一種含硼高碳鋸片用鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋸片用鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含硼高碳鋸片用鋼及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與普碳鋼、超低碳鋼等鋼種相比，高碳鋸片用鋼的生產(chǎn)難點(diǎn)來自于用戶使用的高要求和內(nèi)部鑄坯缺陷的敏感性，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
[0003]鋸片用鋼主要是制作高速鋸片，用來切割加工木材、石材、鋼鐵制品等。由于工作條件特殊，容易產(chǎn)生疲勞缺陷，因此對(duì)鋼中非金屬夾雜物、磷、硫等控制要求較嚴(yán)。碳是容易引起偏析的元素之一，高碳鋼板坯澆鑄過程中的鑄坯碳偏析度較高；同時(shí)，由于碳含量高，凝固過程中柱狀晶充分生長，選分結(jié)晶嚴(yán)重，鑄坯中心元素正偏析加劇，同時(shí)柱狀晶的搭橋還會(huì)阻礙鋼水對(duì)凝固末端的補(bǔ)充，導(dǎo)致鑄坯中心疏松。碳偏析容易導(dǎo)致鑄坯局部碳高，冶金制造過程中，高碳鋼凝固生成初生奧氏體組織，在二冷段的進(jìn)一步冷卻過程中，選分結(jié)晶引起的局部碳高部位的晶界會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)狀滲碳體組織，滲碳體的范性好，對(duì)材料的強(qiáng)度和韌性產(chǎn)生影響，導(dǎo)致鑄坯容易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。與其它鋼種不同，高碳鋼在600?800°C溫度區(qū)間內(nèi)沿奧氏體晶界存在無析出物帶，造成在該溫度區(qū)間內(nèi)脆性增加，容易發(fā)生奧氏體沿晶間斷裂，導(dǎo)致鑄坯表面出現(xiàn)角部裂紋。高碳鋼板坯出連鑄機(jī)后的溫度大約在820°C左右，在空冷的條件下類似恒溫冷卻，鑄坯冷卻速度快，內(nèi)部組織進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，形成有一定比例的馬氏體。高碳馬氏體硬度高，但韌性低，脆性大，而且碳含量越高脆性越大，鑄坯斷裂的可能性就越大。
[0004]由于硼及其化合物的獨(dú)特性質(zhì)，被廣泛運(yùn)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，如冶金工業(yè)、玻璃及陶瓷工業(yè)、農(nóng)業(yè)肥料、洗滌劑及肥皂、防燃劑、高新材料方向等行業(yè)。與其它合金元素相比，硼在鋼中有著獨(dú)特的作用。它有如下特點(diǎn):硼在鋼中的溶解度低，與晶體缺陷(晶界、位錯(cuò)、空位)有強(qiáng)烈的相互作用，特別是易于偏聚在晶界，甚至極微量的硼，也會(huì)對(duì)鋼的相變過程及一系列性能產(chǎn)生顯著影響;且易與02、N2、C、S等形成夾雜物或析出相。
[0005]對(duì)比專利“CN103173685 A—一種高強(qiáng)度鋸片鋼卷的生產(chǎn)方法”，通過以下成分體€，C:0.49?0.52%、S1:0.2?0.35%、Mn:1.45?1.60%、P: <0.015%^S: < 0.005%^Cr:0.2?0.25%、ν:0.12?0.16%、Α1:0.020?0.025%、Ν: < 0.006% ;生產(chǎn)流程采用轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一熱連乳工藝，包括鋸片鋼生產(chǎn)中的板坯連鑄和偏析控制，鋸片鋼的板坯連下線緩冷溫度的控制，乳制開乳、終乳溫度，卷取溫度的控制，獲取的鋸片鋼卷橫向屈服:600?750MPa，橫向抗拉:930?1040MPa，延伸率19.5?26 %，硬度:HRC為20?28。該專利采用較高的C，同時(shí)添加合金元素Cr、V，在增加合金成本的同時(shí)，增加鋼水冶煉的困難；同時(shí)，其鋼水未經(jīng)過RH或VOD精煉脫H、0等，連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，如偏析、夾雜，帶狀析出等，均難以控制。另外，該專利僅通過一般熱連乳工藝獲得高強(qiáng)度鋸片用鋼，未經(jīng)過后續(xù)熱處理，其強(qiáng)度的穩(wěn)定性、組織均勻性，均值得商榷。
[0006]對(duì)比專利“CN104099520 A—一種高碳低合金鋸片鋼及其熱乳鋼板生產(chǎn)方法”，采用以下成分體系，為C:0.78?0.86%、S1:0.15?0.40%、Mn:0.40?0.70%、P< 0.025%、S<0.015%、Al:0.005?0.050%、C:0?0.0050%、Cr:0.50?0.80%、V:0.15?0.25%、Ni <0.25%,Cu<0.20%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì);其熱乳鋼板制造方法，包括高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、LF爐精煉、板坯連鑄、板坯加熱、熱連乳、熱乳板卷緩冷和開平矯直步驟。依據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的鋼具有更高的淬透性、淬硬性和抗回火穩(wěn)定性，具有組織性能均勻、板形良好、鋼板殘余應(yīng)力低等特點(diǎn)，適合于制造厚規(guī)格、大尺寸鋸片。該專利采用更高的C，較高的Cr和V，合金成本增加，鋼水冶煉困難，其鋼水未經(jīng)過RH或VOD精煉脫H、0等;其實(shí)施例中，通過簡單的實(shí)驗(yàn)室“830°C淬火加420°C回火”熱處理，其洛氏硬度HRC范圍在40?45之間，缺乏實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。
[0007]對(duì)比專利“CN 104178691—一種高強(qiáng)度冶金鋸片用鋼及其熱處理方法”，化學(xué)成分為:C:0.30 ?0.60%，S1:0.15 ?0.30%，Mn: 1.35 ?1.9% ,P: < 0.02% ,S: < 0.005% ,V:
0.07?0.19%，A1:0.025?0.055%，其余為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明經(jīng)冶煉、連鑄后，熱乳成板材，板材經(jīng)過淬火、回火熱處理后，即成為冶金鋸片鋼。本發(fā)明通過離線或在線淬火+回火熱處理工藝，淬火介質(zhì)為水，該方法具有成本低、淬透性好、效率高、硬度均勻、利于環(huán)保等特點(diǎn)，配合合適的化學(xué)成分設(shè)計(jì)，使其既能保證高硬度、高韌性的要求，簡化鋸片的生產(chǎn)工藝、縮短生產(chǎn)流程、降低能耗。該專利通過較寬的C含量設(shè)計(jì)，并加入一定量的V，以水為淬火介質(zhì)，試圖通過在線淬火，生產(chǎn)高強(qiáng)度鋸片鋼;一般而言，鋸片鋼規(guī)格較薄，基本都在15.mm及以下，通過在線淬火，其板形極難控制;對(duì)于高碳高強(qiáng)度鋸片鋼，在線淬火后板形較差，通過后續(xù)板形矯正，是非常困難的，故其生產(chǎn)具有一定的局限性。
[0008]對(duì)于高碳含硼鋼，如何保證冶煉過程中鋼水純凈度，如何保證連鑄過程中鋼坯內(nèi)部質(zhì)量，如何保證乳制及熱處理后鋼板綜合力學(xué)性能及表面質(zhì)量，均存在一定的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種含硼高碳鋸片用鋼及其制造方法。解決含硼高碳鋼鋼鑄坯心部質(zhì)量及鋼板性能不穩(wěn)定、表面質(zhì)量不良等問題。通過合理的成分設(shè)計(jì)及嚴(yán)格的冶煉、澆鑄、乳制、淬火及回火熱處理工藝完成制造。
[0010]一種含硼高碳鋸片用鋼，其化學(xué)成分重量百分比為，C:0.25%?0.32%; S1:0.20%?0.50%;Μη:0.60%?1.00% ;Alt:0.010%?0.050% ;B:0.0010%?0.0020% ；Ca:0.0010%?0.0030% ;P: < 0.010% ；S: < 0.0050% ；N: < 0.0050% ;其余為Fe及不可避免雜質(zhì)。
[0011]碳當(dāng)量CEV(%)計(jì)算公式:C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，碳當(dāng)量 CEV 范圍為0.35wt % ?0.49wt %。
[0012]一種含硼高碳鋸片用鋼的制造方法，通過鐵水脫硫扒渣、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、RH真空處理的鋼水冶煉工藝路線完成。其步驟及參數(shù)控制如下:
[0013]1、在冶煉過程中，嚴(yán)格控制化學(xué)成分重量百分比含量范圍，C: 0.25 %?0.32% ; P:
0.005%?0.010% ;S:0.0010%?0.0050%，并保證碳當(dāng)量CEV在0.35%?0.49%之內(nèi)。
[0014](I)鋼水冶煉過程中，嚴(yán)格保證真空處理時(shí)間；其中，RH爐真空時(shí)間控制在15min?20min，深真空處理時(shí)間控制12min?15min。鋼水冶煉過程溫度控制參數(shù)如下:參考液相線溫度:1507°C;過熱度范圍:20± 10°C ；中包溫度范圍:1527 土 10°C ;RH結(jié)束溫度范圍:1547 土10°C;RH進(jìn)站溫度范圍:1607 ±10°C;LF結(jié)束溫度范圍:1627 ±10°C;LF進(jìn)站溫度范圍:± 10°C;轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度范圍:1650 ± 10°C。
[0015](2)鐵水脫硫過程:執(zhí)行深脫硫模式。
[0016](3)轉(zhuǎn)爐冶煉過程:嚴(yán)格控制供氧、造渣、擋渣、脫氧及合金化過程;采用鋁鐵強(qiáng)脫氧，按2.9Kg?3.1Kg/噸鋼水加入，并根據(jù)終點(diǎn)氧化性適當(dāng)調(diào)整;合金化過程采用硅錳配S1、配Mn，目標(biāo)三分鐘成份重量百分比如下:C:范圍0.23%?0.26%，目標(biāo)0.25% ; S1:范圍0.10%?0.20%，目標(biāo)0.15% ;Mn:范圍0.55%?0.75%，目標(biāo)0.65%;卩％范圍 <0.010%，目標(biāo) < 0.008% ;S:范圍 <0.012%，目標(biāo) <0.010%。
[0017](4)LF爐精煉過程:嚴(yán)格保證出站硫含量達(dá)到目標(biāo)要求，招含量在范圍內(nèi)，盡量控制到目標(biāo)含量。LF爐精煉結(jié)束成分重量百分比控制如下；C:范圍0.28%?0.31%，目標(biāo)0.29% ; S1:范圍0.15% ?0.25%，目標(biāo)0.20% ;Mn:范圍 0.70% ?0.80%，目標(biāo)0.75% ;卩范圍 <0.010%，目標(biāo) <0.008% ;S(%)范圍 < 0.0050%，目標(biāo) <0.0030% ; Alt:范圍0.035%—0.050%，目標(biāo)0.040%。
[0018](5)RH真空處理過程:嚴(yán)格保證深真空處理時(shí)間在12min以上；鋁含量只要滿足判定要求則真空過程不補(bǔ)鋁和調(diào)整廢鋼;真空結(jié)束后加入硼鐵配B，準(zhǔn)確稱量加入，根據(jù)殘硼調(diào)整。確保鈣處理，軟吹流量在60?150NL/min，軟吹