CN114622134A - 一种高碳锰铬锯片钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高碳锰铬锯片钢及其生产方法，其中公开的高碳锰铬锯片钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.71‑0.82％，Si：0.20‑0.30％，Mn：0.62‑1.21％，Cr：0.20‑0.80％，Al：0.02‑0.08％，O≤0.0015％，P≤0.020％，S≤0.012％，其余为Fe和不可避免的杂质。公开的生产方法中在LF精炼炉采用高碱度精炼渣系及有铝脱氧工艺，最终生产获得一种抗拉强度≥1000MPa，延伸率A≥12％的高碳锰铬锯片钢，可用于切割木材及大理石等材料。
Description
技术领域
本发明属于冶金工业生产的金属材料及炼钢技术领域，具体涉及一种高碳锰铬锯片钢及其生产方法，尤其涉及一种采用有铝脱氧技术及高碱度精炼渣系生产高碳锰铬锯片钢的方法及生产获得的高碳锰铬锯片钢。
背景技术
锯片可通过高速旋转对石材及金属等进行切割，广泛应用于工业制造、石材和建筑等领域。由于锯片在进行切割的过程中需承受较大的径向和轴向应力，因此对锯片的弹性极限、刚度、疲劳强度、耐磨性和冲击韧性均具有较高的要求，也因此对锯片钢的化学成分、冶金质量、力学性能和使用性能等都有严格的要求，例如要求锯片钢具有高的刚性和韧性、低的热敏感性、高的红硬性和淬透性等。
专利文献CN104099520A公开一种高碳低合金锯片钢及其热轧钢板生产方法，其中高碳低合金锯片钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.78～0.86％、Si：0.15～0.40％、Mn：0.40～0.70％、P≤0.025％、S≤0.015％、Al：0.005～0.050％、Ca：0～0.0050％、Cr：0.50～0.80％、V：0.15～0.25％、Ni≤0.25％、Cu≤0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质，根据其公开的生产方法能够获得一种抗拉强度为979MPa以上，延伸率A为9.5％以上的高强锯片钢。然而该文献公开的化学成分设计中含有V合金元素，不利于降低钢材的成本，并且该专利文献该证明了当成分中省去V元素时，不利于钢材的强度(抗拉强度小于1000MPa)。
发明内容
针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明提供一种高碳锰铬锯片钢，其化学成分按质量百分比包括：C：0.71-0.82％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.62-1.21％，Cr：0.20-0.80％，Al：0.02-0.08％，O≤0.0015％，P≤0.020％，S≤0.012％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述高碳锰铬锯片钢的生产方法包括以下工艺流程：铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—RH真空处理—板坯连铸—铸坯加热—轧制—层流冷却—卷取—保温罩缓冷，其特征在于，所述LF炉外精炼过程中采用高碱度精炼渣系及有铝脱氧工艺，钢中[O]≤0.0020％；
其中所述LF炉外精炼渣的碱度为4.0-5.0。
上述高碳锰铬锯片钢的抗拉强度≥1000MPa，延伸率A≥12％，单面全脱碳层深度不大于厚度的1.5％，双面全脱碳层深度不大于厚度的2.5％。
上述高碳锰铬锯片钢的抗拉强度≥1000MPa，延伸率A≥12.5％，单面全脱碳层深度不大于厚度的1.0％，双面全脱碳层深度不大于厚度的2.2％。
上述高碳锰铬锯片钢的生产方法中，所述铁水预处理后铁水中S≤0.08％，铁水温度>1320℃；转炉出钢温度≥1630℃；所述RH真空处理结束后，调整氩气流量使钢水处于软吹状态，保证软吹时间大于8min，真空度要求≤3.4mbar，持续真空时间≥11min；所述板坯连铸过程中，铸机断面为1250×230mm，采用恒拉速控制，拉速范围1.0～1.4m/min；所述铸坯加热过程中，铸坯在加热炉内的均热时间为20-70min，出炉温度为：1190-1285℃；所述轧制过程中，带钢终轧温度为850-920℃；所述层流冷却过程中，带钢冷却速度为5-9℃/S；所述卷取的温度为600-710℃；所述保温罩缓冷过程中，保温罩保温时间为：1-6天。
本发明基于以上技术方案提供的高碳锰铬锯片钢的生产方法(尤其是在炼钢工艺采用有铝脱氧技术及高碱度精炼渣系)以及合理的成分设计，获得一种抗拉强度≥1000MPa，延伸率A≥12％，单面全脱碳层深度不大于厚度的1.5％，双面全脱碳层深度不大于厚度的2.5％的高碳锰铬锯片钢，可用于切割木材及大理石等材料。
具体实施方式
本发明旨在提供一种具有良好机械性能的高碳锰铬锯片钢，可用于切割木材及大理石等材料，并提供了该高碳锰铬锯片钢的生产方法。
具体地，本发明提供的高碳锰铬锯片钢的化学按质量百分比计为：C：0.71-0.82％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.62-1.21％，Cr：0.20-0.80％，Al：0.02-0.08％，O≤0.0015％，P≤0.020％，S≤0.012％，其余为Fe和不可避免的杂质。其中各成分含量的设计要求如下：
C：碳是钢中的基本元素之一。碳含量较低，有利于提高产品的塑性。但碳含量过低，不利于强度的提高及后期的热处理。因此，选择碳含量为0.71-0.82％。
Si：硅是钢的主要元素，硅含量必须达到一定程度才能保证钢的屈服强度，但其含量过高在加热炉中形成的表面氧化铁皮较难去除，从而影响钢的表面质量，因此将钢中的硅含量控制在：0.20-0.78％。
Mn：锰是固溶强化元素，锰可以提高奥氏体的稳定性，且能提高钢的强度及塑性。锰硫比低，给钢的连铸生产带来质量隐患。因此，锰含量可控制在0.62-1.21％。
Al：铝是强脱氧剂，铝含量越高，则钢中氧含量越低，钢材的质量越好，但铝含量过高增加钢材的成本。另外，铝还可以细化晶粒，因此将铝元素控制在0.02-0.08％。
P：钢中磷为有害元素，越低越好，但考虑到钢中磷含量过低，制造成本增加，因此要求P≤0.020％。
S：钢中硫为有害元素，越低越好，但考虑到钢中硫含量过低，制造成本增加，因此要求S≤0.012％。
O：钢中氧为有害元素，增加夹杂物数量，因此越低越好，但考虑到钢中氧含量过低，制造成本增加，因此要求O≤0.0015％。
该成分设计在保证产品特性的前提下，硅含量较低，有利于降低带钢表面的红色氧化物，同时，硅含量较低，有利于降低弹簧钢的脱碳层，提高产品的质量。
本发明还提供了上述高碳锰铬锯片钢的生产方法，其包括以下工艺流程：铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—RH真空处理—板坯连铸—铸坯加热(板坯直装加热)—轧制—层流冷却—卷取—保温罩缓冷，其中所述LF精炼炉采用高碱度精炼渣系及有铝脱氧工艺，有利于降低钢中氧，钢中[O]≤0.0020％。
上述方法中，所述铁水预处理后铁水中S≤0.08％，铁水温度>1320℃；转炉出钢温度≥1630℃；所述LF炉外精炼渣的碱度为4.0-5.0；所述RH真空处理结束后，调整氩气流量使钢水处于软吹状态，保证软吹时间大于8min，真空度要求≤3.4mbar，持续真空时间≥11min；所述板坯连铸过程中，铸机断面为1250×230mm，采用恒拉速控制，拉速范围1.0～1.4m/min；所述铸坯加热过程中，铸坯在加热炉内的均热时间为20-70min，出炉温度为：1190-1285℃；所述轧制过程中，带钢终轧温度为850-920℃；所述层流冷却过程中，带钢冷却速度为5-9℃/S；所述卷取的温度为600-710℃；所述保温罩缓冷过程中，保温罩保温时间为：1-6天。
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的内容有任何限制。
实施例1
钢板的化学成分重量百分比见下表1，轧制厚度为6mm的成品。
其生产工艺流程为：铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—RH真空处理—板坯连铸—板坯直装加热(铸坯加热)—轧制—层流冷却—卷取—保温罩缓冷；
每个工序的具体工艺参数控制如下：
铁水预处理后S为0.05％，铁水温度1332℃；转炉出钢温度1653℃；
所述LF炉外精炼渣的碱度为4.0，采用有铝脱氧工艺；
RH真空处理结束后，调整氩气流量使钢水处于软吹状态，保证软吹时间8min，真空度3.2mbar，持续真空时间12min；
铸机断面为1250×230mm，采用恒拉速控制，拉速范围1.2m/min；
铸坯在加热炉内的均热时间为38min，出炉温度为：1245℃；
带钢终轧温度为858℃；
带钢冷却速度为6℃/S；
带钢卷取温度为700℃；
保温罩保温时间为：5天。
单面脱碳层的厚度为0.06mm，双面脱碳层的厚度为0.11mm，表面无红色氧化物。符合GB/T 24181-2009金刚石焊接锯片基体用钢的标准。
该实施例1获得的钢板的力学性能如下表3所示。
实施例2
钢板的化学成分重量百分比见下表1，轧制厚度为5mm的成品。
生产工艺流程为：铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—RH真空处理—板坯连铸—板坯直装加热—轧制—层流冷却—卷取—保温罩缓冷。
每个工序的具体工艺参数控制如下：
铁水预处理后S：0.05％，铁水温度1331℃；转炉出钢温度1659℃；
所述LF炉外精炼渣的碱度为4.5，采用有铝脱氧工艺；
RH真空处理结束后，调整氩气流量使钢水处于软吹状态，保证软吹时间11min，真空度要求3.0mbar，持续真空时间15min；
铸机断面为1250×230mm，采用恒拉速控制，拉速范围1.3m/min；
铸坯在加热炉内的均热时间为45min，出炉温度为：1268℃；
带钢终轧温度为861℃；
带钢冷却速度为8℃/S；
带钢卷取温度为690℃；
保温罩保温时间为：2天。
单面脱碳层的厚度为0.05mm，双面脱碳层的厚度为0.11mm，表面无红色氧化物。符合GB/T 24181-2009金刚石焊接锯片基体用钢的标准。
该实施例2获得的钢板的力学性能如下表3所示。
实施例3
钢板的化学成分重量百分比见下表1，轧制厚度为8mm的成品。
生产工艺流程为：铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—RH真空处理—板坯连铸—板坯直装加热—轧制—层流冷却—卷取—保温罩缓冷。
每个工序的具体工艺参数控制如下：
铁水预处理后S：0.05％，铁水温度1324℃；转炉出钢温度1651℃；
所述LF炉外精炼渣的碱度为5.0，采用有铝脱氧工艺；
RH真空处理结束后，调整氩气流量使钢水处于软吹状态，保证软吹时间11min，真空度要求3.1mbar，持续真空时间13min；
铸机断面为1250×230mm，采用恒拉速控制，拉速范围1.2m/min；
铸坯在加热炉内的均热时间为48min，出炉温度为：1250℃；
带钢终轧温度为884℃；
带钢冷却速度为7℃/S；
带钢卷取温度为700℃；
保温罩保温时间为：2天。
单面脱碳层的厚度为0.07mm，双面脱碳层的厚度为0.13mm，表面无红色氧化物。符合GB/T 24181-2009金刚石焊接锯片基体用钢的标准。
该实施例3获得的钢板的力学性能如下表3所示。
对比例1
钢板的化学成分重量百分比见下表1，轧制厚度为6mm的成品。
其生产工艺流程为：铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—RH真空处理—板坯连铸—板坯直装加热(铸坯加热)—轧制—层流冷却—卷取—保温罩缓冷；
每个工序的具体工艺参数控制如下：
铁水预处理后S为0.05％，铁水温度1334℃；转炉出钢温度1655℃；
所述LF炉外精炼渣的碱度为3.6，采用有铝脱氧工艺；
RH真空处理结束后，调整氩气流量使钢水处于软吹状态，保证软吹时间8min，真空度3.2mbar，持续真空时间12min；
铸机断面为1250×230mm，采用恒拉速控制，拉速范围1.2m/min；
铸坯在加热炉内的均热时间为38min，出炉温度为：1244℃；
带钢终轧温度为860℃；
带钢冷却速度为6℃/S；
带钢卷取温度为700℃；
保温罩保温时间为：5天。
单面脱碳层的厚度为0.10mm，双面脱碳层的厚度为0.16mm，表面少量红色氧化物。不符合GB/T 24181-2009金刚石焊接锯片基体用钢的标准。
该对比例1获得的钢板的力学性能如下表3所示。
对比例2
钢板的化学成分重量百分比见下表1，轧制厚度为8mm的成品。
生产工艺流程为：铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—RH真空处理—板坯连铸—板坯直装加热—轧制—层流冷却—卷取—保温罩缓冷。
每个工序的具体工艺参数控制如下：
铁水预处理后S：0.05％，铁水温度1324℃；转炉出钢温度1651℃；
所述LF炉外精炼渣的碱度为6.1，采用有铝脱氧工艺；
RH真空处理结束后，调整氩气流量使钢水处于软吹状态，保证软吹时间11min，真空度要求3.1mbar，持续真空时间13min；
铸机断面为1250×230mm，采用恒拉速控制，拉速范围1.2m/min；
由于该脱氧工艺碱度过高，中间包水口堵塞，钢水不能正常浇注，生产不能正常进行。
该对比例2获得的钢板的力学性能如下表3所示。
表1：实施例1-3和对比例1-2的钢板的化学成分及含量(质量百分比％)
| C | Si | Mn | Cr | Al | O | P | S | |
| 实施例1 | 0.71 | 0.22 | 1.21 | 0.20 | 0.020 | 0.0011 | 0.015 | 0.012 |
| 实施例2 | 0.75 | 0.23 | 0.62 | 0.80 | 0.030 | 0.0012 | 0.016 | 0.012 |
| 实施例3 | 0.82 | 0.22 | 0.93 | 0.65 | 0.035 | 0.0012 | 0.017 | 0.012 |
| 对比例1 | 0.72 | 0.26 | 0.71 | 0.44 | 0.025 | 0.0014 | 0.020 | 0.011 |
| 对比例2 | 0.78 | 0.25 | 1.05 | 0.25 | 0.035 | 0.0012 | 0.020 | 0.012 |
表2：GB/T 24181-2009金刚石焊接锯片基体用钢的标准中对锯片刚脱碳层的要求
表3：实施例1-3和对比例1-2生产的钢板的力学性能
由上表1至表3记载的结果可知，本发明提供的高碳锰铬锯片钢的生产方法中采用有铝脱氧技术及高碱度精炼渣系(为4.0-5.0)控制，可以获得一种抗拉强度≥1000MPa，延伸率A≥12％，可选为A≥12.5％，单面全脱碳层深度不大于厚度的1.5％，可选为不大于厚度的1.0％，双面全脱碳层深度不大于厚度的2.5％，可选为不大于厚度的2.2％的高碳锰铬锯片钢，可用于切割木材及大理石等材料。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高碳锰铬锯片钢，其特征在于，所述高碳锰铬锯片钢的化学成分按质量百分比包括：C：0.71-0.82％，Si：0.20-0.30％，Mn：0.62-1.21％，Cr：0.20-0.80％，Al：0.02-0.08％，O≤0.0015％，P≤0.020％，S≤0.012％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述高碳锰铬锯片钢的生产方法包括以下工艺流程：铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—LF炉外精炼—RH真空处理—板坯连铸—铸坯加热—轧制—层流冷却—卷取—保温罩缓冷，其特征在于，所述LF炉外精炼过程中采用高碱度精炼渣系及有铝脱氧工艺，钢中[O]≤0.0020％；
其中所述LF炉外精炼渣的碱度为4.0-5.0。
2.根据权利要求1所述的高碳锰铬锯片钢，其特征在于，所述高碳锰铬锯片钢的抗拉强度≥1000MPa，延伸率A≥12％，单面全脱碳层深度不大于厚度的1.5％，双面全脱碳层深度不大于厚度的2.5％。
3.根据权利要求1或2所述的高碳锰铬锯片钢，其特征在于，所述高碳锰铬锯片钢的抗拉强度≥1000MPa，延伸率A≥12.5％，单面全脱碳层深度不大于厚度的1.0％，双面全脱碳层深度不大于厚度的2.2％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的高碳锰铬锯片钢，其特征在于，所述铁水预处理后铁水中S≤0.08％，铁水温度>1320℃；转炉出钢温度≥1630℃；
所述RH真空处理结束后，调整氩气流量使钢水处于软吹状态，保证软吹时间大于8min，真空度要求≤3.4mbar，持续真空时间≥11min；
所述板坯连铸过程中，铸机断面为1250×230mm，采用恒拉速控制，拉速范围1.0～1.4m/min；
所述铸坯加热过程中，铸坯在加热炉内的均热时间为20-70min，出炉温度为：1190-1285℃；
所述轧制过程中，带钢终轧温度为850-920℃；
所述层流冷却过程中，带钢冷却速度为5-9℃/S；
所述卷取的温度为600-710℃；
所述保温罩缓冷过程中，保温罩保温时间为：1-6天。
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