CN113684421A - 矿山超宽圆盘锯片用钢的生产方法 - Google Patents

Abstract

矿山超宽圆盘锯片用钢的生产方法，工艺步骤为：炼钢→连铸→加热→开坯轧制→二次加热→成品轧制→精整→离线淬火→回火→精整→性能检验→入库。采用低碳低合金成分设计，通过合理的轧制坯料尺寸设计、加热温度与粗、精轧轧制全过程温度控制、粗轧热态展宽宽度控制、中间坯厚度与长宽比设计、精轧道次表设计，轧制过程中头尾板形与不平度控制、轧制力与轧制速度控制、保证了10~16mm×4850mm钢板一次成形，并且板形平直，为后续的调质热处理提供了前提；通过高精度淬火工艺控制、低能耗超低温叠板回火，得到了≤5mm/2M的不平度控制要求与良好的物理性能，与现有技术相比，锯片使用寿命大幅度提高，满足了超大直径锯片免拼焊一次成形的要求。

Description

矿山超宽圆盘锯片用钢的生产方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种高强度锯片基体用钢，特别是涉及一种矿山开采用直径为4850mm的超宽一次成型厚规格锯片基体用钢的生产方法。

背景技术

矿山用锯片钢是由高强度高耐磨性2.0~16.0mm热轧薄板或中厚板制成，要求具有良好的强度和韧性。随着圆盘锯直径的增大，可以切割尺寸更大的荒料，能够有效提高成材率和切割效率，良好的强韧性匹配可以大幅度提高使用寿命。一般情况下圆盘锯片直径为2000mm以下宽度的采用热连轧机生产的热轧板卷制造，而对于直径超过2000mm的则采用几块钢板拼焊的形式制造，其焊接部位在使用过程中容易出现疲劳裂纹，会降低锯片的全周期使用寿命。采用中厚板制造可以大幅度提高单张锯片的直径与厚度，实现免拼焊的要求，同时还可以采用更加灵活的化学成分设计和轧制、热处理工艺设计，进一步提升锯片钢性能与使用寿命。10~16mm×4850mm高性能锯片钢尺寸规格在中厚板中属于极限规格，同时具有高强度、高硬度、高韧性的特性。该超宽规格板在生产中板形与厚度均匀性控制难度极大，控制不当很容易发生如刮蹭、打斜、卡钢等事故，需要极高的轧制工艺水平，同时薄规格超宽板在淬火热处理过程中的不平度控制难度也极高，而锯片钢对平直度要求为小于5mm/2M，远超国家标准要求。例如中国专利 “CN104532150A”最宽轧到4500mm。

中国专利 CN104532150A“一种经济型、超宽锯片钢及其制造方法”，主要以中高碳、锰、硼为主添加元素（质量百分比含量C：0.35％～0.45％；Mn：0.60％～1.20％；B：0.0010％～0.0040％），轧制过程中采用控制轧制+在线淬火+回火工艺生产，控制轧制受温度影响不利于超宽板轧制板形控制，在线淬火后钢板屈服强度超过1200MPa，导致板形不平度难以矫正，影响性能均匀性且单张产品最大宽度只能达到4500mm。

中国专利CN108330386A“一种锯片用钢及其热轧钢板生产方法”采用高碳、高Cr、高V的成分设计（质量百分比含量C：0.73～0.77%、Cr：0.35～0.49%、V：0.11～0.20%），碳当量高。采用两阶段控制轧制工艺，控轧温度较低，不利于薄规格超宽高强板的板形控制，限制了轧制宽度规格的进一步拓展。

中国专利CN105543630A“一种含硼高碳锯片用钢及其制造方法”采用中碳加B成分设计（质量百分比含量C：0.25～0.32%、B：0.25～0.32%）。其工艺主要针对4200mm以下宽度规格锯片用钢的生产，生产实例15mm厚钢板宽度仅为2200mm。

中国专利CN 106319378 B“一种大直径薄锯片基体用钢及其制造方法”。其成分设计C含量极高（质量百分比含量C：0.72～0.95%），不利于刀头的焊接，同时添加Cr、Ni贵重合金元素，合金成本高。后续锯片制造单位要进行油淬淬火，对淬火介质要求高并且污染环境，并对于2250mm以上宽度采用拼焊工艺制造。

上述文献及发明提及的钢种均不适于目前矿用厚规格超大直径薄锯片行业的发展要求。因此，急需开发一种用于制作矿用大直径薄锯片基体的热轧带钢，具有低成本、高淬硬性、高热稳定性的同时又具有高韧塑性，明显提高锯片使用寿命。

发明内容

本发明旨在提供一种矿山开采用直径大于4500mm、厚度为10～16mm超宽一次成型厚规格锯片用钢的生产方法。该锯片用钢具有超大直径、合金成本低、易焊接、环境友好、具有高淬硬性、高热稳定性的同时又具有高的韧塑性，可以大幅度提高使用寿命。

本发明的技术方案：

矿山超宽圆盘锯片用钢的生产方法，工艺路线为铁水预处理→转炉冶炼→LF炉→VD真空处理→连铸→加热→开坯轧制→二次加热→成品轧制→精整→离线淬火→回火→精整→性能检验→入库；钢的化学成分按重量百分比计为C=0.17%～0.20%，Si=0.17%～0.37%，Mn=1.40%～1.60%，Ti=0.0600%~0.1200%，B=0.0010%～0.0020%，P≤0.020%，S≤0.005%，Al= 0.02~0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：

1）轧制：板坯采用二火开坯轧制，开坯后的二火坯厚度为150~180mm，带温度装炉≥200℃，加热到1240~1260℃出钢，上下表面温度差控制在±15℃以内；二火坯粗轧开轧温度≥1200℃，中间坯70mm~75mm，大板长度≤20m，轧制采用热轧工艺，粗轧展宽后至少一道次压下率≥20%，粗轧5道次内轧完；精轧开轧温度≥1050℃，终轧温度≥850℃，精轧在9道次内轧完，轧制后热矫1~3道次矫直；粗轧除鳞道次数≥3道次，精轧只第一道次除鳞；

（2）淬火工艺：淬火温度为870±10℃，保温时间10~15min，淬火介质为水；采用辊压式高+低压配合淬火，高压5~8bar，低压2~4 bar。淬火辊速0.34~0.40m/s；高压区采用两组缝隙式喷嘴，高压区总流量要≥8500m³/h；低压区采用高密度喷嘴，总流量要≥1500m³/h，下流量/上流量=1.5~1.7；淬火辊缝设定为H（板厚mm）+3mm，淬火辊速采用微加速控制，加速度为0.0015~0.0025m/s²，淬火到室温；

（3）回火工艺：采用多块叠加方式在台车式热处理炉进行回火，叠加厚度不超过144mm，下面垫一张同宽度45mm以上厚度板，上面压一块同宽度100mm以上厚度板；250~300℃超低温回火，到温度后保温时间10~15min，然后空冷至室温。

本发明采用低碳低合金成分设计，在保证钢板具有良好的力学性能的同时，具有低成本、易焊接的特点。通过合理的轧制坯料尺寸设计、加热温度与粗、精轧轧制全过程温度控制、粗轧热态展宽宽度控制、中间坯厚度与长宽比设计、精轧道次表设计，轧制过程中头尾板形与不平度控制、轧制力与轧制速度控制、保证了10~16mm×4850（热态宽度4950mm）钢板一次成形，并且板形平直，为后续的调质热处理提供了前提；通过高精度淬火工艺控制、低能耗超低温叠板回火，得到了≤5mm/2M的不平度控制要求与良好的物理性能，与现有技术相比，锯片使用寿命大幅度提高，满足了超大直径锯片免拼焊一次成形的要求。本发明具有以下优点：

a. 新型低碳添加B、Ti合金成分设计在保证钢板具有良好的力学性能的同时，具有易冶炼、低成本、易焊接的优点；

b. 轧制过程采用热轧工艺，相比控轧或控轧控冷工艺（TMCP），轧制工艺简单，控制窗口大；

c. 4500~4850mm宽度锯片可以高精度一次轧制成型生产，免掉了锯片生产厂家的拼焊过程，降低了生产成本同时提高了锯片的使用性能；

d. 采用水淬，对淬火介质要求低，通过高精度淬火工艺控制，保证了10~16mm×4850mm薄规格超宽板淬火板形和不平度≤5mm/2M控制要求，降低了锯片生产厂家后续加工处理难度和成本；

e. 该发明采用“夹心饼干”式250~300℃超低温叠板回火，既节能又有利于保证板形并提高了生产效率；

f. 本发明通过合适的轧制和调质热处理工艺，生产出性能以及均匀性良好的矿山用锯片用钢，成品钢板回火后屈服强度Rp_0.2≥1000MPa范围，抗拉强度Rm≥1200MPa，延伸率A₅₀≥18%，0℃冲击功值≥100J，整板表面硬度为32.0～37.9HRC，0℃冲击功值≥100J，具有良好的强韧性匹配，超声波探伤一级合格，使用寿命大幅度提高。

附图说明

图1为锯片钢回火态金相组织照片（500×）。

图2为锯片钢回火态SEM组织照片（1000×）。

图3为10mm×4850mm锯片钢单张锯片板硬度分布图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的内容。

实施例1：10mm×4850mm锯片用钢板的生产方法。

钢的化学组成质量百分比为：C=0.20，Si=0.27，Mn=1.46，P=0.013，S=0.0023，Als=0.036，Ti=0.06，B=0.0016，余量为Fe和不可避免的杂质。

轧制与热处理工艺如表1。表中：a-粗轧轧制道次；b-精轧轧制道次。

钢板的性能质量如表2。钢板按照GB/T2970标准探伤Ⅰ级合格。

实施例2：16mm×4850mm锯片用钢板生产方法。

钢的化学组成质量百分比为：C=0.19，Si=0.25，Mn=1.48，P=0.011，S=0.0018，Als=0.032，Ti=0.069，B=0.0016，余量为Fe和不可避免的杂质。

轧制与热处理工艺如表1。表1中：a-粗轧轧制道次；b-精轧轧制道次。

钢板的性能质量如表2。钢板按照GB/T2970标准探伤Ⅰ级合格。

表1 实施例锯片钢轧制与调质热处理工艺参数

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表2 实施例锯片钢常规钢力学性能

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Claims (1)

1. 矿山超宽圆盘锯片用钢的生产方法，工艺路线为铁水预处理→转炉冶炼→LF炉→VD真空处理→连铸→加热→开坯轧制→二次加热→成品轧制→精整→离线淬火→回火→精整→性能检验→入库，其特征在于：钢的化学成分按重量百分比计为C=0.17%～0.20%，Si=0.17%～0.37%，Mn=1.40%～1.60%，Ti=0.0600%~0.1200%，B=0.0010%～0.0020%，P≤0.020%，S≤0.005%，Al= 0.02~0.050%，余量为Fe和不可避免的杂质；关键工艺步骤包括：

（1）轧制：板坯采用二火开坯轧制，开坯后的二火坯厚度为150~180mm，带温度装炉≥200℃，加热到1240~1260℃出钢，上下表面温度差控制在±15℃以内；二火坯粗轧开轧温度≥1200℃，中间坯70mm~75mm，大板长度≤20m，轧制采用热轧工艺，粗轧展宽后至少一道次压下率≥20%，粗轧5道次内轧完；精轧开轧温度≥1050℃，终轧温度≥850℃，精轧在9道次内轧完，轧制后热矫1~3道次矫直；粗轧除鳞道次数≥3道次，精轧只第一道次除鳞；

（2）淬火工艺：淬火温度为870±10℃，保温时间10~15min，淬火介质为水；采用辊压式高+低压配合淬火，高压5~8bar，低压2~4 bar；

淬火辊速0.34~0.40m/s；高压区采用两组缝隙式喷嘴，高压区总流量要≥8500m³/h；低压区采用高密度喷嘴，总流量要≥1500m³/h，下流量/上流量=1.5~1.7；淬火辊缝设定为H（板厚mm）+3mm，淬火辊速采用微加速控制，加速度为0.0015~0.0025m/s²，淬火到室温；

（3）回火工艺：采用多块叠加方式在台车式热处理炉进行回火，叠加厚度不超过144mm，下面垫一张同宽度45mm以上厚度板，上面压一块同宽度100mm以上厚度板；250~300℃超低温回火，到温度后保温时间10~15min，然后空冷至室温。

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