～650℃；

缓冷时间为72～96h。

本发明所述高碳低合金锯片钢与现有45、30CrMo、50Mn2V、65Mn及75Cr1钢等相比添加较多数量的碳、锰、铬、钒元素，使本发明的锯片钢比上述牌号锯片钢具有更高的淬透性、淬硬性和抗回火稳定性，能够制造更大厚度、更大直径的锯片。采用本发明所述高碳低合金锯片钢热轧钢板制造方法，通过控制钢水过热度、板坯拉速、二冷比给水量、使用本发明所述高碳保护渣，以及板坯热送热装或者进入保温坑保温等待轧制等方法有效地解决高碳锯片钢板坯缺陷敏感性高、化学元素偏析大、易产生裂纹和断裂等问题；通过高终轧温度和卷曲温度，以及提高热轧板卷进入缓冷坑(或者缓冷炉)的温度和确保缓冷时间的方法，可以降低高碳低合金锯片钢热轧钢板的强度和硬度、提高塑性和韧性、降低钢板残余应力，改善板形，避免钢板在开平矫直过程中开裂。

附图说明

图1为本发明实施例提供的锯片钢热轧钢板的显微组织图，显微组织为细片状珠光体；

图2为本发明实施例提供的锯片钢热轧钢板淬火后的显微组织图，显微组织为针片状马氏体；

图3为本发明实施例提供的锯片钢热轧钢板淬火加中温回火后的显微组织图，显微组织为回火索氏体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

按照本发明所提供的化学成分所冶炼的3炉高碳低合金锯片钢的化学成分如表1所示；作为对比表1还给出了1炉75Cr1钢的化学成分。

表1 3炉本发明所述高碳低合金锯片钢及1炉75Cr1钢的化学成分(％)

将表1中3炉高碳低合金锯片钢按照本发明所提供的加热工艺、轧制工艺和缓冷工艺分别轧制成5.8～12.0mm厚度的板卷，开平矫直后变成用户所需尺寸的钢板，其力学性能记录在表2中。作为对比表2中也列出了表1中1炉75Cr1钢的力学性能。

表2 本发明所述高碳低合金锯片钢热轧钢板的力学性能

将表2中3号炉高碳低合金锯片钢及对比钢75Cr1钢板进行淬火处理，淬火温度为830℃，冷却介质为32号机油，室温淬火，淬火后的硬度数值如表3所示，每个试样检测3点。回火温度为420℃，回火后的硬度数值也记录在表3中，每个试样也检测3点。

表3 本发明钢及对比钢75Cr1淬火及淬火+回火处理后的硬度，HRC

由表3可以看出：本发明钢的淬透性和淬硬性均比75Cr1钢高：使用本发明钢轧制成的钢板，钢板厚度即使达到12mm，也可以在32号机油中淬上火(即淬火后的硬度≥58HRC)，而使用75Cr1钢轧制成的钢板，当钢板厚度≧8.0mm后即不能在32号机油中淬上火(即淬火后的硬度<58HRC)；淬火+中温回火后本发明钢的硬度均≥38HRC，而且明显比75Cr1钢高，说明本发明钢的回火抗力比75Cr1钢高。

与现有45、30CrMo、50Mn2V、65Mn及75Cr1牌号钢等相比，本发明所述高碳低合金锯片钢添加较多数量的碳、锰、铬、钒元素，本发明钢添加这些化学元素的考虑是：

C：钢的淬硬性主要取决于钢中的C含量；C元素还可以显著提高钢的淬透性，增大钢的临界尺寸。但是钢中C含量过高，会增大板坯脆性，致使板坯开裂及裂纹产生敏感性增加，因此本发明优选C的含量为0.78～0.86％。

Si：适量Si可以帮助脱氧，并和钙、铝一起形成硅酸盐，有助于改善切削加工性能，但是Si含量过高会增加钢的脆性，因此本发明优选Si的含量为0.15～0.40％。

Mn：Mn是保证淬火硬度和淬透性的重要元素。Mn含量过低，则不能保证获得全马氏体组织及调质热处理后的硬度；Mn含量过高，则因高碳高锰会导致连铸板坯中心偏析严重，最终使热轧钢板中心偏析严重，因此本发明优选Mn的含量为0.40～0.70％。

Al：用于脱氧，并和钙、硅一起形成易于上浮的低熔点夹杂物，提高钢液纯净度；但Al含量过高会形成过多的氮化铝、氧化铝夹杂物，恶化钢的热加工性能和调质热处理后的韧性，因此本发明优选Al的含量为0.005～0.050％。

Ca：本发明钢采用钙处理来控制钢中夹杂物形态，改善高碳钢钢液的流动性，以利于夹杂物上浮，因此本发明优选的Ca含量为0～0.0050％。

Cr：加入Cr的目的，主要是为了提高锯片钢的淬透性。但是如果钢中Cr含量过高，不但制造成本增加，而且增加热轧工序的难度，因此本发明优选Cr含量为0.50～0.80％。

V：该元素具有较高的析出强化作用。V主要是通过中温、高温回火时析出VC和V(C,N)而产生二次硬化，可以在回火温度较高时仍然能够使钢板保持较高的强度水平。钢中V含量过低，析出强化作用较弱；但是如果V含量过高则合金成本增加，因此本发明优选的V含量为0.015～0.025％。

以上适当的元素选择及含量配比使本发明的锯片钢比上述牌号锯片钢具有更高的淬透性、淬硬性和抗回火稳定性，能够制造更大厚度、更大直径的锯片，使用本发明锯片钢制造的锯片在淬火+中温回火后具有更高、更均匀的硬度分布。

本发明的锯片钢在浇铸时采用低过热度浇注(过热度为15～30℃)，控制较低的拉坯速度(0.85～0.95m/min)，使用高碳钢专用保护渣，保护渣熔点为980±30℃，熔速为35±5秒，粘度为0.12±0.03Pa·s，碱度为0.95±0.05，可以有效地避免高碳钢板坯开裂和产生表面、边部裂纹，保证铸坯质量；通过采用连铸板坯热送热装或者进入保温坑保温等待轧制等方法避免板坯断裂。

轧制本发明锯片钢时尽可能提高终轧温度(优选T_终≥930℃)和卷曲温度(优选T_卷≥730℃)，使钢中奥氏体向珠光体转变发生在较高的温度，从而增大珠光体的层片间距，有利于降低高碳低合金锯片钢热轧钢板的强度和硬度，提高塑性和韧性，方便用户对此高碳低合金锯片钢热轧钢板进行机械加工、冷轧和热处理，并且有利于提高热轧板卷进入缓冷坑的温度。

尽可能提高热轧板卷进入缓冷坑的温度(优选T_入≥500℃)，确保热轧板卷的缓冷时间(优选缓冷时间≥72h)，可以降低热轧板卷的冷却速率，使热轧板卷缓慢冷却，不产生较大的热应力，能够有效地降低钢板残余应力，改善板形，避免钢板在开平矫直过程中开裂。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术实施方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高碳低合金锯片钢，其特征在于：其化学成分的重量百分比为C：0.78～0.86％、Si：0.15～0.40％、Mn：0.40～0.70％、P≤0.025％、S≤0.015％、Al：0.005～0.050％、Ca：0～0.0050％、Cr：0.50～0.80％、V：0.15～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述高碳低合金锯片钢热轧钢板生产方法，其特征在于：包括高炉炼铁、转炉炼钢、LF炉精炼、板坯连铸、板坯加热、热连轧、热轧板卷缓冷和开平矫直步骤；

所述板坯连铸步骤工艺参数为：钢水过热度为10～30℃；板坯拉速为0.85～1.05m/min；板坯连铸过程中采用电磁搅拌和动态轻压下技术；连铸时二冷水的给水量为0.5～0.9L/kg；使用高碳钢连铸保护渣，保护渣熔点为980±30℃，熔速为35±5秒，粘度为0.12±0.03Pa·s，碱度为0.95±0.05；板坯直接热送热装进行轧制或进入保温坑等待轧制，所述保温坑温度控制在300～500℃；

所述板坯加热和所述热连轧步骤的工艺参数为：连铸板坯加热温度为1250～1300℃；粗轧出口温度为1050～1150℃；精轧终轧温度为880～980℃；卷取温度为680～780℃；

所述热轧板卷缓冷步骤的工艺参数为：热轧板卷进入缓冷炉或缓冷坑的温度为450～650℃；缓冷时间为48～96h。

3.如权利要求2所述的高碳低合金锯片钢热轧钢板生产方法，其特征在于：所述板坯连铸步骤工艺参数为：

钢水过热度为15～25℃；

板坯拉速为0.85～0.95m/min。

4.如权利要求2所述的高碳低合金锯片钢热轧钢板生产方法，其特征在于：所述板坯加热和所述热连轧步骤的工艺参数为：

连铸板坯加热温度为1270～1300℃；

粗轧出口温度为1080～1150℃；

精轧终轧温度为900～980℃；

卷取温度为720～780℃。

5.如权利要求2所述的高碳低合金锯片钢热轧钢板生产方法，其特征在于：所述热轧板卷缓冷步骤的工艺参数为：

热轧板卷进入缓冷炉或缓冷坑的温度为500～650℃；

缓冷时间为72～96h。