專利名稱：中碳高速切割鋸片基體鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼材制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種中碳高速切割鋸片基體鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
鋸片基體鋼是制造切割石材的鋸片基體的主要原料，主要應(yīng)用于石材加工業(yè)。按材料分類，國內(nèi)生產(chǎn)的石材切割鋸片基體常用材料主要有75Crl、8MnSi、80CrV、65Mn、45鋼等材質(zhì)，45鋼是普通碳素鋼，65Mn是普通彈簧鋼，它們的淬火性能以及抗回火性能都比較差，75Crl、8MnSi、80CrV鋼中含有Cr、V等合金元素，鋸片質(zhì)量較65Mn有大幅度提高，但是因?yàn)閷儆诟咛?、高?qiáng)度鋼，采取連鑄和熱軋的方式生產(chǎn)，存在相當(dāng)大的難度。采用電爐-模注-軋制工藝生產(chǎn)，工序復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，市場難以接受。隨著建筑業(yè)和石材加工行業(yè)的發(fā)展，高速切割石材的鋸片需求量越來越多，制作鋸片基體的鋼種要求也越來越高。在本發(fā)明之前，申請?zhí)枮?9107945.0的中國發(fā)明專利公開了一種適用于激光焊接法的金剛石鋸片基體鋼及其制造方法，其化學(xué)成分為(質(zhì)量百分比)C :0. 20 0.30%、 Cr 1. 0 — 1. 5%, Mo :0. 2 0. 5%、Mn :0. 65 1. 3%、Si :0. 15 0. 30%，余量為鐵或其他不可避免的雜質(zhì)，該鋼經(jīng)過冶煉后澆鑄成鑄坯，鑄坯經(jīng)過熱軋后再冷軋成2 3mm的薄板，再經(jīng)過退火、淬火、回火等熱處理后，其屈服強(qiáng)度為980 1200MPa，抗拉強(qiáng)度為1050 1250MPa，HRC為42 45，沖擊功為75 85J。但是，該鋼的成分中添加過多貴重金屬M(fèi)o元素，成本較高，同時(shí)其制造工藝主要針對熱軋+冷軋鋼板實(shí)施，工藝復(fù)雜，所制造的產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。申請?zhí)枮?00610011717. 1的中國發(fā)明專利提供了一種金剛石鋸片基體鋼，其化學(xué)成份(wt% )為 C :0. 47 0. 85%,Si 0. 17 0. 37%,Mn 1. 51 2. 00%,Nb 0. 005 0. 07%, B 0. 0005 0. 001%, Al 彡 0. 050%, S^O. 01%, P^O. 02%，余量為 Fe。該鋼具有較高的屈服強(qiáng)度，可達(dá)到1255 1710Mpa，但由于其成份中碳含量較高，導(dǎo)致鋼的塑韌性、可焊性相對較低，至今不能得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種鋼質(zhì)純凈、韌性強(qiáng)、耐磨性高、成本低廉的一種中碳高速切割鋸片基體鋼，同時(shí)，該鋼的制造方法，工藝簡單，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的中碳高速切割鋸片基體鋼，其各組分的重量百分比為 C 0. 20 0. 40、Si 0. 10 0. 30、Mn :0. 45 0. 63、P 彡 0. 010、S 彡 0. 005、Ti :0. 008 0. 020、Cr 0. 80 1. 20、N 彡 0. 005，Al :0. 020 0. 050、Ni :0. 10 0. 20、V :0. 030 0. 050，其余為!^e及不可避免的夾雜，而且，Als/N彡3. 0，Mn+Cr = 1. 45 1. 85。進(jìn)一步地，該鋼中各組分的重量百分比為:C :0. 28 0. 32、Si :0. 20 0. 30、Mn 0. 55 0. 60,P 彡 0. 010,S 彡 0. 005,Ti :0. 008 0. 020,Cr :0. 90 1. 00,N 彡 0. 005,Al 0. 02 0. 050、Ni 0. 15 0. 20、V :0. 030 0. 050，其余為Fe及不可避免的夾雜。本發(fā)明的中碳高速切割鋸片基體鋼的制造方法，包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、真空處理、連鑄、熱連軋、冷卻、卷取、開平、淬火處理、回火處理的步驟，其中所述連鑄時(shí)鋼坯加熱溫度控制為1230 1270°C，加熱速率控制為8 Hmin/cm ；熱連軋時(shí)開軋溫度控制為1150 1180°C，終軋溫度控制為860 900°C，軋后弱冷，保證卷取溫度控制為680 740°C，淬火處理溫度控制為800 880°C，保溫時(shí)間控制為10 25min，保溫后進(jìn)行油淬； 回火處理溫度控制為300 450°C，保溫時(shí)間控制為1. 5 3h，而后空冷。進(jìn)一步地，所述連鑄步驟后，鑄坯堆冷4 再進(jìn)行熱連軋。再進(jìn)一步地，所述熱連軋步驟中采用2250mm熱連軋機(jī)組軋制。本發(fā)明鋼中化學(xué)組份限定和制造方法中各步驟工藝參數(shù)限定原理及優(yōu)點(diǎn)如下本發(fā)明基于中碳鋼化學(xué)成分設(shè)計(jì)，C是鋼中提高強(qiáng)度的主要元素之一，對鋼的強(qiáng)度、延伸率和沖擊韌性影響較大。本發(fā)明鋼既要保證一定的使用強(qiáng)度，同時(shí)要兼顧淬透性和焊接性能，太高的C會加重鑄坯中心偏析，熱連軋時(shí)變形抗力高；太低的C會導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度不夠，影響鋼板使用性能。故其C重量百分含量控制在0. 20 0. 40%，優(yōu)選為0. 28 0. 32%。當(dāng)C含量在一定范圍時(shí)，Si、Mn元素的固溶強(qiáng)化作用對鋼的強(qiáng)度影響就較為明顯。 另外，除C以外，適量的Si、Mn可以幫助脫氧，Si還可以參與形成硅酸鹽，有助于改善鋸片的切割加工性能，適量的Mn也是保證鋼的淬透性能的重要元素，但是太高的Si、Mn會增加鋼的脆性。所以，本發(fā)明的Si重量百分含量控制為0. 10 0. 30%、優(yōu)選為0. 20 0. 30%， Mn重量百分含量控制為0. 45 0. 63%，優(yōu)選為0. 55 0. 60%。P、S是鋼中非金屬夾雜物的主要形成元素。非金屬夾雜物在鋼中的總量雖然很少，但對鋼的影響卻很大。夾雜物的存在，不利于鋼的韌性、延伸率和斷面收縮率，而且容易引起應(yīng)力集中造成疲勞裂紋，導(dǎo)致鋼的抗疲勞性能降低，并會使構(gòu)件在腐蝕介質(zhì)中由夾雜物處引起腐蝕，降低鋼材的耐蝕性?？刂其撝蠵、S元素含量，降低非金屬夾雜物水平， 生產(chǎn)非金屬夾雜物少的潔凈鋼，對于保證本發(fā)明鋼的性能顯得尤為重要，本發(fā)明控制鋼的 P 彡 0. 010%, S 彡 0. 005%。Ti是強(qiáng)烈的碳化物和氮化物形成元素，有極高的穩(wěn)定性，一定量的Ti能起到提高鋼種韌性、改善焊接性能的作用。例如TiC在淬火加熱時(shí)要到1000°C以上才開始緩慢的溶解，同時(shí)，鈦能改善鋼的熱強(qiáng)性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強(qiáng)度，本發(fā)明將Ti元素含量控制為0. 008 0. 020% OCr的加入主要是為了提高淬透性，是提高調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)度的有效合金元素，加入適量的Cr，也可提高鋼回火后的穩(wěn)定性，但過高的Cr反而不利于加工。本發(fā)明將Cr元素的重量百分含量控制為0.80 1.20%，優(yōu)選為0.90 1.0%。同時(shí)，為了提高鋼的淬透性，且保證鋼板最終使用性能，必須控制Mn+Cr = 1. 45 1. 85%。Al是為了脫氧而加入到鋼中的元素，同時(shí)能夠細(xì)化晶粒、固定N元素。本發(fā)明將其含量限定為0. 02 0. 050%，避免產(chǎn)生過多惡化性能的夾雜物。同時(shí)控制Als/N ^ 3.0% 是為了降低鋼板脆性，提高鋼板韌性。為了提高高速切割石材鋸片基體鋼的韌性，使鋼的強(qiáng)韌性更加匹配，進(jìn)一步提高使用性能，在發(fā)明鋼中還要加入適量M和V。其中m是擴(kuò)大Y相、細(xì)化晶粒、球化碳化物、 提高韌性和保證綜合性能以及提高淬透性的有效元素；高速鋼中加入的V，能形成V4C，使之有更高的耐磨性。其中所加入的V重量百分含量控制在0. 030 0. 050% ；Ni的重量百分含量控制在0. 10 0. 20%，優(yōu)選為0. 15 0.20%。本發(fā)明鋼的制造方法，采用鐵水脫硫技術(shù)，轉(zhuǎn)爐頂?shù)状禑?，真空處理及連鑄工藝， 按通常超純凈鋼工藝進(jìn)行冶煉生產(chǎn)，因該鋼屬于中碳鋼，碳含量和合金含量相對較高，為了防止鑄坯冷卻過程中產(chǎn)生熱裂紋，而造成斷坯現(xiàn)象或?qū)е落摪瀹a(chǎn)生裂紋，連鑄步驟后，鑄坯必須堆冷4 候才能下送進(jìn)行熱連軋。熱連軋步驟中采用2250mm熱連軋機(jī)組軋制，因該鋼強(qiáng)度較高，對熱連軋機(jī)組來說生產(chǎn)有一定的難度，為此，必須采取恰當(dāng)?shù)能堉坪烷_平工藝。 連鑄時(shí)鋼坯加熱溫度控制為1230 1270°C，加熱速率8 Hmin/cm，鋼的開軋溫度控制為 1150 1180°C，終軋溫度控制為860 900°C，這樣可以適當(dāng)降低鋼的屈服強(qiáng)度和降低屈強(qiáng)比，改善使用性能。軋后弱冷，保證控制卷取溫度為680 740°C，鋼卷開平時(shí)，首先對鋼卷進(jìn)行平整，這樣可提高鋼板開平后的板形質(zhì)量。淬火處理溫度控制為800 880°C，保溫時(shí)間控制為10 25min，保溫后進(jìn)行油淬；回火處理溫度控制為300 450°C，保溫時(shí)間控制為1.5 311，而后空冷。本發(fā)明鋼在化學(xué)成分上采用中C、Si、Mn等合金元素的中碳合金鋼設(shè)計(jì)，采用Cr、 Ti、v、m等合金元素復(fù)合加入，利用其固溶或析出作用改善鋼板強(qiáng)度和韌性，同時(shí)控制了鋼的成本。制造時(shí)通過控制軋制工藝，優(yōu)化了鋼板組織晶粒形態(tài)，采用轉(zhuǎn)爐連鑄+熱連軋生產(chǎn)，鋼的晶粒細(xì)小，熱穩(wěn)定性高，具有較高的強(qiáng)韌性、耐疲勞性和耐熱性等冷熱加工綜合性能。該制造方法與傳統(tǒng)的熱軋+冷軋，然后退火+淬火+回火的生產(chǎn)工藝相比，對軋制制度要求不高，生產(chǎn)工藝明顯簡化，降低了工序成本，而且，產(chǎn)品性能穩(wěn)定性好。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合幾個具體實(shí)施例對本發(fā)明的中碳高速切割鋸片基體鋼及其制造方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。表1中實(shí)施例1 7為本發(fā)明鋼的的組份及其重量百分含量，另外選擇了三組專利號為99107945. 0的金剛石鋸片基體鋼作為對比鋼，這些鋼的各組份如表1所示表1 本發(fā)明鋼與對比鋼的化學(xué)組份重量百分含量(％ )。
權(quán)利要求
1.一種中碳高速切割鋸片基體鋼，其特征在于該鋼中各組分的重量百分比為c: 0. 20 0. 40,Si 0. 10 0. 30, Mn :0. 45 0. 63,P 彡 0. 010,S^ 0. 005,Ti :0. 008 0. 020、 Cr 0. 80 1. 20、N 彡 0. 005、Al 0. 020 0. 050，Ni 0. 10 0. 20、V 0. 030 0. 050，其余為1 及不可避免的夾雜，而且，Als/N彡3. 0，Mn+Cr = 1. 45 1. 85。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中碳高速切割鋸片基體鋼，其特征在于該鋼中各組分的重量百分比為:C :0. 28 0. 32、Si :0. 20 0. 30、Mn :0. 55 0. 60、P 彡 0. 010、S 彡 0. 005、 Ti 0. 008 0. 020、Cr :0. 90 1. 00、N 彡 0. 005、Al :0. 02 0. 050、Ni :0. 15 0. 20、V 0. 030 0. 050，其余為!^e及不可避免的夾雜。
3.—種權(quán)利要求1所述中碳高速切割鋸片基體鋼的制造方法，包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、真空處理、連鑄、熱連軋、冷卻、卷取、開平、淬火處理、回火處理的步驟，其特征在于所述連鑄時(shí)鋼坯加熱溫度控制為1230 1270，加熱速率控制為8 Hmin/cm ；熱連軋時(shí)控制開軋溫度為1150 1180，終軋溫度為860 900，卷取溫度控制為680 740，淬火處理溫度控制為800 880°C，保溫時(shí)間控制為10 25min ；回火處理溫度控制為300 450，保溫時(shí)間控制為1. 5 3h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述中碳高速切割鋸片基體鋼的制造方法，其特征在于所述連鑄步驟后，鑄坯堆冷4 再進(jìn)行熱連軋。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述中碳高速切割鋸片基體鋼的制造方法，其特征在于所述熱連軋步驟中采用2250mm熱連軋機(jī)組軋制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中碳高速切割鋸片基體鋼及其制造方法，該鋼中各組分的重量百分比為C0.20～0.40、Si0.10～0.30、Mn0.45～0.63、P≤0.010、S≤0.005、Ti0.008～0.020、Cr0.80～1.20、N≤0.005、Al0.020～0.050，Ni0.10～0.20、V0.030～0.050，其余為Fe及不可避免的夾雜，而且，Als/N≥3.0，Mn+Cr＝1.45～1.85。其制造方法包括鐵水脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、真空處理、連鑄、熱連軋、冷卻、卷取、開平、淬火處理、回火處理的步驟。實(shí)踐證明，該鋼的鋼質(zhì)純凈、韌性強(qiáng)、耐磨性高、成本低廉的同時(shí)，該鋼的制造方法，工藝簡單，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。
文檔編號C21D8/02GK102345074SQ201110317908
公開日2012年2月8日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者丁慶豐, 劉文斌, 張開廣, 徐進(jìn)橋, 洪霞, 王憲軍, 童明偉, 董中波, 鄒德輝, 鄭琳, 郭斌, 駱海賀 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司