CN110387505A - 一种特种刀具专用钢带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特种刀具专用钢带,所述特种刀具专用钢带的化学成分重量百分比为:C:0.40~0.60;Cr:10.0~14.0;Mo:1.5~2.5;Ni:0.6~1.2;V:0.2~0.5;Mn:0.3~0.5;Si:0.4~0.6;N:0.04~0.30;ce:0.03~0.09,la:0.03~0.09 S≤0.005;P≤0.03;余量为Fe。而与之相配合的生产工艺中使用物理方式替换了酸洗除氧化皮的步骤。通过上述方式,本发明能够生产具有合适硬度、韧性和耐磨特性的刀具专用钢带,而且降低了制程中酸性废液的产生,减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及合金钢材领域,特别是涉及一种特种刀具专用钢带及其制备方法。
背景技术
钢是刀具的核心,钢材本身的性质是决定刀具性能的一项重要的决定因素,传统的高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性,以及良好的可加工性,现代仍是应用最广的刀具材料,但其淬火后组织中仍有25%~35%的残余奥氏体,致使高速钢刀具容易产生裂纹和腐蚀。为了改善上述问题,不锈钢成为刀具基材的又一选择,其中常用的的不锈钢刀具配方为:0.26~0.45%碳(C)、12.00~14.00%铬(Cr)、<1.00%硅(Si)、<1.00%锰(Mn)、<0.030%硫(S)和<0.040%磷(P),余为铁(Fe)。按上述配方所得到的不锈钢带钢经热处理后的硬度较低(HRC53-55),如此硬度指标还逊色于碳钢刀片。由于硬度值低,因而耐磨效果差,刃口易钝,不仅给不锈钢刀具的使用者增加使用成本,而且因使用寿命短而不利节约资源。
已有技术中制备不锈钢刀具产品用的不锈钢带钢的方法是:先由电炉冶炼,冶炼后浇铸或加工成电极棒;再经电渣重熔后加工成钢带。如业界所知之理,电渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法,其目的是提纯金属并获得洁净组织均匀致密的钢锭;其原理是电流通过液态渣池渣阻热,将金属电极熔化,熔化的金属汇集成熔滴,滴落时穿过渣层进入金属熔池,然后于水冷结晶器中凝固成钢锭。由此而知,上述制备方法存在以下几处缺憾:一是制备周期长,在制备过程中需多次加热,不仅能耗高,而且材料耗损大;二是由钢锭加工成钢坯,经剪切再制成钢带,因每支钢带的卷重及卷长小,故无法满足刀片生产厂商的自动化生产线要求;三是在冷轧过程中经常进行多次酸洗去除氧化皮,这又会导致钢带表面渗氢,使钢带表面脆化,达不到设计要求,而且酸洗本身还会产生大量高污染的化工废液。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种特种刀具专用钢带及其制备方法,能够提高刀具的硬度和耐磨特性。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种特种刀具专用钢带,所述特种刀具专用钢带的化学成分重量百分比为:C: 0.40~0.60;Cr:10.0~14.0;Mo:1.5~2.5;Ni:0.6~1.2;V:0.2~0.5;Mn:0.3~0.5;Si:0.4~0.6;N:0.04~0.30; ce:0.03~0.09,la:0.03~0.09 S≤0.005;P≤0.03;余量为Fe。。
为解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案是:提供一种特种刀具专用钢带的生产方法,所述的特种刀具专用钢带生产方法包括以下步骤:
步骤一,将不锈钢废钢和生铁投入中频炉内熔炼至钢水澄清后,对钢水取样分析并根据分析结果加入计算后的铬铁合金钼铁合金和铁镍合金,继续高温熔清,然后将熔清的钢水转入精炼炉钢包并加入Ce元素调节剂和La元素调节剂精炼,可以置换钢中可能生成的硫化锰、氧化铝和硅铝酸盐夹杂物中的氧与硫,形成稀土化合物。这些化合物中有部分从钢液中上浮进入渣中,净化钢水然后在精炼结束前3~5min向净化后的钢水中加入计算后的钒氮合金;
步骤二,浇铸,将待精炼后的钢水浇入钢锭模内,得到钢锭;
步骤三,退火和表面精整,将钢锭装入退火炉中加热,控制加热温度和控制保温时间,待钢锭在退火炉中冷却至500℃以下时出炉,出炉后自然冷却,对冷却后的钢锭进行表面精整,得到热轧钢带用的钢锭坯,所述的控制加热温度是将温度控制为900-950℃,所述的控制保温时间是将保温时间控制为8-10h;
步骤四,热轧钢带,将热轧钢带用的钢锭坯装入加热炉中加热,控制加热温度,在出加热炉后送入热连轧机轧制,并且控制热轧的轧制厚度,得到热轧钢带坯,所述的控制加热温度是将加热温度控制为1130-1170℃;所述的控制热轧的轧制厚度是将轧制厚度控制为4-5mm;
步骤五,冷轧钢带,对热轧钢带坯作至少一个道次的重复退火、除氧化皮、清洗和冷轧,并且控制最终道次的冷轧的厚度,得到冷轧钢带坯,所述的控制最终道次的冷轧的厚度是将厚度控制为0.1-2.0mm;
步骤六,分条,将冷轧钢带坯分割成条带并且收卷包装,控制条带的宽度,得到用于制造刀片的不锈钢带钢,所述的控制条带的宽度是将宽度控制为10-100mm。
在本发明一个较佳实施例中,所述步骤一的钢水熔炼温度为1570-1600℃,钢水精炼温度为1580-1610℃。
在本发明一个较佳实施例中,所述精炼时间为15-25min。
在本发明一个较佳实施例中,所述步骤一中精炼钢水的方式为在钢水的液面上覆盖渣料,并且在电极加热的情况下从钢包底吹氩气搅拌。
在本发明一个较佳实施例中,所述的渣料由氧化钙与氟化钙组成,氧化钙与氟化钙的重量份比为4-5∶1,渣料的量为钢水重量的2-3%;所述的钢包底吹氩气为连续底吹,氩气的压力为0.2-0.4MPa。
在本发明一个较佳实施例中,步骤三中所述的表面精整是指对退火后并且经冷却后的钢锭的表面去除结疤、结渣、裂纹和砂眼的表面瑕疵。
在本发明一个较佳实施例中,步骤五中所述的重复退火、除氧化皮、清洗和冷轧中的第一个道次的退火温度为840-870℃,保温时间为6-8h,而其余道次的退火温度和保温时间均为750-780℃和6-8h;所述去除氧化皮的方法为物理方法。
在本发明一个较佳实施例中,所述步骤五中除氧化皮的的方法为高压水刀刮削法或者连续砂洗法。
本发明的有益效果是:本发明的合金钢经热处理后的硬度(HRC)可达到60-62,抗冲击韧性可达30J/Cm2以上,从而能使所制造的刀片具有合适的硬度、韧性和耐磨特性,提高刀具的使用寿命;而且生产工艺中减少了化学药品的使用,减少了生产过程中产生的化学废液,降低了运行成本。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括:
实施例1
一种特种刀具专用钢带,所述特种刀具专用钢带的化学成分重量百分比为:C: 0.40;Cr:10.0;Mo:2;Ni:0.9;V:0.2;Mn: 0.5;Si: 0.6;N: 0.30; ce: 0.09,la:0.03,S≤0.005;P≤0.03;余量为Fe。
实施例2
一种特种刀具专用钢带,所述特种刀具专用钢带的化学成分重量百分比为:C: 0.60;Cr: 14.0;Mo:2.5;Ni:1.2;V: 0.5;Mn:0.3;Si: 0.6;N:0.04; ce:0.03,la: 0.09 S≤0.005;P≤0.03;余量为Fe。
实施例3
一种特种刀具专用钢带,所述特种刀具专用钢带的化学成分重量百分比为:C: 0.50;Cr:12;Mo:1.5;Ni:0.6;V:0.4;Mn:0.4;Si:0.5;N:0.08; ce:0.05,la:0.03, S≤0.005;P≤0.03;余量为Fe。
实施例4
一种特种刀具专用钢带,所述特种刀具专用钢带的化学成分重量百分比为:C: 0.50;Cr:13.0;Mo:2;Ni:1.0;V:0.3;Mn:0.4;Si:0.4;N:0.06; ce:0.03,la:0.05, S≤0.005;P≤0.03;余量为Fe。
上述实施例1~4的加工方法如下:
一种特种刀具专用钢带生产方法包括以下步骤:
步骤一,将不锈钢废钢和生铁投入中频炉内在1570-1600℃温度下熔炼至钢水澄清后,对钢水取样分析并根据分析结果加入计算后的铬铁合金钼铁合金和铁镍合金,继续高温熔清,然后将熔清的钢水转入精炼炉钢包并加入Ce元素调节剂和La元素调节剂精炼,并精炼结束前3~5min加入钒氮合金,苏搜狐钢水精炼温度为1580-1610℃,所述精炼时间为15-25min;
步骤二,浇铸,将待精炼后的钢水浇入钢锭模内,得到钢锭;
步骤三,退火和表面精整,将钢锭装入退火炉中加热,控制加热温度和控制保温时间,待钢锭在退火炉中冷却至500℃以下时出炉,出炉后自然冷却,对冷却后的钢锭进行表面精整,得到热轧钢带用的钢锭坯,所述的控制加热温度是将温度控制为900-950℃,所述的控制保温时间是将保温时间控制为8-10h;
步骤四,热轧钢带,将热轧钢带用的钢锭坯装入加热炉中加热,控制加热温度,在出加热炉后送入热连轧机轧制,并且控制热轧的轧制厚度,得到热轧钢带坯,所述的控制加热温度是将加热温度控制为1130-1170℃;所述的控制热轧的轧制厚度是将轧制厚度控制为4-5mm;
步骤五,冷轧钢带,对热轧钢带坯作至少一个道次的重复退火、除氧化皮、清洗和冷轧,并且控制最终道次的冷轧的厚度,得到冷轧钢带坯,所述的控制最终道次的冷轧的厚度是将厚度控制为0.1-2.0mm;
步骤六,分条,将冷轧钢带坯分割成条带并且收卷包装,控制条带的宽度,得到用于制造刀片的不锈钢带钢,所述的控制条带的宽度是将宽度控制为10-100mm。
所述步骤一中精炼钢水的方式为在钢水的液面上覆盖渣料,并且在电极加热的情况下从钢包底吹氩气搅拌,促进钢水内部的S、P等杂质结渣。
所述的渣料由氧化钙与氟化钙组成,氧化钙与氟化钙的重量份比为4-5∶1,渣料的量为钢水重量的2-3%;所述的钢包底吹氩气为连续底吹,氩气的压力为0.2-0.4MPa。
步骤三中所述的表面精整是指对退火后并且经冷却后的钢锭的表面去除结疤、结渣、裂纹和砂眼的表面瑕疵,防止后续热轧出的钢带出现局部力学性能不佳。
步骤五中所述的重复退火、除氧化皮、清洗和冷轧中的第一个道次的退火温度为840-870℃,保温时间为6-8h,而其余道次的退火温度和保温时间均为750-780℃和6-8h;所述去除氧化皮的方法为为高压水刀刮削法或者连续砂洗法,可以减少酸洗对钢带表面的影响的同时,降低原工艺中化工废水的量,减少环境污染压力。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种特种刀具专用钢带,其特征在于,所述特种刀具专用钢带的化学成分重量百分比为:C: 0.40~0.60;Cr:10.0~14.0;Mo:1.5~2.5;Ni:0.6~1.2;V:0.2~0.5;Mn:0.3~0.5;Si:0.4~0.6;N:0.04~0.30; ce:0.03~0.09,la:0.03~0.09 S≤0.005;P≤0.03;余量为Fe。
2.一种适用于权利要求1所述的特种刀具专用钢带的生产方法,其特征在于,所述的特种刀具专用钢带生产方法包括以下步骤:
步骤一,将不锈钢废钢和生铁投入中频炉内熔炼至钢水澄清后,对钢水取样分析并根据分析结果加入计算后的铬铁合金钼铁合金和铁镍合金,继续高温熔清,然后将熔清的钢水转入精炼炉钢包并加入Ce元素调节剂和La元素调节剂精炼,并精炼结束前3~5min加入计算后的钒氮合金;
步骤二,浇铸,将待精炼后的钢水浇入钢锭模内,得到钢锭;
步骤三,退火和表面精整,将钢锭装入退火炉中加热,控制加热温度和控制保温时间,待钢锭在退火炉中冷却至500℃以下时出炉,出炉后自然冷却,对冷却后的钢锭进行表面精整,得到热轧钢带用的钢锭坯,所述的控制加热温度是将温度控制为900-950℃,所述的控制保温时间是将保温时间控制为8-10h;
步骤四,热轧钢带,将热轧钢带用的钢锭坯装入加热炉中加热,控制加热温度,在出加热炉后送入热连轧机轧制,并且控制热轧的轧制厚度,得到热轧钢带坯,所述的控制加热温度是将加热温度控制为1130-1170℃;所述的控制热轧的轧制厚度是将轧制厚度控制为4-5mm;
步骤五,冷轧钢带,对热轧钢带坯作至少一个道次的重复退火、除氧化皮、清洗和冷轧,并且控制最终道次的冷轧的厚度,得到冷轧钢带坯,所述的控制最终道次的冷轧的厚度是将厚度控制为0.1-2.0mm;
步骤六,分条,将冷轧钢带坯分割成条带并且收卷包装,控制条带的宽度,得到用于制造刀片的不锈钢带钢,所述的控制条带的宽度是将宽度控制为10-100mm。
3.根据权利要求2所述的特种刀具专用钢带的制备方法,其特征在于,所述步骤一的钢水熔炼温度为1570-1600℃,钢水精炼温度为1580-1610℃。
4.根据权利要求2所述的特种刀具专用钢带的制备方法,其特征在于,所述精炼时间为15-25min。
5.根据权利要求2所述的特种刀具专用钢带的制备方法,其特征在于,所述步骤一中精炼钢水的方式为在钢水的液面上覆盖渣料,并且在电极加热的情况下从钢包底吹氩气搅拌。
6.根据权利要求5所述的特种刀具专用钢带的制备方法,其特征在于,所述的渣料由氧化钙与氟化钙组成,氧化钙与氟化钙的重量份比为4-5∶1,渣料的量为钢水重量的2-3%;所述的钢包底吹氩气为连续底吹,氩气的压力为0.2-0.4MPa。
7.根据权利要求2所述的特种刀具专用钢带的制备方法,其特征在于,步骤三中所述的表面精整是指对退火后并且经冷却后的钢锭的表面去除结疤、结渣、裂纹和砂眼的表面瑕疵。
8.根据权利要求2所述的特种刀具专用钢带的制备方法,其特征在于,步骤五中所述的重复退火、除氧化皮、清洗和冷轧中的第一个道次的退火温度为840-870℃,保温时间为6-8h,而其余道次的退火温度和保温时间均为750-780℃和6-8h;所述去除氧化皮的方法为物理方法。
9.根据权利要求1所述的特种刀具专用钢带的制备方法,其特征在于,所述步骤五中除氧化皮的的方法为高压水刀刮削法或者连续砂洗法。
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