一种高品质工具钢热处理钢带及其生产方法和应用
技术领域
本发明属于钢铁制造技术领域,尤其涉及一种高品质工具钢热处理钢带及其生产方法和应用。
背景技术
目前对于刀具、锯片等五金工具的生产,通常采用的工艺流程为先加工成单件的刀具、锯片坯料,然后在油淬线或盐浴淬火线进行热处理,生产出工具件半成品。上述工艺存在生产成本较高,生产周期较长的问题;例如,锯片厂家首先采用钢板下料成圆盘,然后再进行淬火,淬火后需要数十小时的重压校平,校平后进行数十小时的回火热处理,回火之后再进行数十小时的重压校平,校平后进行表面磨削;此工艺中热处理的成本占据最终工具成本的30~40%,甚至更高。从下料至半成品的生产周期为2~5天。
且由于奥氏体化加热炉的炉容大,导致密闭性不高,甚至部分淬火工艺采用高温时暴露于空气中喷油压淬,上述工艺步骤使得钢板表面氧化较严重,后续需要加大半成品的磨削深度;另外,因上述工艺流程中的淬火介质为机械油,其最大冷却能力大多在100℃/s以下,容易出现淬火变形的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高品质工具钢热处理钢带及其生产方法和应用,所述高品质工具钢热处理钢带的力学性能均匀,表面无明显氧化物、无脱碳层和晶界氧化层,生产周期短,生产成本低。
为实现上述目的,本发明一方面提供了高品质工具钢热处理钢带的生产方法,包括以下步骤:以冷轧工具钢钢带为原料,在奥氏体化加热炉中加热,然后经盐浴淬火、热平整、回火、冷却、矫直、卷取后,得到高品质工具钢热处理钢带。
优选地,所述在奥氏体化加热炉中加热的加热温度为900~1200℃。
优选地,所述盐浴淬火的步骤具体为:所述冷轧工具钢钢带经盐浴池后,过冷至熔盐温度,盐浴池的温度为240~400℃。
优选地,所述的淬火介质为空气。
优选地,所述热平整的温度为400~500℃。
优选地,所述回火的步骤具体为:所述冷轧工具钢钢带进入回火炉回火,回火温度200~650℃。
优选地,所述冷轧工具钢钢带的移动速率为0.5~3m/min。
本发明另一方面提供了一种高品质工具钢热处理钢带,所述高品质工具钢热处理钢带由上述生产方法生产获得。
优选地,所述高品质工具钢热处理钢带厚度为0.1~3.0mm,宽度为10~550mm。
本发明又一方面提供了所述的高品质工具钢热处理钢带应用于刀具或锯片上。
本发明实施例采用连续式盐浴淬火—回火线进行生产,所述连续式盐浴淬火—回火线包括在奥氏体化加热炉中加热、盐浴淬火、热平整、回火、冷却、矫直、卷取的生产工艺,所述冷轧工具钢钢带经连续式盐浴淬火—回火线进行生产,在盐浴淬火过程中,所述冷轧工具钢钢带在在珠光体相变区冷却速率大,便于形成理想的贝氏体或马氏体组织,同时工件在淬火时各部位十分均匀,使得产品的力学性能均匀。
本发明实施例通过控制上述生产方法中工艺参数,能够有效控制最终所述高品质工具钢热处理钢带的力学性能。
本发明实施例所述高品质工具钢热处理钢带表面无明显氧化物、无脱碳层和晶界氧化层,在加工工具时磨削深度可控制在50μm以内;所述高品质工具钢热处理钢带的晶粒尺寸非常细小,马氏体板条束的长度可稳定控制在10μm以下,甚至可生产出隐晶回火马氏体产品;所述高品质工具钢热处理钢带力学性能优良,稳定性高,强度、韧性和塑性高,窄带钢卷整卷的强度波动在50MPa以内。
且本发明实施例所述高品质工具钢热处理钢带的平直度高:宽度方向的不平度可控制在0.5‰以下,纵向不平度可控制在0.1mm/m,高平直度的带钢产品在工具厂家直接下料后不需要经过长时间的校平,节省了生产周期和生产成本。
相比于现有工艺,本发明实施例直接采用上述生产方法制备得到的高品质工具钢热处理钢带,进行下料,不需要再进行热处理,生产成本大大降低,生产成本每吨降低1000~2000元/t;对于一个中型工具厂,按照每年钢材原材料用量5000吨计算,年成本降低总额为500~1000万元。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的所述高品质工具钢热处理钢带的金相显微镜图。
图2为实施例2提供的所述高品质工具钢热处理钢带的金相显微镜图。
图3为实施例3提供的所述高品质工具钢热处理钢带的金相显微镜图。
图4为本发明实施例所提供的工艺流程图。
其中,1—开卷机;2—焊机;3—夹送辊;4—活套;5—奥氏体化加热炉;6—盐浴池;7—风冷设备;8—热矫平;9—回火炉;10—快速风冷设备;11—S辊;12—卷取机;100—冷轧工具钢钢带。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一方面本发明实施例提供了一种高品质工具钢热处理钢带的生产方法,包括以下步骤:
以冷轧工具钢钢带100为原料,在奥氏体化加热炉5中加热,然后经盐浴淬火、热平整、回火、冷却、矫直、卷取后,得到高品质工具钢热处理钢带。
结合图4,本发明实施例以冷轧工具钢钢带100为原料,依次通过开卷机1、焊机2、夹送辊3、活套4,在奥氏体化加热炉5中加热,然后经盐浴池6进行盐浴淬火、风冷设备7风冷、热矫平8热平整、回火炉9中回火,进入快速冷风设备10中冷却、经S辊11中进行矫直、卷取机12中卷取后,得到高品质工具钢热处理钢带。
本发明实施例采用连续式盐浴淬火—回火线进行生产,所述连续式盐浴淬火—回火线包括在奥氏体化加热炉5中加热、盐浴淬火、热平整、回火、冷却、矫直、卷取的生产工艺,所述冷轧工具钢钢带100经连续式盐浴淬火—回火线进行生产,在盐浴淬火过程中,所述冷轧工具钢钢带100在在珠光体相变区冷却速率大,便于形成理想的贝氏体或马氏体组织,同时工件在淬火时各部位十分均匀,使得产品的力学性能均匀。
具体地,上述生产方法的工艺参数为:
所述在奥氏体化加热炉5中加热的加热温度为900~1200℃。
所述盐浴淬火的步骤具体为:所述冷轧工具钢钢带100经盐浴池6后,过冷至熔盐温度,盐浴池6的温度为240~400℃。所述冷轧工具钢钢带100迅速过冷到200~400℃之间的一个恒温亚稳奥氏体温度点,可以最大限度地降低后续空气中分级淬火的应力,减少表面氧化,形成尺寸非常细小的马氏体板条束,显著改善产品的力学性能。
所述的淬火介质为空气。
所述热平整的温度为400~500℃。
所述回火的步骤具体为:所述冷轧工具钢钢带100进入回火炉9回火,回火温度200~650℃。
所述冷却的步骤可以为吹风冷却。
所述冷轧工具钢钢带100的移动速率为0.5~3m/min。
本发明实施例通过控制上述生产方法中工艺参数,能够有效控制最终所述高品质工具钢热处理钢带的力学性能。
本发明实施例所述高品质工具钢热处理钢带表面无明显氧化物、无脱碳层和晶界氧化层,在加工工具时磨削深度可控制在50μm以内;所述高品质工具钢热处理钢带的晶粒尺寸非常细小,马氏体板条束的长度可稳定控制在10μm以下,甚至可生产出隐晶回火马氏体产品;所述高品质工具钢热处理钢带力学性能优良,稳定性高,强度、韧性和塑性高,窄带钢卷整卷的强度波动在50MPa以内。
且本发明实施例所述高品质工具钢热处理钢带的平直度高:宽度方向的不平度可控制在0.5‰以下,纵向不平度可控制在0.1mm/m,高平直度的带钢产品在工具厂家直接下料后不需要经过长时间的校平,节省了生产周期和生产成本。
另一方面,本发明实施例提供了一种高品质工具钢热处理钢带,所述高品质工具钢热处理钢带由所上述生产方法生产获得。
优选地,所述高品质工具钢热处理钢带厚度为0.1~3.0mm,宽度为10~550mm。方便五金工具的生产。
所述高品质工具钢热处理钢带的化学成分及质量百分数为:C 0.6%~1.5%、Si0.05%~0.50%、Mn 0.3%~1.5%、P≤0.025%、S≤0.005%,可根据生产需要添加适量的Mo、Ni、Cr、V、N、Nb、Al、Ca,余量为Fe和不可避免的杂质。
又一方面,本发明实施例提供了上述高品质工具钢热处理钢带应用于在刀具或锯片上。
相比于现有工艺,本发明实施例直接采用上述生产方法制备得到的高品质工具钢热处理钢带,进行下料,不需要再进行热处理,生产成本大大降低,生产成本每吨降低1000~2000元/t;对于一个中型工具厂,按照每年钢材原材料用量5000吨计算,年成本降低总额为500~1000万元。
本发明实施例从进行下料至半成品的生产周期为数小时,相比于现有工艺中的生产周期2~5天,生产周期显著缩短。
以下通过具体实施例来对本发明作进一步说明:
实施例1
以75Cr1冷轧工具钢钢带为原材料,装入开卷机,与引带焊接结合,穿带进入连续式盐浴淬火—回火线,75Cr1冷轧工具钢钢带的移动速率为1.0m/min。奥氏体化加热炉温度940℃,盐浴池温度280℃,75Cr1冷轧工具钢钢带出盐浴池后,吹风冷却至20~35℃。75Cr1冷轧工具钢钢带在450℃时进行热平整,然后进入回火炉进行回火,回火温度为500℃,回火后空冷至20~35℃,在S辊上缠绕矫直,然后收卷,得到高品质工具钢热处理钢带。
所述高品质工具钢热处理钢带的规格为厚度1.5mm×宽度500mm,化学成分及其质量百分含量为:C 0.772%、Si 0.235%、Mn 0.755%、P 0.014%、S 0.0037%、Alt0.0203%、Ca 0.0014%,其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例2
以SK4冷轧工具钢钢带为原材料,装入开卷机,与引带焊接结合,穿带进入连续式盐浴淬火—回火线,所述SK4冷轧工具钢钢带的移动速率为1.4m/min。奥氏体化加热炉温度910℃,盐浴池温度290℃,75Cr1冷轧工具钢钢带出盐浴池后,吹风冷却至20~35℃。所述SK4冷轧工具钢钢带在450℃时进行热平整,然后进入回火炉进行回火,回火温度为480℃,回火后空冷至20~35℃,在S辊上缠绕矫直,然后收卷,得到高品质工具钢热处理钢带。
所述高品质工具钢热处理钢带的规格为厚度1.0mm×宽度300mm,化学成分及其质量百分含量为:C 0.963%、Si 0.187%、Mn 0.357%、Cr 0.142%、P 0.012%、S 0.0034%、Alt 0.011%、Ca 0.0009%,其余为Fe和不可避免的杂质。
实施例3
以T8冷轧工具钢钢带为原材料,装入开卷机,与引带焊接结合,穿带进入连续式盐浴淬火—回火线,所述T8冷轧工具钢钢带的移动速率为0.8m/min。奥氏体化加热炉温度940℃,盐浴池温度280℃,75Cr1冷轧工具钢钢带出盐浴池后,吹风冷却至20~35℃。所述T8冷轧工具钢钢带在450℃时进行热平整,然后进入回火炉进行回火,回火温度为480℃,回火后空冷至20~35℃,在S辊上缠绕矫直,然后收卷,得到高品质工具钢热处理钢带。
所述高品质工具钢热处理钢带的规格为厚度3.0mm×宽度400mm,化学成分及其质量百分含量为:C 0.805%、Si 0.188%、Mn 0.358%、P 0.011%、S 0.0026%、Alt0.009%、Ca 0.0012%,其余为Fe和不可避免的杂质。
与现有工艺中单件油淬或盐浴淬火工艺相比,本发明实施例所述高品质工具钢热处理钢带与现有工艺中生产的钢带的主要差距体现在晶粒尺寸、延伸率与表面质量方面,现有工艺马氏体板条束平均长度5~15μm,延伸率在5~9%,表面氧化物较多、较粗糙。
如图1所述,实施例1所述高品质工具钢热处理钢带的显微组织为超细型回火屈氏体,另含少量的碳化物和残余奥氏体,马氏体板条束平均长度8μm以下;横向不平度80μm;带钢表面色泽均匀,光滑细腻,无氧化色;屈服强度1315MPa,抗拉强度1460MPa,比例延伸率10.5%,表面硬度HRC43±0.5。
如图2所示,实施例2所述高品质工具钢热处理钢带的显微组织为超细型回火屈氏体,另含少量的碳化物和残余奥氏体,马氏体板条束平均长度5μm以下;横向不平度50μm;带钢表面色泽均匀,光滑细腻,无氧化色;屈服强度1260MPa,抗拉强度1385MPa,比例延伸率12.0%,表面硬度HRC41.5±0.5。
如图3所示,实施例3所述高品质工具钢热处理钢带的显微组织为超细型回火屈氏体,另含少量的碳化物和残余奥氏体,马氏体板条束平均长度5μm以下;横向不平度60μm;带钢表面色泽均匀,光滑细腻,无氧化色;屈服强度1268MPa,抗拉强度1375MPa,比例延伸率9.0%,表面硬度HRC41±0.5。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。