CN105369114B - 一种薄规格酸洗退火工具钢的生产方法 - Google Patents

一种薄规格酸洗退火工具钢的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到一种薄规格酸洗退火工具钢的生产方法,其步骤包括冶炼、精炼、连铸、均热、热连轧、冷却、卷取、入库缓冷、酸洗、退火、平整的工序。本发明生产薄规格、高成型性、薄脱碳层工具钢,产品具有优良的表面质量和易于成型的力学性能,可直接进行冷轧,为用户减少后续制造工序和生产成本,还为用户缓解酸洗带来的环保问题,进一步提高产量和盈利能力。

Description

一种薄规格酸洗退火工具钢的生产方法
技术领域
[0001] 本发明属于工具钢制造技术领域,尤其涉及到一种薄规格酸洗退火工具钢的生产 方法。
背景技术
[0002] 工具钢碳含量一般在0.7%以上,热处理后具有良好的强度、硬度、耐磨性及一定 的韧性,可用于制造各种切削刀具、测量工具、精密五金工具和成形工具,广泛应用于汽车、 工程机械、电子等领域,钢带厚度越薄(最薄达到0.05mm),尺寸精度越高,市场价格越高。因 此,薄规格工具钢具有良好的效益前景。
[0003]目前工具钢热乳钢带的生产以窄带或传统热连乳生产为主,其中窄带尺寸精度 差,化学成分和性能波动较大,不能用于高端材料,而传统热连乳产品脱碳较严重,耐疲劳 性能较差,且产品厚度较厚,一般为2.Omm以上,下游用户在制造过程中要进行多道次的退 火及冷乳,工序繁琐、制造成本高、能源消耗高。经检索,中国专利"一种免球化退火的用CSP 线生产薄规格工具钢的方法"申请号201510174384.3:公开了一种基于CSP线生产流程短且 生产出薄规格工具钢的方法。这种方法无需进行球化退火工序,生产出来的薄规格工具钢 具有偏析轻,组织均匀性好的特点,其工具钢的厚度在1.0~2.5_,但是脱碳层厚度超过钢 板厚度的1 %,影响工具钢的耐疲劳性能。
发明内容
[0004] 为解决以上问题,本发明提供一种薄规格酸洗退火工具钢的生产方法,生产薄规 格、高成型性、薄脱碳层工具钢。
[0005] 本发明采用的技术方案是:一种薄规格酸洗退火工具钢的生产方法,具体步骤如 下:
[0006] (1)转炉冶炼:采用150t转炉冶炼;
[0007] ⑵LF精炼:经转炉冶炼后采用LF精炼,精炼后测得钢水主要化学成分为C: 0.72~ 1.05wt. %、Si:0.15~0.35wt. %、Μη:0·10~0.60wt. %、P彡0.030wt. %、S彡0.040wt· %、 Cr:0.10~0.40wt. %,其余为Fe和不可避免的杂质;
[0008] (3)连铸:经LF精炼后连铸,控制拉坯速度为3.6m/min~5. Om/min,钢水过热度为 11~29°C,铸还液芯压下为10~19mm;
[0009] ⑷均热:对连铸后的铸坯进行均热,铸坯入炉温度为850~1050°C,控制均热温度 为1125~1165°C,均热时间为17~34min;
[0010] (5)热连乳:对均热后的铸坯进行热连乳,控制终乳温度为855~895°C ;
[0011] ⑶冷却:铸坯热连乳后进行冷却;
[0012] ⑵卷取:铸坯冷却后进行卷取,控制卷取温度为558~632°C ;
[0013] ⑶入库缓冷:卷取后进行入库缓冷处理,采用堆垛缓冷或缓冷罩缓冷;
[0014] ⑶酸洗:入库缓冷至室温后进行酸洗,酸洗速度为30~80m/min,酸槽温度为70~ 80 °C;
[0015] (10)退火:酸洗后采用球化退火,退火炉的气氛控制为吣和出体积比为8:2~9:1, 钢卷进入退火炉内,将炉内温度加热至710~780°C,保温时间为12~30h,然后闷炉冷却至 480~520°C,冷却速度为13~30°C/h,换冷却罩进行风冷至温度为300~380°C,再换冷却罩 进行水冷。
[0016] (11)平整:将退火后的钢卷进行平整工序。
[0017] 优选地,所述连铸工序的拉坯速度为4.6m/min~5 . Om/min,钢水过热度为14~24 °C,铸还液芯压下为12~16mm。
[0018] 优选地,所述均热工序的铸坯入炉温度为950~1050°C,均热温度为1125~1145 °C,均热时间为21~29min。更优选地,所述均热工序铸坯入炉温度为1000°C~1050°C。
[0019] 优选地,所述热连乳工序的终乳温度为855~881°C。更优选地,所述热连乳工序的 终乳温度为855~869 °C。
[0020] 优选地,所述卷取工序的卷取温度为558~600°C。更优选地,所述卷取工序的卷取 温度为558~580°C。
[0021] 优选地,所述入库缓冷工序的钢卷缓冷方式为堆垛缓冷。
[0022] 优选地,所述酸洗工序的酸洗速度为41~69m/min。更优选地,所述酸洗工序的酸 洗速度为48~58m/min。
[0023] 优选地,所述退火工序的退火炉内气氛控制为犯和出体积比为9:1,炉内加热温度 为730~760°C,保温时间为18~24h,闷炉冷却速度小于20°C/h,更优选地,所述退火工序的 闷炉冷却速度小于15°C/h。
[0024] 本发明取得的有益效果是:
[0025] (1)本发明结合薄板坯连铸连乳、酸洗、退火工序生产工具钢,产品厚度更薄,最薄 能达到1.2mm,能为下游用户提供更薄规格、具有良好成型性、可直接乳制的冷乳原料,缩短 后续制造工序,减少生广成本,提尚生广效率和盈利能力。
[0026] (2)本发明控制钢水低过热度11~29°C和高拉坯速度3.6m/min~5m/min,确保入 炉温度在850 °C以上,均热17~34min,可保证铸坯温度达到目标温度1125~1165°C,且温度 分布均匀,罩式炉内气氛控制N2:H2 = 8:2~9:1,通过以上工艺参数的控制使单面脱碳层厚 度与钢板厚度的比例小于1 %。
[0027] (3)本发明通过控制低温终乳,终乳温度为855~895°C,避免工具钢在冷却过程中 形成网状碳化物,通过低温卷取,卷取温度为558~632 °C,促进工具钢在冷却过程中形成细 片状珠光体,经球化退火后形成均匀分布的球状碳化物颗粒,该组织的良好塑性特点有益 于工具钢在冷乳过程中进行变形,并提高单道次压下率,减少冷乳道次。
[0028] (4)本发明设计流程为先酸洗后退火,通过预先去除工具钢表面的氧化铁皮,避免 氧化铁皮在600~800°C发生反应,形成致密、粘结的氧化铁皮层,这种致密、粘结的氧化铁 皮难以在酸洗过程中去除,若未去除干净会在冷乳过程中造成氧化铁皮压入、麻点等缺陷, 无法制备高品质冷乳工具钢。通过先酸洗后退火流程可生产出光亮、低粗糙度的工具钢带。
[0029] 产品具有优良的表面质量和易于成型的力学性能,可直接进行冷乳,不仅为用户 减少后续制造工序和生产成本,还为用户缓解酸洗带来的环保问题,进一步提高产量和盈 利能力。
附图说明
[0030]图1是本发明实施例1所生产的酸洗退火工具钢SK95的显微组织图;
[0031]图2是本发明实施例2所生产的酸洗退火工具钢SK85的显微组织图;
[0032]图3是本发明实施例3所生产的酸洗退火工具钢C75S的显微组织图;
[0033]图4是本发明实施例4所生产的酸洗退火工具钢SKS51的显微组织图;
[0034]图5是本发明实施例5所生产的酸洗退火工具钢75Crl的显微组织图;
[0035]图6是本发明实施例6所生产的酸洗退火工具钢SK95的显微组织图。
具体实施方式 [0036] 实施例1
[0037] 本实施例生产的为工具钢SK95,其生产步骤为:
[0038] (1)转炉冶炼:采用150t转炉冶炼;
[0039] (2) L F精炼:经转炉冶炼后采用L F精炼,精炼后的钢水主要化学成分为C : 0.95wt.%、Si:0.20wt. %、Mn:0.15wt. %、P:0.015wt. %、S:0.003wt. %、Cr:0.15wt. %,其 余为Fe和不可避免的杂质;
[0040] (3)连铸:经LF精炼后连铸,控制拉坯速度为5. Om/min,钢水过热度为11°C,铸坯液 芯压下为IOmm;
[0041] ⑷均热:对铸还进行均热,铸还入炉温度为1050°C,控制均热温度为1150°C,均热 时间为30min;
[0042] (5)热连乳:对均热后的铸坯进行热连乳,控制终乳温度为880°C ;
[0043] ⑶冷却:铸坯热连乳后进行冷却;
[0044] ⑵卷取:铸坯冷却后进行卷取,控制卷取温度为632°C ;
[0045] ⑶入库缓冷:钢卷卷取后进行堆垛缓冷或缓冷罩缓冷;
[0046] (9)酸洗:入库缓冷至室温后进行酸洗,酸洗速度为58m/min,酸槽温度为70°C ;
[0047] (10)退火:酸洗后采用球化退火,退火炉内气氛控制为他和出体积比为8:2,钢卷进 入退火炉内,将炉内温度加热至780°C,保温时间为30h,然后闷炉冷却至480°C,冷却速度为 30 °C/h,换冷却罩进行风冷至温度为350 °C,再换冷却罩进行水冷。
[0048] (11)平整:将退火后的钢卷进行平整工序。
[0049] 实施例1所得的工具钢SK95的性能见表1
[0050] 表1实施例1的工具钢SK95的性能 LUUDZj 头施例2:
Figure CN105369114BD00051
[0053] 本实施例生产的为工具钢SK85的生产方法,其生产步骤为:
[0054] (1)转炉冶炼:采用150t转炉冶炼;
[0055] (2) L F精炼:经转炉冶炼后采用L F精炼,精炼后的钢水主要化学成分为C : O·85wt·%、Si:O·30wt·%、Mn:O·40wt·%、P:O·018wt·%、S:O·04wt·%、Cr:O·40wt·%,其 余为Fe和不可避免的杂质;
[0056] (3)连铸:经LF精炼后连铸,控制拉坯速度为3.6m/min,钢水过热度为29°C,铸坯液 芯压下为19mm;
[0057] (4)均热:对铸坯进行均热,铸坯入炉温度为850°C,制均热温度为1165°C,均热时 间为34min;
[0058] ⑶热连乳:对均热后的铸坯进行热连乳,控制终乳温度为855°C ;
[0059] ⑶冷却:铸坯热连乳后进行冷却;
[0060] ⑵卷取:铸坯冷却后进行卷取,控制卷取温度为558°C ;
[0061] ⑶入库缓冷:钢卷卷取后进行堆垛缓冷或缓冷罩缓冷;
[0062] (9)酸洗:入库缓冷至室温后进行酸洗,酸洗速度为80m/min,酸槽温度为80°C ;
[0063] (10)退火:酸洗后采用球化退火,炉内气氛控制N2: H2 = 9:2,钢卷进入退火炉内,将 炉内温度加热至710°C,保温时间为12h,然后闷炉冷却至500°C,冷却速度为15°C/h,换冷却 罩进行风冷至温度为300°C,再换冷却罩进行水冷。
[0064] (11)平整:将退火后的钢卷进行平整工序。
[0065] 实施例2所得的工具钢SK85的性能见表2
[0066] 表2实施例2的工具钢SK85的性能
Figure CN105369114BD00061
[0068] 实施例3
[0069] 本实施例生产的为工具钢C75S的生产方法,其生产步骤为:
[0070] (1)转炉冶炼:采用150t转炉冶炼;
[0071] (2) L F精炼:经转炉冶炼后采用L F精炼,精炼后的钢水主要化学成分为C : 0.75wt. %、Si:0.25wt. %、Mn:0.45wt. %、P:0.015wt. %、S:0.005wt. %、Cr:0.20wt. %,其 余为Fe和不可避免的杂质;
[0072] (3)连铸:经LF精炼后连铸,控制拉坯速度为3.9m/min,钢水过热度为24°C,铸坯液 芯压下为16mm;
[0073] (4)均热:对铸坯进行均热,铸坯入炉温度为1000°C,控制均热温度为1125°C,均热 时间为29min;
[0074] (5)热连乳:对均热后的铸坯进行热连乳,控制终乳温度为869°C ;
[0075] ⑶冷却:铸坯热连乳后进行冷却;
[0076] ⑵卷取:铸坯冷却后进行卷取,控制卷取温度为580°C ;
[0077] ⑶入库缓冷:钢卷卷取后进行堆垛缓冷或缓冷罩缓冷;
[0078] (9)酸洗:入库缓冷至室温后进行酸洗,酸洗速度为48m/min,酸槽温度为75°C ;
[0079] (10)退火:酸洗后采用球化退火,炉内气氛控制N2:H2 = 10:2,钢卷进入退火炉内, 将炉内温度加热至760°C,保温时间为24h,然后闷炉冷却至515°C,冷却速度为19°C/h,换冷 却罩进行风冷至温度为320°C,再换冷却罩进行水冷。
[0080] (11)平整:将退火后的钢卷进行平整工序。
[0081] 实施例3所得的工具钢C75S的性能见表3
[0082] 表3实施例3的工具钢C75S的性能
Figure CN105369114BD00071
[0084] 实施例4
[0085] 本实施例生产的为工具钢SKS51的生产方法,其生产步骤为:
[0086] (1)转炉冶炼:采用150t转炉冶炼;
[0087] (2) L F精炼:经转炉冶炼后采用L F精炼,精炼后的钢水主要化学成分为C : 0.80wt.%、Si:0.15wt. %、Mn:0.10wt. %、P:0.017wt. %、S:0.007wt. %、Cr:0.30wt. %,其 余为Fe和不可避免的杂质;
[0088] (3)连铸:经LF精炼后连铸,控制拉坯速度为4.6m/min,钢水过热度为14°C,铸坯液 芯压下为15mm;
[0089] (4)均热:对铸坯进行均热,铸坯入炉温度为1050°C,控制均热温度为1145°C,均热 时间为21min;
[0090] ⑶热连乳:对均热后的铸坯进行热连乳,控制终乳温度为855°C ;
[0091] ⑶冷却:铸坯热连乳后进行冷却;
[0092] ⑵卷取:铸坯冷却后进行卷取,控制卷取温度为600°C ;
[0093] ⑶入库缓冷:卷取后采用堆垛缓冷或缓冷罩缓冷;
[0094] (9)酸洗:入库缓冷至室温后进行酸洗,酸洗速度为30m/min,酸槽温度为58°C ;
[0095] (10)退火:酸洗后采用球化退火,炉内气氛控制N2 = H2 = 8:1,钢卷进入退火炉内,将 炉内温度加热至730°C,保温时间为18h,然后闷炉冷却至520°C,冷却速度为15°C/h,换冷却 罩进行风冷至温度为350°C,再换冷却罩进行水冷。
[0096] (11)平整:将退火后的钢卷进行平整工序。
[0097] 实施例4所得的工具钢SKS51的性能见表4
[0098] 表4实施例4的工具钢SKS51的性能
Figure CN105369114BD00072
[0100] 实施例5
[0101] 本实施例生产的为工具钢75Crl的生产方法,其生产步骤为:
[0102] (1)转炉冶炼:采用150t转炉冶炼;
[0103] (2) L F精炼:经转炉冶炼后采用L F精炼,精炼后的钢水主要化学成分为C : 0.72wt· %、Si:0.23wt. %、Mn:0.51wt. %、P:0.013wt. %、S:0.002wt. %、Cr:0.30wt. %,其 余为Fe和不可避免的杂质;
[0104] (3)连铸:经LF精炼后连铸,控制拉坯速度为4. lm/min,钢水过热度为22°C,铸坯液 芯压下为12mm;
[0105] ⑷均热:对铸坯进行均热,铸坯入炉温度为1012°C,控制均热温度为1138°C,均热 时间为24min;
[0106] ⑶热连乳:对均热后的铸坯进行热连乳,控制终乳温度为881°C ;
[0107] ⑶冷却:铸坯热连乳后进行冷却;
[0108] ⑵卷取:铸坯冷却后进行卷取控制卷取温度为562°C,
[0109] ⑶入库缓冷:卷取后进行堆垛缓冷或缓冷罩缓冷;
[0110] (9)酸洗:入库缓冷至室温后进行酸洗,酸洗速度为45m/min,酸槽温度为76°C ;
[0111] (10)退火:酸洗后采用球化退火,炉内气氛控制N2: H2 = 9:1,钢卷进入退火炉内,将 炉内温度加热至738°C,保温时间为2Ih,然后闷炉冷却至500°C,冷却速度为20°C/h,换冷却 罩进行风冷至温度为380°C,再换冷却罩进行水冷。
[0112] (11)平整:将退火后的钢卷进行平整工序。
[0113] 实施例5所得的工具钢75Crl的性能见表5
[0114] 表5实施例5的工具钢75Crl的性能
Figure CN105369114BD00081
[0116] 实施例6
[0117] 本实施例生产的为工具钢SK95的生产方法,其生产步骤为:
[0118] (1)转炉冶炼:采用150t转炉冶炼;
[0119] (2) L F精炼:经转炉冶炼后采用L F精炼,精炼后的钢水主要化学成分为C : 1·05wt·%、Si:0·35wt·%、Mn:0·60wt·%、P:0·0:3wt·%、S:0·OOlwt·%、Cr:0·:IOwt·%, 其余为Fe和不可避免的杂质;
[0120] (3)连铸:经LF精炼后连铸,控制拉坯速度为4.8m/min,钢水过热度为17°C,铸坯液 芯压下为17mm;
[0121] (4)均热:对铸还进行均热,铸还入炉温度为950°C,控制均热温度为1142°C,均热 时间为17min;
[0122] (5)热连乳:对均热后的铸坯进行热连乳,控制终乳温度为895°C ;
[0123] ⑶冷却:铸坯热连乳后进行冷却;
[0124] ⑵卷取:铸坯冷却后进行卷取控制卷取温度为573°C ;
[0125] ⑶入库缓冷:卷取后进行堆垛缓冷或缓冷罩缓冷;
[0126] (9)酸洗:入库缓冷至室温后进行酸洗,酸洗速度为41m/min,酸槽温度为73°C ;
[0127] (10)退火:酸洗后采用球化退火,炉内气氛控制N2: H2 = 9:1,钢卷进入退火炉内,将 炉内温度加热至747°C,保温时间为22h,然后闷炉冷却至505°C,冷却速度为13°C/h,换冷却 罩进行风冷至温度为350°C,再换冷却罩进行水冷。
[0128] (11)平整:将退火后的钢卷进行平整工序。
[0129] 实施例6所得的工具钢SK95的性能见表6
[0130] 表6实施例6的工具钢SK95的性能
Figure CN105369114BD00091

Claims (4)

1. 一种薄规格酸洗退火工具钢的生产方法,其特征在于,按以下步骤进行: (1) 转炉冶炼:将原料加入炼钢炉进行转炉冶炼; (2) LF精炼:经转炉冶炼后采用LF精炼;LF精炼后钢水主要化学成分为C : 0.7 2~ 1.05wt. %、Si:0.15~0.35wt. %、Μη:0·10~0.60wt. %、P彡0.030wt. %、S彡0.040wt· %、 Cr:0.10~0.40wt. %,其余为Fe和不可避免的杂质; (3) 连铸:经LF精炼后连铸,控制拉坯速度为3.6m/min~5. Om/min,钢水过热度为11~ 29 °C,铸坯液芯压下为12~16mm; ⑷均热:对连铸后的铸坯进行均热,控制铸坯入炉温度为850~1050°C,控制均热温度 为1125~1165°C,均热时间为17~34min; ⑶热连乳:对均热后的铸坯进行热连乳,控制终乳温度为855~895°C ; (6)冷却:铸坯热连乳后进行冷却; ⑵卷取:铸坯冷却后卷取,控制卷取温度为558~632 °C ; ⑶入库缓冷:卷取后进行入库缓冷处理; (9) 酸洗:入库缓冷至室温后进行酸洗,控制酸洗槽的温度与酸洗速度; (10) 退火:酸洗后采用球化退火;球化退火的工艺方法:首先将钢卷置于退火炉内,将 炉内温度加热至710~780°C,保温时间为12~30h,然后闷炉冷却至480~520°C,冷却速度 为13~30°C/h,换冷却罩进行风冷至温度为300~380°C,再换冷却罩进行水冷,退火炉内气 氛控制为N2和H2体积比为8:2~9:1; (11) 平整:将退火后的钢卷进行平整工序。
2. 根据权利要求1所述一种薄规格酸洗退火工具钢的生产方法,其特征在于:所述步骤 (3)中拉还速度为4.6m/min~5.0m/min。
3. 根据权利要求1所述一种薄规格酸洗退火工具钢的生产方法,其特征在于:所述步骤 (8)中入库缓冷处理为堆垛缓冷或缓冷罩缓冷。
4. 根据权利要求1所述一种薄规格酸洗退火工具钢的生产方法,其特征在于:所述步骤 ⑶中酸洗槽中温度控制在70~80°C,酸洗速度为30~80m/min。
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