CN115558854B - 一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及钢材制备技术领域，尤其涉及一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢及其制备方法：以质量分数计，所述钢材的化学成分包括：C：0.6％～1.0％，Si：0.1％～0.5％，Mn：0.3％～0.6％，P≤0.02％，S≤0.005％，Al≤0.05％，Cr：0.5％～0.8％，Ni：0.1％～0.4％，Mo：0.1％～0.4％，V：0.1％～0.4％，O≤0.003％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述方法包括：得到铁水；将所述铁水进行预处理，依次进行转炉冶炼、LF精炼、RH精炼和连铸，得到含钢材化学成分的铸坯；将铸坯依次进行加热、轧制、冷却、卷取和缓冷，得到低裂纹敏感性的热轧带钢；通过上述钢材的化学成分和制备方法，能制备得到综合力学性能优良的高抗变形屈曲钢材产品。

Description

一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢及其制备方法

技术领域

本申请涉及钢材制备技术领域，尤其涉及一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢及其制备方法。

背景技术

圆盘锯是常用的切削工具，种类和尺寸较多，广泛应用于金属、木材、塑料制品等的切削；圆盘锯通常由两部分组成：钢质锯片机体和焊接在基体上的金刚石刀头或硬质合金刀头。在圆盘锯的锯切过程中，锯片基体需要承受很大的应力，所承受的应力包括高速旋转带来的离心力以及来自待切削工件的周期锯切力，此外锯片与工件的摩擦还会产生锯切热，若圆盘锯的径厚比较大时，在上述载荷的综合作用下，锯片容易产生突然的轴向变形屈曲，从而使得锯切摩擦力瞬间增大，不仅导致切割后产品质量的下降、切割过程中噪音过大，并且由于锯片为变形状态，容易产生锯片断裂等稳定性、安全性隐患，因此如何提高圆盘锯的抗变形屈曲能力，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢及其制备方法，以解决现有技术中圆盘锯的抗变形屈曲能力较低的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢，其特征在于，以质量分数计，所述热轧带钢的化学成分包括：

C:0.6％～1.0％，Si:0.1％～0.5％，Mn:0.3％～0.6％，P≤0.02％，S≤0.005％，Al≤0.05％，Cr:0.5％～0.8％，Ni:0.1％～0.4％，Mo:0.1％～0.4％，V:0.1％～0.4％，O≤0.003％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质；

可选的，以体积分数计，所述热轧带钢的金相组织为珠光体组织。

可选的，所述珠光体组织的粒径为：100nm～300nm。

可选的，所述热轧带钢的单侧脱碳层深度h≤1.5％所述热轧带钢的板厚H。

第二方面，本申请提供了一种制备第一方面所述的热轧带钢的方法，所述方法包括：

得到铁水；

将所述铁水进行预处理，后依次进行转炉冶炼、LF精炼和RH精炼，再进行连铸，得到含第一方面所述的钢材化学成分的铸坯；

将所述铸坯依次进行加热、轧制、冷却和卷取，后进行缓冷，得到高抗变形屈曲的热轧带钢。

可选的，所述加热的出炉温度为1180℃～1260℃，所述加热的在炉时间≥180min。

可选的，所述轧制包括粗轧和精轧，所述粗轧的终轧温度为1020℃～1080℃。

可选的，所述精轧的终轧温度为850℃～900℃。

可选的，所述冷却包括层流冷却，所述层流冷却的终点温度为600℃～700℃。

可选的，所述缓冷的时间≥72h。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢，通过足量的C元素保证钢材的淬硬性，保证热处理后锯片具备足够高的强度和硬度；通过Si元素保证固溶强化效果和提升钢材弹性极限，限制塑性变形；Mn元素的固溶强化作用保证钢材的强度；通过Cr元素保证钢材的淬透性和一定程度的耐蚀性；通过V元素，显著提升钢材的回火抗力，提升热处后钢材的硬度和耐磨性，以及在锯切热的影响下锯片仍保持良好的红硬性；通过Ni元素，来显著提升圆盘锯的韧性，防止锯片在承受周期应力作用下屈曲变形；通过Mo元素，细化钢材组织，并且提升钢材的热强性，抵抗锯切热作用下的强度衰减，进一步提升锯片抗屈曲变形能力。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例提供的方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请一个实施例中，提供一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢，其特征在于，以质量分数计，所述热轧带钢的化学成分包括：

C:0.6％～1.0％，Si:0.1％～0.5％，Mn:0.3％～0.6％，P≤0.02％，S≤0.005％，Al≤0.05％，Cr:0.5％～0.8％，Ni:0.1％～0.4％，Mo:0.1％～0.4％，V:0.1％～0.4％，O≤0.003％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质；

本申请实施例中，C的质量分数为0.6％～1.0％的积极效果是在该质量分数范围内，由于C是奥氏体元素，而对于经马氏体相变强化钢种，C含量的高低很大程度地决定了热轧带钢经过热处理后的抗拉强度级别、硬度以及耐磨性能；当质量分数取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是钢材易可能网状碳化物，并且钢材脆性增大，韧性降低，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是钢材的淬硬性不足，不能达到锯片锯切的强度和硬度。

Si的质量分数为0.1％～0.5％的积极效果是由于Si是铁素体形成的元素，是一种较强的固溶强化元素，可显著提高铁素体的强度；当质量分数取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是由于Si会促使钢材表面形成红磷缺陷而导致表面质量降低，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是固溶强化效果不足，对钢材弹性极限的提升不足。

Mn的质量分数为0.3％～0.6％的积极效果是在该质量分数的范围内，由于Mn能推迟珠光体转变，提高钢的淬透性，使钢的组织亚结构细化，从而降低钢材的裂纹敏感性；当质量分数取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是增加钢材的脱碳敏感性，导致钢材脱碳严重而影响锯片硬度和耐磨性，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是不能形成足够的固溶强化效果和增强淬透性效果。

P≤0.02％的积极效果是在该质量分数的范围内，由于P一般固溶在铁素体中，具有很强的固溶强化作用，可以用来提高钢的强度，从而降低钢的韧性；当质量分数取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是过多的P将对焊接性能不利，是有害元素，因此应尽量减少P含量。

S≤0.005％的积极效果是在该质量分数范围内，能保证钢材的成型性能优异；当质量分数取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是过多的S将导致大量的硫化物形成，同时导致形成的硫化物的尺寸偏大，对钢材的抗疲劳性能不利。

Al≤0.05％的积极效果是适当Al作为脱氧剂降低钢种氧含量，抑制氧化物夹杂的形成；当质量分数取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是增加钢材石墨化倾向和脱碳敏感性。

Cr的质量分数为0.5％～0.8％的积极效果是在该质量分数的范围内，由于Cr具有固溶强化的效果，是提高钢材淬透性的有效元素，同时能提高钢材的耐蚀性能；当质量分数取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是增加钢材的回火脆性，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是钢材淬透性不足，导致锯片钢材经热处理后强度硬度不足。

Ni的质量分数为0.1％～0.5％的积极效果是在该质量分数范围内，由于Ni能提高冶金的稳定性，提高钢材的强度，并显著改善钢材的韧性，同时能一定程度上提高钢材的耐蚀性能；当质量分数取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是造成钢材成本大幅增加，并且使得锯切过程中锯片变形倾向增大，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是不能保证足够的钢材韧性，锯片抗屈曲变形性能不足。

Mo的质量分数为0.1％～0.5％的积极效果是由于Mo能提高金属的高温强度，并且能使钢材的金相组织的晶粒更细化，从而能提高钢材产品的淬透性和热强性能，提高钢材产品的强度；当质量分数取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是造成钢材成本增加，并且使得锯片变形倾向增大，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是钢材回火抗力不足，且在锯切热的影响下强度衰减。

V的质量分数为0.1％～0.4％的积极效果是在该质量分数的范围内，由于V是碳化物形成元素中较强的元素，其碳化物的熔点高、硬度大和弥散度高，因此可显著提高钢材的耐磨性能，同时V还能细化晶粒，提高钢材的回火抗力，并且保证钢材的热硬性，进而降低钢材的裂纹敏感性；当质量分数取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是钢材轧制过程变形抗力增大，当质量分数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是锯片的红硬性不足，在锯切热的影响下硬度下降导致屈曲变形。

在一些可选的实施方式中，以体积分数计，所述钢材的金相组织为珠光体组织。

在一些可选的实施方式中，所述珠光体组织的粒径为：100nm～300nm。

本申请实施例中，珠光体的粒径为100nm～300nm的积极效果是保证良好的后续球化退火工艺性能；当粒径的取值大于该范围的端点值，将导致的不利影响是造成后续球化退火工序和热处理工序组织粗大，导致钢材脆性增大；当粒径的取值小于该范围的端点值，将导致的不利影响是热轧钢材强度过高，造成轧制力过大、卷取困难。

在一些可选的实施方式中，所述钢材的单侧脱碳层深度h≤1.5％所述钢材的板厚H。

本申请实施例中，钢材的单侧脱碳层深度h≤1.5％钢材的板厚H的积极效果是保证钢材表面足够的淬透性和淬硬性；当厚度占比的取值大于该范围的端点值，将导致的不利影响是钢材表面淬硬性不足，表面产生非马氏体组织或淬火软点，钢材疲劳强度降低，易产生开裂，

本申请一个实施例中，如图1所示，提供一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢的制备方法，所述方法包括：

S1.得到铁水；

S2.将所述铁水进行预处理，后依次进行转炉冶炼、LF精炼和RH精炼，再进行连铸，得到含所述钢材化学成分的铸坯；

S3.将所述铸坯依次进行加热、轧制、冷却和卷取，后进行缓冷，得到高抗变形屈曲的热轧带钢。

在一些可选的实施方式中，所述加热炉出炉温度为1180℃～1260℃，所述加热炉在炉时间≥180min。

本申请实施例中，加热炉的出炉温度为1180℃～1260℃的积极效果是保证钢坯整体温度的均匀性并为热轧做奥氏体组织准备；当温度的取值大于该范围的端点值，将导致的不利影响是奥氏体晶粒粗大、脱碳严重、严重时出现过热和过烧缺陷；当温度的取值小于该范围的端点值，将导致的不利影响是钢坯温度过低，导致后续热轧抗力增大、钢坯温度不均匀导致钢材的组织性能不均匀。

在一些可选的实施方式中，所述轧制包括粗轧和精轧，所述粗轧的终轧温度为1020℃～1080℃。

本申请实施例中，粗轧的终轧温度为1020℃～1080℃的积极效果是保证粗轧压下量以及后续精轧的组织和温度准备；当温度的取值大于该范围的端点值，将导致的不利影响是限制粗轧压下量；当温度的取值小于该范围的端点值，将导致的不利影响是后续精轧温度过低，导致轧制困难、无法保证适宜的组织和性能。

在一些可选的实施方式中，所述精轧的终轧温度为850℃～900℃。

本申请实施例中，精轧的终轧温度为850℃～900℃的积极效果是使得轧制过程匹配钢材的变形、温度变化过程；当温度的取值大于该范围的端点值，将导致的不利影响是轧制速度过高，影响轧制稳定性，并且影响后续冷却过程，进而影响钢材性能；当温度的取值小于该范围的端点值，将导致的不利影响是轧制后期变形抗力增大，影响轧制稳定性，扰乱钢材冷却过程相变。

在一些可选的实施方式中，所述冷却包括层流冷却，所述层流冷却的终点温度为600℃～700℃。

本申请实施例中，层流冷却的终点温度为600℃～700℃的积极效果是控制相变，制备适合的组织；当温度的取值大于该范围的端点值，将导致的不利影响是相变温度过高，导致组织粗大，无法获得目标性能；当温度的取值小于该范围的端点值，将导致的不利影响是相变温度过低，形成马氏体组织，钢材硬度过高，无法获得目标性能。

在一些可选的实施方式中，所述缓冷的时间≥72h。

本申请实施例中，缓冷的时间≥72h的积极效果是释放钢材内应力，使钢材组织更加均匀；当时间的取值小于该范围的端点值，将导致的不利影响是钢材组织不均匀，内应力过大，开卷后板形不良。

实施例1

一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢，以质量分数计，钢材的化学成分包括：

C:0.81％，Si:0.24％，Mn:0.45％，P:0.013％，S:0.005％，Cr:0.63％，Al：0.02％，Ni:0.27，Mo:0.17％，O:0.002％，N:0.0038％，其余为Fe和不可避免的杂质。

如图1所示，一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢的制备方法，包括：

S1.得到铁水；

S2.将铁水进行预处理，后依次进行转炉冶炼、LF精炼和RH精炼，再进行连铸，得到含钢材化学成分的铸坯；

S3.将铸坯依次进行加热、轧制、冷却和卷取，后进行缓冷，得到高抗变形屈曲的热轧带钢。

加热的出炉温度1243℃，加热的在炉时间为220min。

轧制包括粗轧和精轧，粗轧的终轧温度为1045℃，精轧的终轧温度为880℃。

冷却包括层流冷却，层流冷却的终点温度为625℃。

缓冷的时间为72h。

对比例1

将对比例1和实施例1进行对比，对比例1和实施例1的区别在于：

不加入Ni、Mo元素。

对比例2

将对比例2和实施例1进行对比，对比例2和实施例1的区别在于：

转炉冶炼的出炉温度为1150℃，转炉冶炼的时间为150min。

轧制包括粗轧和精轧，粗轧的终轧温度为900℃，精轧的终轧温度为800℃。

冷却包括层流冷却，层流冷却的终点温度为500℃。

对比例3

将对比例3和实施例1进行对比，对比例3和实施例1的区别在于：

转炉冶炼的出炉温度为1300℃。

轧制包括粗轧和精轧，粗轧的终轧温度为1150℃，精轧的终轧温度为950℃。

冷却包括层流冷却，层流冷却的终点温度为750℃。

相关实验：

分别收集实施例1和对比例1-3所得的钢材产品，检测其性能如表1所示。

相关实验的测试方法：

抗拉强度：根据GB/T 228.1-2021《金属材料拉伸试验》对热轧带钢进行室温拉伸性能测定。断后伸长率：根据GB/T 228.1-2021《金属材料拉伸试验》对热轧带钢进行室温拉伸性能测定。

硬度：根据GB/T 4340.1《金属材料维氏硬度试验》对热轧带钢进行维氏硬度测定。

锯切寿命：根据实际锯切过程中，同规格锯片、锯切相同材料、相同锯切速度且不发生屈曲变形的累计锯切面积，累计锯切面积越大，说明锯片寿命越高，抗屈曲变形能力越强。

表1

表1的具体分析：

抗拉强度是指制备得到的钢板在拉断前所能承受的最大应力值，抗拉强度越大，说明钢板在拉断前所能承受的最大应力值越大。

断后伸长率是指钢板在拉断后标距的伸长于原始标距的百分比，断后伸长率越高，说明钢板的韧性越好。

从对比例1-3的数据可知：

如果缺少重要合金元素将不能有效保证成品锯片的锯切寿命；超出合理的工艺范围，将导致生产稳定性变差、无法保证材料合理的组织性能，最终影响成品锯片质量。

本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本申请实施例提供的钢材，通过足量的C元素保证钢材的淬硬性，保证热处理后锯片具备足够高的强度和硬度；通过Si元素保证固溶强化效果和提升钢材弹性极限，限制塑性变形；Mn元素的固溶强化作用保证钢材的强度；通过Cr元素保证钢材的淬透性和一定程度的耐蚀性；通过V元素，显著提升钢材的回火抗力，提升热处后钢材的硬度和耐磨性，以及在锯切热的影响下锯片仍保持良好的红硬性；通过Ni元素，来显著提升圆盘锯的韧性，防止锯片在承受周期应力作用下屈曲变形；通过Mo元素，细化钢材组织，并且提升钢材的热强性，抵抗锯切热作用下的强度衰减，进一步提升锯片抗屈曲变形能力。

(2)本申请实施例提供的热轧带钢，具有综合性较高的力学性能，在4.5mm的热轧带钢产品上，其抗拉强度为1390MPa、断后伸长率为9.5％、维氏硬度为390HV和屈服强度为1210MPa。

(3)本申请实施例提供的方法，其制备出的钢材中金相组织为大量细小片层珠光体组成，并且具有内部纯净度高和杂质元素含量低的特点。

(4)本申请实施例提供的方法，所生产的热轧带钢制备出的圆盘锯产品具有高强度、高韧性和良好红硬性的特点。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种高抗变形屈曲圆盘锯用热轧带钢，其特征在于，以质量分数计，所述热轧带钢的化学成分包括：

C:0.6％～1.0％，Si:0.1％～0.5％，Mn:0.3％～0.6％，P≤0.02％，S≤0.005％，Al≤0.05％，Cr:0.5％～0.8％，Ni:0.1％～0.4％，Mo:0.1％～0.4％，V:0.1％～0.4％，O≤0.003％，N≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质；

以体积分数计，所述热轧带钢的金相组织为珠光体组织；

所述珠光体的粒径为：100nm～300nm；

所述热轧带钢的单侧脱碳层深度h≤1.5％所述热轧带钢的板厚H；

制备所述的热轧带钢的方法包括：

得到铁水；

将所述铁水进行预处理，后依次进行转炉冶炼、LF精炼和RH精炼，再进行连铸，得到含上述化学成分的铸坯；

将所述铸坯依次进行加热、轧制、冷却和卷取，后进行缓冷，得到高抗变形屈曲的热轧带钢；

所述加热的出炉温度为1180℃～1260℃，所述加热的在炉时间≥180min；

所述轧制包括粗轧和精轧，所述粗轧的终轧温度为1020℃～1080℃；

所述精轧的终轧温度为850℃～900℃；

所述冷却包括层流冷却，所述层流冷却的终点温度为600℃～700℃；

所述缓冷的时间≥72h。