CN104745786A - 一种免球化退火的用csp线生产薄规格工具钢的方法 - Google Patents

Abstract

一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法：经冶炼后连铸；对铸坯均热；常规除磷；热轧；层流冷却；卷取；对钢卷进行回火。本发明结合短流程生产工具钢具有薄规格、脱碳层浅的优势，减少对资源的消耗和环境的污染；且在无需进行球化退火下，产品偏析轻、组织均匀性好，脱碳层薄，耐疲劳性能优良，并且能直接进行冷轧，且冷轧道次比常规热连轧生产的较厚工具钢产品减少1~3个道次，显著缩短制造时间。

Description

一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法

技术领域

本发明涉及一种工具钢的生产方法，具体地属于一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法，其能生产工具钢的厚度在1.0~2.5mm。

背景技术

工具钢具有良好的强度、韧性、硬度、耐磨性和回火稳定性等性能，主要用于制造各种切削刀具、成形工具和测量工具。制作刀具、量具的钢带厚度最薄达到0.05mm，而传统热轧工具钢带目前最薄仅能达到2.5mm，且热轧轧制负荷较大，容易造成辊耗大、辊面剥落，严重时会影响钢带表面质量。并且工具钢中碳含量一般大于0.7%，热轧后的组织一般为珠光体或珠光体+块状渗碳体，强度、硬度高，塑韧性较差。为降低热轧工具钢冷轧过程中的轧制负荷，避免轧制过程中出现开裂、裂纹等缺陷，因此热轧工具钢在冷轧前要经过球化退火，以改变钢中碳化物的形貌和分布，得到铁素体基体上分布着粒状碳化物的球状珠光体。该退火工序时间长（一般超过10h），且热轧卷在罩式退火炉中退火时，由于钢卷温度分布不均匀，常常导致最终得到的组织不均匀；且脱碳层厚超过钢板厚度的1%。

经检索，一种中碳钢在线球化轧制工艺（CN100999775A）在常规流程生产中碳钢，精轧工艺阶段采用控轧控冷低温轧制工艺，轧制温度控制在680～850℃，截面的变形量为累计减面率50％～80％，在低温轧制后控制冷却速度，使轧制件以3℃/秒～15℃/秒的冷却速度冷却至660～720℃，再经过等温过程，然后轧件自然冷却至室温，获得粒状珠光体组织，但采用该工艺，精轧阶段的轧制负荷较大，不利于板形控制，且由于轧制温度过低，可能造成变形晶粒和未变形晶粒的混晶现象。一种薄板坯连铸连轧生产的75Cr热轧板卷及其方法（CN103643122 A）控制过热度为15~35℃，铸坯厚度为65-90mm，拉速4.3~4.7m/min，铸坯入炉温度为900~980℃，终轧温度为820~860℃，卷取温度控制为700~750℃，但生产出来的产品组织为片层状珠光体，抗拉强度为920-1010MPa，强度较高不利于后续加工。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种基于CSP线生产流程短\铸坯规格薄的特点，在无需进行球化退火下，产品偏析轻、组织均匀性好，脱碳层薄，耐疲劳性能优良的薄规格工具钢的方法。

实现上述目的的措施：

一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法，其步骤：

1）经冶炼后连铸，控制拉坯速度为3~4.5m/min；

2）对铸坯进行均热，控制铸坯入炉温度不低于800℃，均热温度在1100-1200℃，均热时间不超过30min；

3）除鳞，进行常规除磷；

3）进行热轧，控制终轧温度为820~920℃，前两道次总压下率不低于80%，并控制末机架钢带速度为10~20m/s；

4）进行层流冷却，在冷却速度为30~50℃/s下冷却至卷取温度；

5）卷取，控制卷取温度为Ms+30~100℃；

6）对钢卷进行回火，回火温度为550~700℃，并在此温度下保温，控制加热保温时间为2~3h；经回火后的单面脱碳层厚度控制在不超过钢板厚度的1%；经回火金相组织为回火索氏体。

优选地：拉坯速度为3.5~4.5m/min。

优选地：铸坯入炉温度不低于850℃，均热温度在1150~1200℃，在炉时间≤25min。

本发明基于CSP线生产流程短，铸坯规格薄（50~70mm厚）的特点，经大量试验，提出一种在CSP线生产工具钢的方法，且无需球化退火，冷轧道次少的生产工具钢的方法。在试验中还发现，用薄板坯连铸连轧凝固速度快，加热时间短，产品偏析轻、组织均匀性好，脱碳层浅，有利于提高工具钢的耐疲劳性能。因此，采用薄板坯连铸连轧产线生产工具钢不仅能减少冷轧道次，优化工具钢制造流程，生产出的工具钢综合性能更好。

本发明主要工序的作用：

本发明之所以将工具钢快速冷却至接近马氏体转变起始温度Ms的某一温度，是为了避免奥氏体转变为层片状珠光体，使在卷取过程中，奥氏体在应力诱导作用下发生马氏体转变，残余奥氏体可吸收马氏体转变过程中体积膨胀产生的冲击，避免工具钢开裂。

本发明之所以在卷取后加热进行高温回火热处理，以使马氏体和残余奥氏体分解，经回复再结晶后形成回火索氏体组织；且马氏体相变产生的位错和孪晶等缺陷为高温回火时马氏体和残余奥氏体的分解提供能量，有助于碳化物分布均匀。

本发明与现有技术相比，其结合短流程生产工具钢具有薄规格、脱碳层浅的优势，降低生产成本及能耗，提高企业盈利能力；且在无需进行球化退火下，产品偏析轻、组织均匀性好，脱碳层薄，耐疲劳性能优良，并且能直接进行冷轧，且冷轧道次比常规热连轧生产的较厚工具钢产品减少1~3个道次，显著缩短制造时间，减少对资源的消耗和环境的污染。

附图说明

附图为本发明的金相组织图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

需要说明的是以下各实施例工具钢并非与其所选的工艺参数取值为对应关系，其在权利要求所限定的范围内可任意取值。

实施例1

本实施例生产的为碳素工具钢T8，厚度为2.4mm，其生产步骤为：

1）经冶炼后连铸，控制拉坯速度为3.1m/min，铸坯厚度为64mm；

2）对铸坯进行均热，控制铸坯入炉温度为830℃，均热温度在1107℃，均热时间29min；

3）除鳞，进行常规除磷；

3）进行热轧，终轧温度为823℃，前两道次总压下率84%，末机架钢带速度为10.5m/s；

4）进行层流冷却，在冷却速度为33℃/s下冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为270℃

5）卷取，卷取温度为Ms+52℃=322℃；

6）对钢卷进行回火，回火温度为556℃，并在此温度下保温，加热保温时间为3h；经回火金相组织为回火索氏体。

经检测，本实施例钢的力学性能为：抗拉强度550Mpa，硬度172HV，延伸率28%。经回火后的单面脱碳层厚度为钢板厚度的0.95%。而本工具钢如采用常规流程生产厚度为3.0mm，热轧后经14个小时球化退火，产品力学性能为：抗拉强度573Mpa，硬度176HV，延伸率21%。单边脱碳层厚度为1.5%。

 实施例2

本实施例生产的为碳素工具钢T10，厚度为1.8mm，其生产步骤为：

1）经冶炼后连铸，控制拉坯速度为3.5m/min，铸坯厚度为59mm；

2）对铸坯进行均热，控制铸坯入炉温度875℃，均热温度在1152℃，均热时间25min；

3）除鳞，进行常规除磷；

3）进行热轧，控制终轧温度为856℃，前两道次总压下率94%，并控制末机架钢带速度为14m/s；

4）进行层流冷却，在冷却速度为39℃/s下冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为200℃

5）卷取，卷取温度为Ms+94℃=294℃；

6）对钢卷进行回火，回火温度为621℃，并在此温度下保温，加热保温时间为2.6h；经回火金相组织为回火索氏体。

经检测，本实施例钢的抗拉强度为628Mpa，硬度为177HV，延伸率为25%，经回火后的单面脱碳层厚度为钢板厚度的0.7%。而如采用常规流程生产的T10厚度为2.7mm，热轧后经15个小时球化退火，产品力学性能为：抗拉强度657Mpa，硬度185HV，延伸率17%。单边脱碳层厚度为钢板厚度的1.7%。

实施例3

本实施例生产的为合金工具钢75Cr1，厚度为1.5mm，其生产步骤为：

1）经冶炼后连铸，控制拉坯速度为4.1m/min，铸坯厚度为54mm；

2）对铸坯进行均热，控制铸坯入炉温度887℃，均热温度在1173℃，均热时间21min；

3）除鳞，进行常规除磷；

3）进行热轧，控制终轧温度为886℃，前两道次总压下率97%，并控制末机架钢带速度为17m/s；

4）进行层流冷却，在冷却速度为41℃/s下冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为287℃

5）卷取，卷取温度为287+76℃=363℃；

6）对钢卷进行回火，回火温度为671℃，并在此温度下保温，加热保温时间为2.3h；经回火金相组织为回火索氏体。

经检测，本实施例钢的抗拉强度为524Mpa，硬度为169HV，延伸率为26%，经回火后的单面脱碳层厚度为钢板厚度的0.5%。而如采用常规流程生产的T10厚度为2.8mm，热轧后经11个小时球化退火，产品力学性能为：抗拉强度568Mpa，硬度173HV，延伸率19%。单边脱碳层厚度为钢板厚度的1.4%。

实施例4

本实施例生产的为碳素工具钢T9，厚度为1.3mm，其生产步骤为：

1）经冶炼后连铸，控制拉坯速度为4.3m/min，铸坯厚度为52mm；

2）对铸坯进行均热，控制铸坯入炉温度908℃，均热温度在1186℃，均热时间18min；

3）除鳞，进行常规除磷；

3）进行热轧，控制终轧温度为904℃，前两道次总压下率101%，并控制末机架钢带速度为19m/s；

4）进行层流冷却，在冷却速度为46℃/s下冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为235℃

5）卷取，卷取温度为287+76℃=311℃；

6）对钢卷进行回火，回火温度为698℃，并在此温度下保温，加热保温时间为2.1h；经回火金相组织为回火索氏体。

经检测，本实施例钢的抗拉强度为541Mpa，硬度为172HV，延伸率为25%，经回火后的单面脱碳层厚度为钢板厚度的0.3%。而如采用常规流程生产的T10厚度为3.3mm，热轧后经12个小时球化退火，产品力学性能为：抗拉强度574Mpa，硬度181HV，延伸率21%。单边脱碳层厚度为钢板厚度的1.8%。

实施例5

本实施例生产的为合金工具钢9Mn2V，厚度为1.1mm，其生产步骤为：

1）经冶炼后连铸，控制拉坯速度为4.5m/min，铸坯厚度为50mm；

2）对铸坯进行均热，控制铸坯入炉温度919℃，均热温度在1197℃，均热时间17min；

3）除鳞，进行常规除磷；

3）进行热轧，控制终轧温度为919℃，前两道次总压下率111%，并控制末机架钢带速度为19m/s；

4）进行层流冷却，在冷却速度为49℃/s下冷却至卷取温度；本工具钢的Ms为232℃

5）卷取，卷取温度为232+31℃=263℃；

6）对钢卷进行回火，回火温度为657℃，并在此温度下保温，加热保温时间为2.7h；经回火金相组织为回火索氏体。

经检测，本实施例钢的抗拉强度为614Mpa，硬度为183HV，延伸率为23%，经回火后的单面脱碳层厚度为钢板厚度的0.3%。而如采用常规流程生产的T10厚度为2.9mm，热轧后经15个小时球化退火，产品力学性能为：抗拉强度649Mpa，硬度192HV，延伸率15%。单边脱碳层厚度为钢板厚度的1.4%。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (3)

1.一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法，其步骤：

1）经冶炼后连铸，控制拉坯速度为3~4.5m/min；

2）对铸坯进行均热，控制铸坯入炉温度不低于800℃，均热温度在1100-1200℃，均热时间不超过30min；

3）除鳞，进行常规除磷；

3）进行热轧，控制终轧温度为820~920℃，前两道次总压下率不低于80%，并控制末机架钢带速度为10~20m/s；

4）进行层流冷却，在冷却速度为30~50℃/s下冷却至卷取温度；

5）卷取，控制卷取温度为Ms+30~100℃；

6）对钢卷进行回火，回火温度为550~700℃，并在此温度下保温，控制加热保温时间为2~3h；经回火后的单面脱碳层厚度控制在不超过钢板厚度的1%；经回火金相组织为回火索氏体。

2.如权利要求1所述的一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法，其特征在于：拉坯速度为3.5~4.5m/min。

3.如权利要求1所述的一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法，其特征在于：铸坯入炉温度不低于850℃，均热温度在1150~1200℃，在炉时间≤25min。