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
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
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。
目前工具钢热轧钢带的生产以窄带或传统热连轧生产为主，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，而传统热连轧产品脱碳较严重，耐疲劳性能较差，且产品厚度较厚，一般为2.0mm以上，下游用户在制造过程中要进行多道次的退火及冷轧，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1.0～2.5mm，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
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。
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：
(1)转炉冶炼：采用150t转炉冶炼；
(2)LF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.％、Mn:0.10～0.60wt.％、P≤0.030wt.％、S≤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～5.0m/min，钢水过热度为11～29℃，铸坯液芯压下为10～19mm；
(4)均热:对连铸后的铸坯进行均热，铸坯入炉温度为850～1050℃，控制均热温度为1125～1165℃，均热时间为17～34min；
(5)热连轧:对均热后的铸坯进行热连轧，控制终轧温度为855～895℃；
(6)冷却：铸坯热连轧后进行冷却；
(7)卷取：铸坯冷却后进行卷取，控制卷取温度为558～632℃；
(8)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；
(9)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℃；
(10)退火:酸洗后采用球化退火，退火炉的气氛控制为N2和H2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℃，保温时间为12～30h，然后闷炉冷却至480～520℃，冷却速度为13～30℃/h，换冷却罩进行风冷至温度为300～380℃，再换冷却罩进行水冷。
(11)平整：将退火后的钢卷进行平整工序。
优选地，所述连铸工序的拉坯速度为4.6m/min～5.0m/min，钢水过热度为14～24℃，铸坯液芯压下为12～16mm。
优选地，所述均热工序的铸坯入炉温度为950～1050℃，均热温度为1125～1145℃，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℃～1050℃。
优选地，所述热连轧工序的终轧温度为855～881℃。更优选地，所述热连轧工序的终轧温度为855～869℃。
优选地，所述卷取工序的卷取温度为558～600℃。更优选地，所述卷取工序的卷取温度为558～580℃。
优选地，所述入库缓冷工序的钢卷缓冷方式为堆垛缓冷。
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。
优选地，所述退火工序的退火炉内气氛控制为N2和H2体积比为9:1，炉内加热温度为730～760℃，保温时间为18～24h，闷炉冷却速度小于20℃/h，更优选地，所述退火工序的闷炉冷却速度小于15℃/h。
本发明取得的有益效果是：
(1)本发明结合薄板坯连铸连轧、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、可直接轧制的冷轧原料，缩短后续制造工序，减少生产成本，提高生产效率和盈利能力。
(2)本发明控制钢水低过热度11～29℃和高拉坯速度3.6m/min～5m/min，确保入炉温度在850℃以上，均热17～34min，可保证铸坯温度达到目标温度1125～1165℃，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％。
(3)本发明通过控制低温终轧，终轧温度为855～895℃，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℃，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轧过程中进行变形，并提高单道次压下率，减少冷轧道次。
(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℃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轧过程中造成氧化铁皮压入、麻点等缺陷，无法制备高品质冷轧工具钢。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。
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，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
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；
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；
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；
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；
图5是本发明实施例5所生产的酸洗退火工具钢75Cr1的显微组织图；
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
实施例1
本实施例生产的为工具钢SK95，其生产步骤为：
(1)转炉冶炼：采用150t转炉冶炼；
(2)LF精炼：经转炉冶炼后采用LF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；
(3)连铸:经LF精炼后连铸，控制拉坯速度为5.0m/min，钢水过热度为11℃，铸坯液芯压下为10mm；
(4)均热:对铸坯进行均热，铸坯入炉温度为1050℃，控制均热温度为1150℃，均热时间为30min；
(5)热连轧:对均热后的铸坯进行热连轧，控制终轧温度为880℃；
(6)冷却：铸坯热连轧后进行冷却；
(7)卷取：铸坯冷却后进行卷取，控制卷取温度为632℃；
(8)入库缓冷:钢卷卷取后进行堆垛缓冷或缓冷罩缓冷；
(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℃；
(10)退火:酸洗后采用球化退火，退火炉内气氛控制为N2和H2体积比为8：2，钢卷进入退火炉内，将炉内温度加热至780℃，保温时间为30h，然后闷炉冷却至480℃，冷却速度为30℃/h，换冷却罩进行风冷至温度为350℃，再换冷却罩进行水冷。
(11)平整：将退火后的钢卷进行平整工序。
实施例1所得的工具钢SK95的性能见表1
表1实施例1的工具钢SK95的性能
实施例2
本实施例生产的为工具钢SK85的生产方法，其生产步骤为：
(1)转炉冶炼：采用150t转炉冶炼；
(2)LF精炼：经转炉冶炼后采用LF精炼，精炼后的钢水主要化学成分为C：0.85wt.％、Si:0.30wt.％、Mn:0.40wt.％、P：0.018wt.％、S：0.04wt.％、Cr: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，钢水过热度为29℃，铸坯液芯压下为19mm；
(4)均热:对铸坯进行均热，铸坯入炉温度为850℃，制均热温度为1165℃，均热时间为34min；
(5)热连轧:对均热后的铸坯进行热连轧，控制终轧温度为855℃；
(6)冷却：铸坯热连轧后进行冷却；
(7)卷取：铸坯冷却后进行卷取，控制卷取温度为558℃；
(8)入库缓冷:钢卷卷取后进行堆垛缓冷或缓冷罩缓冷；
(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℃；
(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℃，保温时间为12h，然后闷炉冷却至500℃，冷却速度为15℃/h，换冷却罩进行风冷至温度为300℃，再换冷却罩进行水冷。
(11)平整：将退火后的钢卷进行平整工序。
实施例2所得的工具钢SK85的性能见表2
表2实施例2的工具钢SK85的性能
实施例3
本实施例生产的为工具钢C75S的生产方法，其生产步骤为：
(1)转炉冶炼：采用150t转炉冶炼；
(2)LF精炼：经转炉冶炼后采用LF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；
(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℃，铸坯液芯压下为16mm；
(4)均热:对铸坯进行均热，铸坯入炉温度为1000℃，控制均热温度为1125℃，均热时间为29min；
(5)热连轧:对均热后的铸坯进行热连轧，控制终轧温度为869℃；
(6)冷却：铸坯热连轧后进行冷却；
(7)卷取：铸坯冷却后进行卷取，控制卷取温度为580℃；
(8)入库缓冷:钢卷卷取后进行堆垛缓冷或缓冷罩缓冷；
(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℃；
(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℃，保温时间为24h，然后闷炉冷却至515℃，冷却速度为19℃/h，换冷却罩进行风冷至温度为320℃，再换冷却罩进行水冷。
(11)平整：将退火后的钢卷进行平整工序。
实施例3所得的工具钢C75S的性能见表3
表3实施例3的工具钢C75S的性能
实施例4
本实施例生产的为工具钢SKS51的生产方法，其生产步骤为：
(1)转炉冶炼：采用150t转炉冶炼；
(2)LF精炼：经转炉冶炼后采用LF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；
(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℃，铸坯液芯压下为15mm；
(4)均热:对铸坯进行均热，铸坯入炉温度为1050℃，控制均热温度为1145℃，均热时间为21min；
(5)热连轧:对均热后的铸坯进行热连轧，控制终轧温度为855℃；
(6)冷却：铸坯热连轧后进行冷却；
(7)卷取：铸坯冷却后进行卷取，控制卷取温度为600℃；
(8)入库缓冷:卷取后采用堆垛缓冷或缓冷罩缓冷；
(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℃；
(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℃，保温时间为18h，然后闷炉冷却至520℃，冷却速度为15℃/h，换冷却罩进行风冷至温度为350℃，再换冷却罩进行水冷。
(11)平整：将退火后的钢卷进行平整工序。
实施例4所得的工具钢SKS51的性能见表4
表4实施例4的工具钢SKS51的性能
实施例5
本实施例生产的为工具钢75Cr1的生产方法，其生产步骤为：
(1)转炉冶炼：采用150t转炉冶炼；
(2)LF精炼：经转炉冶炼后采用LF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；
(3)连铸:经LF精炼后连铸，控制拉坯速度为4.1m/min，钢水过热度为22℃，铸坯液芯压下为12mm；
(4)均热:对铸坯进行均热，铸坯入炉温度为1012℃,控制均热温度为1138℃，均热时间为24min；
(5)热连轧:对均热后的铸坯进行热连轧，控制终轧温度为881℃；
(6)冷却：铸坯热连轧后进行冷却；
(7)卷取：铸坯冷却后进行卷取控制卷取温度为562℃，
(8)入库缓冷:卷取后进行堆垛缓冷或缓冷罩缓冷；
(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℃；
(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℃，保温时间为21h，然后闷炉冷却至500℃，冷却速度为20℃/h，换冷却罩进行风冷至温度为380℃，再换冷却罩进行水冷。
(11)平整：将退火后的钢卷进行平整工序。
实施例5所得的工具钢75Cr1的性能见表5
表5实施例5的工具钢75Cr1的性能
实施例6
本实施例生产的为工具钢SK95的生产方法，其生产步骤为：
(1)转炉冶炼：采用150t转炉冶炼；
(2)LF精炼：经转炉冶炼后采用LF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：0.001wt.％、Cr:0.:10wt.％，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4.8m/min，钢水过热度为17℃，铸坯液芯压下为17mm；
(4)均热:对铸坯进行均热,铸坯入炉温度为950℃，控制均热温度为1142℃，均热时间为17min；
(5)热连轧:对均热后的铸坯进行热连轧，控制终轧温度为895℃；
(6)冷却：铸坯热连轧后进行冷却；
(7)卷取：铸坯冷却后进行卷取控制卷取温度为573℃；
(8)入库缓冷:卷取后进行堆垛缓冷或缓冷罩缓冷；
(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℃；
(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℃，保温时间为22h，然后闷炉冷却至505℃，冷却速度为13℃/h，换冷却罩进行风冷至温度为350℃，再换冷却罩进行水冷。
(11)平整：将退火后的钢卷进行平整工序。
实施例6所得的工具钢SK95的性能见表6
表6实施例6的工具钢SK95的性能

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：0.72～1.05wt.％、Si:0.15～0.35wt.％、Mn:0.10～0.60wt.％、P≤0.030wt.％、S≤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～5.0m/min，钢水过热度为11～29℃，铸坯液芯压下为12～16mm；
(4)均热:对连铸后的铸坯进行均热，控制铸坯入炉温度为850～1050℃，控制均热温度为1125～1165℃，均热时间为17～34min；
(5)热连轧:对均热后的铸坯进行热连轧，控制终轧温度为855～895℃；
(6)冷却：铸坯热连轧后进行冷却；
(7)卷取:铸坯冷却后卷取，控制卷取温度为558～632℃；
(8)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℃，保温时间为12～30h，然后闷炉冷却至480～520℃，冷却速度为13～30℃/h，换冷却罩进行风冷至温度为300～380℃，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)中拉坯速度为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(9)中酸洗槽中温度控制在70～80℃，酸洗速度为30～80m/min。
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