切割石材及金属用高碳低合金锯片钢及其热轧钢板制造方法
【专利摘要】本发明属于钢铁冶炼与加工【技术领域】。本发明所述切割石材及金属用高碳低合金锯片钢化学元素质量百分比为：C：0.70～0.80％；Si：0.20～0.50％；Mn：0.50～0.90％；P≤0.025％；S≤0.015％；Al：0.005～0.050％；Cr：0.30～0.60％；其余为Fe和不可避免的杂质。本发明还提供切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法。通过提高钢中的C、Cr和Mn含量，提高了钢的淬透性和淬硬性；通过优化板坯连铸、板坯加热、热连轧、卷取、热轧板卷缓冷和矫直的工艺参数，避免了板坯断裂及其表面和内部产生裂纹的现象发生，同时解决钢板强度偏高、残余应力较大及板形较差等问题。
【专利说明】切割石材及金属用高碳低合金锯片钢及其热轧钢板制造方 法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁冶炼与加工【技术领域】，特别涉及一种切割石材及金属用高碳低合 金锯片钢及其热轧钢板制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会不断的发展，人们对石材及金属等材料的需求量越来越大，对获取特定 规格的石材及金属的效率要求越来越高。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。
[0003] 目前，国内制造锯片通常使用中碳锯片钢、中碳低合金锯片钢、高碳锯片钢及高碳 低合金锯片钢，代表牌号为45、30(^^〇、5011112￥、65111、7501、了84和1'1(^等，其适用的热轧 钢板厚度一般为2. 0?14. 0mm、宽度在300?5000mm。
[0004] 依据宽度的不同，锯片钢热轧钢板可通过窄带钢轧机、热连轧机及中厚板轧机轧 制。锯片钢热轧钢板厚度主要为2. 0?10. 0mm，宽度主要为1000?2000mm。由于宽度和 轧制成本问题，热连轧机为轧制锯片钢热轧钢板的优选。
[0005] 然而，以目前的热连轧机流程生产锯片钢热轧钢板存在以下问题：
[0006] (I) 45、30CrMo、50Mn2V和65Mn等牌号锯片钢淬透性和淬硬性较差，不适合制作厚 规格、大尺寸锯片。
[0007] (2) 50Mn2V、65Mn、75Crl和T8A、TlOA等牌号锯片钢碳含量高，其连铸板坯在凝固 过程中偏析及收缩严重，容易产生中心偏析和热应力，其表面及内部裂纹生成敏感性高，由 板坯裂纹引发的断裂比例较高。
[0008] (3)锯片钢碳含量高（碳含量一般多0. 30%)，并添加有一定量的锰、铬等元素，热 轧状态下强度很高，热连轧过程中保证板形和尺寸精度极其困难。
[0009] (4)热连轧结束后锯片钢热轧板卷强度和硬度偏高，残余应力过大，开平矫直机开 平矫直锯片钢热轧板卷很吃力，开平矫直过程中热轧板卷容易开裂，开平矫直后钢板容易 出现翘曲、浪形等缺陷，保证板形非常困难，用户难以对锯片钢热轧钢板进行机械加工、冷 轧和热处理。
[0010] 申请号为200510028312. 4,发明名称为一种石材切割锯片钢及其制造方法， 其化学成分重量百分比为：C 0.45?0.60%、Si 0.10?0.60%、Mn L 30?L 80%、 P 彡 0. 02%、S 彡 0. 01%、V 0. 05 ?0. 20%、Cr 0. 15 ?0. 30%、N 0. 005 ?0. 020%、Ca 0?0. 0050 %、A10. 005?0. 040%、其余为Fe和不可避免的杂质。其制造方法为：包括如 下步骤：冶炼、浇铸，板坯采用热送热装工艺，保证进入板坯加热前的板坯温度在300°C以 上；板坯加热温度1150°C以上，热轧时控制终轧温度在900°C以上；乳后空冷、卷取，卷取温 度控制在700°C以上。该发明钢的淬透性高于常用中碳和低合金钢，特别适用于制造直径 IOOOmm以上的大型锯片，用于切割石材。该发明只能部分解决目前热连轧机流程生产锯片 钢热轧钢板存在的问题。
[0011] 申请号为201010023161. 4,发明名称为一种锯片基体用钢及其制造方法，其按重 量百分比计的化学成分为：CO. 68?0. 80%、Cr0. 30?0. 70%、Mn0. 50?I. 00%、Si0. 10? 0. 50 %、V0. 03 ?0. 15 %、CaO ?0. 0050 %、NO. 0050 ?0. 010 %、AltO. 005 ?0. 04 %、 P < 0. 02%和S < 0. 01 %，其余为Fe和不可避免的杂质。该钢的制造方法，包括：冶炼后 的钢水进行连铸或模铸，模铸后经初轧成钢坯；连板坯或模铸后初轧钢坯采用缓冷；连板 坯或初轧钢坯经ll〇〇°C?1250°C的温度范围内加热，粗轧机出口温度彡1050°C，终轧温度 870?950 °C，乳后钢板采用自然冷却；或者热轧制成带钢，终轧温度870?950°C，卷取温 度720?820°C;卷取后控制在0. 1?5°C /s冷却。该钢再制成锯片并经过淬火和回火后， 整个锯片片体截面硬度能够达到HRC在43以上，截面硬度分布均匀，能够满足较大直径锯 片的使用性能要求。该发明只能部分的解决目前热连轧机流程生产锯片钢热轧钢板存在的 问题。
[0012] 因此，亟需一种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢及其热轧钢板制造方法，以 便大大缓解或解决目前热连轧机流程生产锯片钢热轧钢板存在的问题。
【发明内容】
[0013] 本发明所要解决的技术问题是提供一种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢及 其热轧钢板制造方法，以解决30CrMo、50Mn2V和65Mn等牌号锯片钢淬透性和淬硬性均不足 等问题，同时解决高碳锯片钢热轧钢板强度偏高、残余应力较大及板形较差等问题。
[0014] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢， 包括如下质量百分比的化学成分：C :0. 70?0.80%、Si :0. 20?0. 50%、Mn :0. 50? 0· 90%、P 彡 0· 025%、S 彡 0· 015%、A1 :0· 0050 ?0· 050%、Cr :0· 30 ?0· 60%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0015] 其中，钢的淬硬性主要取决于钢中碳（C)含量，且碳元素还可以显著提高钢的淬 透性，增大钢的临界尺寸。但是钢中碳含量过高，会增大板坯脆性，致使板坯开裂及裂纹产 生的敏感性增加，因此本发明钢碳含量目标在〇. 70?0. 80%之间。
[0016] 锰（Mn)是典型的奥氏体稳定化元素，可提高钢的淬透性和淬火硬度，并起到一定 的固溶强化作用。若锰含量过低，则不能保证获得全马氏体组织及调质热处理后的硬度；若 锰含量过高，则同时高碳含量和高锰含量会导致连铸板坯中心偏析严重，并最终使得热轧 钢板中心偏析严重，因此本发明钢锰含量目标在0. 50?0. 90 %之间。
[0017] 硅（Si)是非碳化物形成元素，适量的硅含量可以帮助脱氧，并和钙元素及铝元素 一起形成硅酸盐，有助于改善切削加工性能，但过高的硅含量会增加钢的脆性，因此本发明 钢Si含量目标为0. 20?0. 50 %之间。
[0018] 铬（Cr)是中强碳化物形成元素，可明显提高亚稳奥氏体的稳定性和淬透性，增大 奥氏体的过冷能力，但钢中铬含量过高，不但会增加制造成本，而且会增加热轧工序的难 度，因此本发明钢铬含量目标为0. 30?0. 60%之间。
[0019] 铝（Al)用于脱氧，并和钙及硅一起形成易于上浮的低熔点夹杂物，提高钢液的纯 净度。但铝含量过高会形成过多的氮化铝及氧化铝的夹杂物，恶化钢的热加工性能和调质 热处理后的韧性，因此本发明钢优选的铝含量在0. 0050?0. 050%之间。
[0020] 本发明提供的一种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板，通过提高钢中 的C、Cr和Mn含量，使得C的质量百分比在0. 70?0. 80 %之间，Cr的质量百分比在0. 30? 0. 60%之间，Mn的质量百分比在0. 50?0. 90%之间，提高了钢的淬透性和淬硬性；另外优 化生产工艺，控制利用连铸机获得所需要的板坯的工艺参数，避免了板坯的断裂及其表面 和内部产生裂纹的现象发生；控制将所述板坯加热，再依次进行热连轧、卷取、热轧板卷缓 冷和开平矫直的工艺参数，避免了钢板强度偏高、残余应力较大及板形较差等问题的出现。
[0021] 本发明还提供一种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法：
[0022] 将高炉冶炼的铁水通过转炉冶炼成钢，再采用LF炉进行精炼；
[0023] 然后利用连铸机获得所需要的板坯，将所述板坯加热，再依次进行热连轧、卷取、 热轧板卷缓冷和矫直；
[0024] 其中，所述利用连铸机获得所需要的板坯的工艺参数为：Ttt为10?30°C，S eS 0· 85?I. 05m/min，二冷水比给水量为0· 5?0· 9L/kg ;
[0025] 所述将所述板坯加热，再依次进行热连轧、卷取的工艺参数为：加热炉预热段温 度Th为1000?1050°C，第一加热段温度L加为1100?1150°C，第二加热段温度L加为 1250?1300°C，均热段温度为1270?1300°C，粗轧出口温度大于等于1050°C，终轧温 度T终彡900°C，卷取温度T 4彡700°C ;
[0026] 所述热轧板卷缓冷的工艺参数为：用于热轧板卷缓冷的缓冷炉额定缓冷板卷数量 大于等于6卷，进入所述缓冷炉进行缓冷的板卷数量大于等于所述缓冷炉额定缓冷板卷数 量的2/3,热轧板卷进入缓冷炉或缓冷坑的温度Τ λ彡450°C，缓冷时间冷彡48h。
[0027] 进一步的，开平矫直机用于所述矫直的工序，包括粗矫直机和精矫直机，所述粗矫 直机的工作辊数量大于等于7个，最大矫直力大于等于14000kN，所述精矫直机的工作辊数 量大于等于11个，最大矫直力大于等于20000kN。
[0028] 进一步的，所述开平矫直的工艺参数为调整精矫直机入口辊缝使得所述热轧板卷 横截面的最大塑性变形比例为60?75 %，连续矫直速度Vitt在10?30m/min之间，所述 精矫直机预弯辊在1?4mm之间。
[0029] 进一步的，所述利用连铸机获得所需要的板坯还包括向所述连铸机添加高碳 钢连铸保护渣，所述高碳钢连铸保护渣的熔点在980±30°C，熔速为35±5秒，粘度为 0· 12±0· 03Pa · s，碱度为 0· 95±0· 05。
[0030] 进一步的，钢水过热度Itt在15?25°C之间，板坯拉速SeS 0. 85?0. 95m/min。
[0031] 进一步的，所述利用连铸机获得所需要的板坯之后还包括将所述板坯放入保温 坑进行保温，用以等待进入加热炉加热，并在加热后进行轧制，所述保温坑温度在300? 500 °C之间。
[0032] 进一步的，所述利用连铸机获得所需要的板坯之后还包括将所述板坯热送热装进 入加热炉加热，并在加热后进行轧制。
[0033] 进一步的，所述热连轧包括至少部分关闭所述精轧机机架间冷却水喷管及至少 部分关闭所述精轧机层流冷却水集管，使得粗轧出口温度大于等于1080°C，终轧温度 彡920°C，卷取温度T卷彡730°C。
[0034] 进一步的，热轧板卷进入缓冷炉或缓冷坑的温度IaS 500 °C，缓冷时间、冷 ^ 72h〇
[0035] 进一步的，调整精矫直机入口辊缝使得钢板横截面最大塑性变形比例为65? 70%，所述连续矫直速度V itt在15?25m/min之间。
[0036] 相对于现有技术，本发明提供的一种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢 板的制造方法，通过增加钢中碳、锰及铬元素的质量分数，使钢具有更好的淬透性和淬硬 性，能够制造更大厚度、更大直径的锯片，且使得钢在淬火及中温回火后具有更高、更均匀 的硬度分布；其次在利用连铸工艺浇铸钢的过程中，采用低过热度浇注（过热度在15? 30°C之间），控制较低的拉还速度（拉还速度在0. 85?0. 95m/min之间），使用高碳钢连 铸保护渣，可以避免板坯的开裂及在板坯的表面和内部产生裂纹，且化学元素偏析小，保 证了板坯质量；另外提高精轧的终轧温度（优选的，彡930°C )和卷曲温度（优选的， I4多730°C )，有利于降低热轧成形后钢板的强度和硬度，提高塑性和韧性，方便用户对钢 板进行机械加工、冷轧和热处理，并且有利于提高热轧板卷进入缓冷坑的温度；最后，通过 提高热轧板卷进入缓冷坑的温度（优选的，Τ λ> 500°C )，确保缓冷时间（优选的， 多72h)，能够有效地降低钢板残余应力，避免钢板在开平矫直过程中开裂。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 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，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其它的附图。
[0038] 图1为本发明实施例中一种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热乳钢板的显 微组织结构示意图，显微组织为细片状珠光体；
[0039] 图2为本发明实施例中一种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板淬火 后的显微组织结构示意图，显微组织为马氏体；
[0040] 图3为本发明实施例中一种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板淬火+ 中温回火后的显微组织结构示意图，显微组织为回火屈氏体。
【具体实施方式】
[0041] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的 范围。
[0042] 按照本发明所述化学成分和冶炼方法所冶炼的3炉高碳低合金锯片钢的化学成 分如表1所示，作为对比，表1中也列出了 1炉50Mn2V钢的化学成分。
[0043] 表1 3炉本发明钢和1炉50Mn2V钢的化学成分，％
[0044]
【权利要求】
1. 一种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢，其特征在于，包括如下质量百分比的 化学成分：C :0? 70 ?0? 80 % ;Si :0? 20 ?0? 50 % ;Mn :0? 50 ?0? 90 % ;P 彡 0? 025 % ; S彡0. 015% ;A1 :0. 005?0. 050% ;Cr :0. 30?0. 60% ;其余为Fe和不可避免的杂质。
2. -种切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法，其特征在于： 将高炉冶炼的铁水通过转炉冶炼成钢，再采用LF炉进行精炼； 然后利用连铸机获得所需要的板坯，将所述板坯加热，再依次进行热连轧、卷取、热轧 板卷缓冷和矫直； 其中，所述利用连铸机获得所需要的板坯的工艺参数为：钢水过热度TttS 10?30°C， 板坯拉速S拉为0. 85?1. 05m/min，二冷水比给水量为0. 5?0. 9L/kg ; 所述将所述板坯加热，再依次进行热连轧、卷取的工艺参数为：加热炉预热段温度Th为1000?1050°C，第一加热段温度加为1100?1150°C，第二加热段温度Tr加为1250? 1300°C，均热段温度T均为1270?1300°C，粗轧出口温度大于等于1050°C，终轧温度T终 彡900°C，卷取温度T卷彡700°C ; 所述热轧板卷缓冷的工艺参数为：用于热轧板卷缓冷的缓冷炉额定缓冷板卷数量大于 等于6卷，进入所述缓冷炉进行缓冷的板卷数量大于等于所述缓冷炉额定缓冷板卷数量的 2/3,热轧板卷进入缓冷炉或缓冷坑的温度TA彡450°C，缓冷时间^冷彡48h。
3. 如权利要求2所述的切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法，其 特征在于： 开平矫直机用于所述矫直的工序，包括粗矫直机和精矫直机，所述粗矫直机的工作辊 数量大于等于7个，最大矫直力大于等于14000kN，所述精矫直机的工作辊数量大于等于11 个，最大矫直力大于等于20000kN。
4. 如权利要求3所述的切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法，其 特征在于： 所述开平矫直的工艺参数为调整精矫直机入口辊缝使得所述热轧板卷横截面的最大 塑性变形比例为60?75 %，连续矫直速度在10?30m/min之间，所述精矫直机预弯 棍在1?4mm之间。
5. 如权利要求2所述的切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法，其 特征在于： 所述利用连铸机获得所需要的板坯还包括使用高碳钢连铸保护渣，所述高碳钢连铸保 护渣的熔点在980±30°C，熔速为35±5秒，粘度为0. 12±0. 03Pa ? s，碱度为0. 95±0. 05。
6. 如权利要求2至5任一项所述的切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制 造方法，其特征在于： 钢水过热度以在15?25°C之间，板坯拉速0. 85?0. 95m/min。
7. 如权利要求2所述的切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法，其 特征在于： 所述板坯出连铸机后放入保温坑进行保温，等待进入加热炉加热，并在加热后进行轧 制，所述保温坑温度在300?500°C之间。
8. 如权利要求2所述的切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法，其 特征在于： 所述板坯可以直接热送热装进入加热炉加热，并在加热后进行轧制。
9. 如权利要求6所述的切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法，其 特征在于： 所述热连轧包括至少部分关闭所述精轧机机架间冷却水喷管及至少部分关闭所述精 轧机层流冷却水集管，使得粗轧出口温度彡1080°C，终轧温度、彡920°C，卷取温度！* 彡 730°C〇
10. 如权利要求8所述的切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法， 其特征在于： 热轧板卷进入缓冷炉或缓冷坑的温度Tx彡500°C，缓冷时间冷彡72h。
11. 如权利要求3所述的切割石材及金属用高碳低合金锯片钢热轧钢板的制造方法， 其特征在于： 调整精矫直机入口辊缝使得钢板横截面最大塑性变形比例为65 % -70 %，所述连续矫 直速度V矫直在15?25m/min之间。
【文档编号】B21B1/46GK104480394SQ201410655609
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】刘阳春, 徐彬, 张云鹤, 郭慧敏, 孙常库, 张喜榜, 杨健, 倪有金 申请人:首钢总公司