CN106319368B - 一种经济型薄链板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种经济型薄链板，该钢板的成分按重量百分比计如下：C：0.30％～0.50％，Si：0.1％～0.40％，Mn：0.5.0％～1.0％，Cr：0.1％～0.5％,Cu:≤0.30％，Al:≤0.050％，杂质元素P≤0.035％和S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质；制造方法：铸坯处理：加热炉内加热段为弱氧化性气氛，均热段为还原性气氛；轧制：开轧温度1050℃～1150℃，精轧开轧温度1050℃～1100℃，终轧温度控制在900℃～980℃；冷却：冷却采用超快冷却，卷取后堆垛缓冷；冲压成型及热处理：冲成链板后，油淬淬火及回火处理。采用本发明成分和制造方法，链板冲压成材率高达95％以上，热处理后硬度达40HRC以上，降低后续链条企业的生产成本。

Description

一种经济型薄链板及其制造方法

技术领域

本发明属于热轧带钢领域，尤其涉及一种链板用钢及其制造方法。

背景技术

目前，我国8mm厚度以下的链板用钢多采用40Mn、45Mn钢板加工生产而成，厚度2.0mm以下的链板均采用冷轧退火板加工生产，冷轧板表面硬度在85HRB－90HRB，以保证钢板表面质量，提高冲压性能。冷轧退火钢板与热轧板相比，成本高，一般高500－1000元。而薄规格热轧板直接加工链板，存在热轧板表面硬度偏高，表面质量不好的问题，并且加工过程易生锈，冲压加工成材率低，脱碳层较厚，影响热处理后表面硬度等问题。

《一种圆环链条用钢及其制造方法》(CN102653834A)介绍的是用型材加工环形链条，链条用钢碳含量低，常规热处理工艺不能满足链板硬度要求。

“CN 2206868Y链条外链板”是实用新型专利，介绍的是链条链板形状上的改善，未提及材质。

《自行车链条用18MnZL热轧带钢的研制》，《赛车链条用钢化学成分设计》，《武钢冷轧链条用钢的开发与应用》等论文介绍的均为冷轧钢板用钢。

《50CrVA钢齿形链链板的热处理工艺试验》50CrVA用于制造硬度要求较高的齿形链条，不适于加工普通薄规格链板。

《16Mn钢链板断裂分析》介绍的16Mn链条钢碳含量低，要经过渗碳处理才能满足硬度要求，工艺复杂。

上述文献及发明提及的钢种均不适于用热轧板直接加工制造薄规格链板。因此，本项目发明了一种适于直接加工制造摩托车、自行车等要求轻量化的1.2mm～2.0mm薄规格链板的热轧带钢及其制造方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种1.2mm～2.0mm薄规格链板及其制造方法，降低生产成本。

一种经济型薄链板，其特征在于，该链板的成分按重量百分比计如下：C：0.30％～0.50％，Si：0.1％～0.40％，Mn：0.5.0％～1.0％，Cr：0.1％～0.5％,Cu:≤0.30％，Al:≤0.050％，杂质元素P≤0.035％和S≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。

以下详细阐述本发明的结构用钢各合金成分作用机理：

C：C是钢中主要的固溶强化元素。C含量若低于0.30％，则很难保证链板热处理后的硬度，另一方面C含量若高于0.50％，则恶化钢的韧塑性。因此，C含量要控制在0.30％～0.50％。

Mn：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，是保证钢的强度和韧性的必要元素。锰和铁形成固溶体，能提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。Mn与S结合形成MnS，避免晶界处形成FeS而导致的热裂纹影响链板用钢的性能。同时Mn也是良好的脱氧剂并增加淬透性。中低碳钢中Mn含量低，不能满足热处理后高强硬性的要求，Mn含量过高易形成成分偏析，影响热处理后硬度均匀性，且增加生产成本，因此，综合考虑成本及性能要求等因素，Mn含量应该控制在0.5％～1.0％。

Si：Si是钢中常见元素之一，在炼钢过程中用作还原剂和脱氧剂，固溶形态的Si能提高屈服强度和韧脆转变温度，但若超过含量上限将降低韧性和焊接性能。因此0.1％～0.40％的Si保留在钢中是必要的。

Cr：Cr能显著提高钢的淬透性,可以细化珠光体片间距，从而细化组织。铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。Cr可以提高碳扩散的激活能，减轻钢的脱碳倾向，与Si相比，Cr更不易促进脱碳，因此，在钢中加入适量的Cr,细化表层组织，降低脱碳层深度，提高钢板表面强硬性。Cr在一定程度上还可以与Cu等元素共同作用改善钢的抗大气腐蚀性能。Cr含量低，热处理后硬度不足，Cr含量过高，增加合金成本。因此，本发明控制Cr含量0.1～0.5％范围内。

Cu:Cu在钢中的突出作用是改善普钢的抗大气腐蚀性能，同时，加入铜还能提高钢的强度和屈服比，冲压时不变形。耐候钢中Cu常与P配合使用，Cu和P均能浓缩在锈层中，使其致密稳定，并能抑制铁锈的扩展。当[Cu]较低(约0.01％)时，加入0.06～0.10％P后，钢的耐候性提高2倍多。当[Cu]较高时(0.4％左右)，加入0.10％P，耐候性只提高20-40％，说明P与Cu存在极其复杂的关系。为保证冲压性能，本发明中的P含量不易过高，因此，只加入少量Cu。

Al：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力，提高钢板表面质量。铝过高，易形成氧化物夹杂，影响链板疲劳性能。因此，控制Al含量≤0.050％。

P：磷是非碳化物形成元素,它在钢中的存在形式主要是溶于铁素体中。一般认为，磷在钢中是有害元素，它降低钢的冲击韧性,提高钢的脆化温度,恶化钢的焊接性能。但对于耐候钢而言，磷则是一种有用元素，耐候钢中的磷含量处于0.04～0.15％之间，P和Cu同时加入钢中，使内锈层分带明显，更有利于提高钢的耐蚀性。Cu、P的复合作用更易使锈层中形成非晶态的Fe3O4，因Cu和PO43-离子共同阻止Fe3O4的结晶成长。但P含量高会影响链板冲压性，因此，控制P≤0.035％

S：P和S都是钢中不可避免的有害杂质，它们的存在会严重恶化钢的韧性，因此要采取措施使钢中的P和S含量尽可能降低。根据本发明，最高S含量限制在0.010％。

上述成分设计采用中C含量，钢板韧塑性和强硬性匹配较好，热轧板冲压性能较好。通过添加Mn和Cr元素，提高钢板淬透性和淬硬性，减轻钢板表面脱碳，同时加入微量Al和Cu，即细化晶粒，保证钢板表面质量，提高热轧板冲压性能，又可以提高耐蚀性。

一种的经济型薄链板的制造方法，包括冶炼、连铸、铸坯处理工艺、连轧、冷却、冲压成型、热处理，

(1)冶炼：冶炼过程中要求精炼采用LF炉处理，要求LF静吹氩时间大于8分钟；以便非金属夹杂物充分上浮充分，保证钢水质量，提高成本链板的疲劳性能。

(2)为使钢板表面晶粒细小，降低表面脱碳层深度，铸坯轧制钢板时要保证有足够的压缩比，因此，连铸板坯厚150mm～250mm；

(3)铸坯处理：铸坯不下线，连铸后直接进加热炉加热，要求铸坯装炉温度大于720℃，该钢AC3相变点为720℃左右，采用铸坯温度大于720℃的热送热装生产工艺，一方面可以避免加热前铸坯表面形成铁素体组织，增加脱碳倾向，另一方面，采用热送热装的生产工艺减少铸坯在加热炉内停留时间，降低铸坯在加热炉内脱碳倾向，也可以减小钢轨表面脱碳深度。加热炉内加热段为弱氧化性气氛，均热段为还原性气氛，有助于降低铸坯表面脱碳。铸坯在炉内停留时间过长，温度过高会增加铸坯脱碳倾向，因此，加热段炉温1150℃～1220℃，空气系数为1.0～1.20；均热段炉温1100℃～1200℃，空气系数为0.80～1.00；铸坯在炉内停留总时间1.5～3小时，铸坯出炉温度1100℃～1150℃；

(4)轧制：精、粗轧均采用高压水除鳞，高压水工作压力大于150MPa,保证成品钢板表面质量；开轧温度1050℃～1150℃，精轧开轧温度1050℃～1100℃,终轧温度控制在900℃～980℃；精粗轧之间采用热卷箱，保证中间坯通卷温度，以保证热轧薄带钢的通卷性能均匀；

(5)冷却：冷却采用超快冷却工艺，带钢出精轧机后立即进入超快速冷却装置，以50℃/S～100℃/S的冷速瞬间冷却到620℃～720℃进行卷取，钢板卷取后立即堆垛缓慢冷却，缓冷时间大于72小时以上，以减少钢板组织应力,提高韧塑性，缓冷时间大于72小时以上；

(6)冲压成型及热处理：上述热轧带钢按要求冲成链板后，加热炉加热、保温，然后立即入冷却油进行油淬淬火；淬火后再直接入炉进行回火处理；所述油淬工艺为加热炉内温度为830℃～900℃，保温时间为30～60分钟，入油时间为3～20分钟，出油温度≤200℃，油温≤80℃，所述回火处理工艺为回火炉温度为300℃～450℃，保温时间为2～6小时。

通过转炉冶炼、LF炉精炼，控制LF炉静吹氩时间大于8分钟，以便非金属夹杂物充分上浮充分，保证钢水中较少的夹杂物含量，提高成本链条的疲劳性能。

采用板坯大压缩比，连铸连轧的生产工艺，及控制板坯加热工艺，减小了钢板的脱碳层深度，保证钢板热处理后表面硬度。该钢AC3相变点为720℃左右，采用铸坯温度大于720℃的热送热装生产工艺，一方面可以避免加热前铸坯表面形成铁素体组织，增加脱碳倾向，另一方面，采用热送热装的生产工艺减少铸坯在加热炉内停留时间，降低铸坯在加热炉内脱碳倾向，也可以减小钢轨表面脱碳深度。

由于成品钢板规格薄，轧制过程中温降大，特别是钢卷头尾部温降快，会导致钢卷头、中、尾部性能差异很大。因此，通过使用热卷箱，保证钢卷轧制过程通卷温度均匀，提高了热轧薄带钢的通卷性能均匀性。该钢轧制变形过程中的铁素体析出温度约为720℃，采用超快冷技术将钢板快速冷却相变温度以下，保证组织均匀细小，而且由于钢板较薄，为避免低温卷取应力过大，造成钢卷碎裂，卷取温度不能低于620℃，因此卷取温度为650℃～720℃。

由于薄钢板压缩比大，热轧后表面硬度较高，为减少钢板组织应力，避免冷却过程中钢板开裂，降低表面硬度，提高钢板韧塑性，钢板卷取后采用堆垛缓冷方式冷却。

本发明的有益效果在于：采用本发明成分和生产工艺生产的经济型薄链板，热轧板硬度为85-90HRC,表面光洁，钢板表面脱层深度≤0.03mm，冲压成型后链板冲压成材率高达95％以上，热处理后硬度达40HRC以上，疲劳、冲击等性能也均满足使用要求，热处理实现了用热轧薄带钢代替冷轧钢板制作链板，降低了后续链条企业的生产成本。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行冶炼、连铸、铸坯处理工艺、连轧、冷却、冲压成型、热处理。本发明实施例钢的化学成分见表1。本发明实施例钢的主要工艺参数见表2。本发明实施例与对比例热处理工艺及性能见表3。

表1本发明实施例钢的化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cr	Cu	Al
									1	0.30	0.25	0.91	0.015	0.005	0.47	0.25	0.021
2	0.33	0.37	0.52	0.024	0.009	0.24	0.22	0.022
									3	0.32	0.05	0.81	0.008	0.002	0.18	0.11	0.015
4	0.37	0.16	0.75	0.030	0.008	0.45	0.08	0.049
									5	0.38	0.30	0.60	0.018	0.004	0.27	0.25	0.005
6	0.40	0.15	0.95	0.014	0.003	0.21	0.12	0.047
									7	0.41	0.16	0.88	0.013	0.008	0.29	0.17	0.035
8	0.43	0.27	0.82	0.034	0.004	0.42	0.29	0.027
									9	0.48	0.05	0.79	0.016	0.007	0.36	0.15	0.010
10	0.47	0.16	0.65	0.010	0.01	0.25	0.23	0.036
									11	0.50	0.30	0.87	0.008	0.007	0.37	0.15	0.006
12	0.44	0.26	0.82	0.018	0.006	0.21	0.16	0.037

表3本发明实施例与对比例热处理工艺及性能

备注：热轧45Mn和冷轧45Mn链板性能为对比例。

Claims (1)

1.一种经济型薄链板，其特征在于，该链板的成分按重量百分比计如下：C：0.30％～0.50％，Si：0.1％～0.40％，Mn：0.50％～1.0％，Cr：0.1％～0.5％,Cu:≤0.30％，Al:≤0.050％，杂质元素P≤0.035％和S≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述经济型薄链板的制造方法，包括冶炼、连铸、铸坯处理工艺、连轧、冷却、冲压成型、热处理，

(1)冶炼：冶炼过程中要求精炼采用LF炉处理，要求LF静吹氩时间大于8分钟；

(2)连铸板坯厚150mm～250mm；

(3)铸坯处理：铸坯不下线，连铸后直接进加热炉加热，要求铸坯装炉温度大于720℃，加热炉内加热段为弱氧化性气氛，均热段为还原性气氛，加热段炉温1150℃～1220℃，空气系数为1.0～1.20；均热段炉温1100℃～1200℃，空气系数为0.80～1.00；铸坯在炉内停留总时间1.5～3小时，铸坯出炉温度1100℃～1150℃；

(4)轧制：精、粗轧均采用高压水除鳞，高压水工作压力大于150MPa,开轧温度1050℃～1150℃，精轧开轧温度1050℃～1100℃,终轧温度控制在900℃～980℃；精粗轧之间采用热卷箱；

(5)冷却：冷却采用超快冷却工艺，带钢出精轧机后立即进入超快速冷却装置，以50℃/s～100℃/s的冷速瞬间冷却到620℃～720℃进行卷取，钢板卷取后立即堆垛缓慢冷却，缓冷时间大于72小时；

(6)冲压成型及热处理：上述热轧带钢按要求冲成链板后，加热炉加热、保温，然后立即入冷却油进行油淬淬火；淬火后再直接入炉进行回火处理；所述油淬工艺为加热炉内温度为830℃～900℃，保温时间为30～60分钟，入油时间为3～20分钟，出油温度≤200℃，油温≤80℃，所述回火处理工艺为回火炉温度为300℃～450℃，保温时间为2～6小时。