专利名称：中碳高速切割锯片基体钢及其制造方法
技术领域：
本发明属于钢材制备技术领域，具体是指一种中碳高速切割锯片基体钢及其制造方法。
背景技术：
锯片基体钢是制造切割石材的锯片基体的主要原料，主要应用于石材加工业。按材料分类，国内生产的石材切割锯片基体常用材料主要有75Crl、8MnSi、80CrV、65Mn、45钢等材质，45钢是普通碳素钢，65Mn是普通弹簧钢，它们的淬火性能以及抗回火性能都比较差，75Crl、8MnSi、80CrV钢中含有Cr、V等合金元素，锯片质量较65Mn有大幅度提高，但是因为属于高碳、高强度钢，采取连铸和热轧的方式生产，存在相当大的难度。采用电炉-模注-轧制工艺生产，工序复杂，生产成本较高，市场难以接受。随着建筑业和石材加工行业的发展，高速切割石材的锯片需求量越来越多，制作锯片基体的钢种要求也越来越高。在本发明之前，申请号为99107945.0的中国发明专利公开了一种适用于激光焊接法的金刚石锯片基体钢及其制造方法，其化学成分为(质量百分比)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%，余量为铁或其他不可避免的杂质，该钢经过冶炼后浇铸成铸坯，铸坯经过热轧后再冷轧成2 3mm的薄板，再经过退火、淬火、回火等热处理后，其屈服强度为980 1200MPa，抗拉强度为1050 1250MPa，HRC为42 45，冲击功为75 85J。但是，该钢的成分中添加过多贵重金属Mo元素，成本较高，同时其制造工艺主要针对热轧+冷轧钢板实施，工艺复杂，所制造的产品性能不稳定。申请号为200610011717. 1的中国发明专利提供了一种金刚石锯片基体钢，其化学成份(wt% )为 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%，余量为 Fe。该钢具有较高的屈服强度，可达到1255 1710Mpa，但由于其成份中碳含量较高，导致钢的塑韧性、可焊性相对较低，至今不能得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是要提供一种钢质纯净、韧性强、耐磨性高、成本低廉的一种中碳高速切割锯片基体钢，同时，该钢的制造方法，工艺简单，产品性能稳定。为实现上述目的，本发明的中碳高速切割锯片基体钢，其各组分的重量百分比为 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，其余为!^e及不可避免的夹杂，而且，Als/N彡3. 0，Mn+Cr = 1. 45 1. 85。进一步地，该钢中各组分的重量百分比为: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，其余为Fe及不可避免的夹杂。本发明的中碳高速切割锯片基体钢的制造方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、真空处理、连铸、热连轧、冷却、卷取、开平、淬火处理、回火处理的步骤，其中所述连铸时钢坯加热温度控制为1230 1270°C，加热速率控制为8 Hmin/cm ；热连轧时开轧温度控制为1150 1180°C，终轧温度控制为860 900°C，轧后弱冷，保证卷取温度控制为680 740°C，淬火处理温度控制为800 880°C，保温时间控制为10 25min，保温后进行油淬； 回火处理温度控制为300 450°C，保温时间控制为1. 5 3h，而后空冷。进一步地，所述连铸步骤后，铸坯堆冷4 再进行热连轧。再进一步地，所述热连轧步骤中采用2250mm热连轧机组轧制。本发明钢中化学组份限定和制造方法中各步骤工艺参数限定原理及优点如下本发明基于中碳钢化学成分设计，C是钢中提高强度的主要元素之一，对钢的强度、延伸率和冲击韧性影响较大。本发明钢既要保证一定的使用强度，同时要兼顾淬透性和焊接性能，太高的C会加重铸坯中心偏析，热连轧时变形抗力高；太低的C会导致强度和硬度不够，影响钢板使用性能。故其C重量百分含量控制在0. 20 0. 40%，优选为0. 28 0. 32%。当C含量在一定范围时，Si、Mn元素的固溶强化作用对钢的强度影响就较为明显。 另外，除C以外，适量的Si、Mn可以帮助脱氧，Si还可以参与形成硅酸盐，有助于改善锯片的切割加工性能，适量的Mn也是保证钢的淬透性能的重要元素，但是太高的Si、Mn会增加钢的脆性。所以，本发明的Si重量百分含量控制为0. 10 0. 30%、优选为0. 20 0. 30%， Mn重量百分含量控制为0. 45 0. 63%，优选为0. 55 0. 60%。P、S是钢中非金属夹杂物的主要形成元素。非金属夹杂物在钢中的总量虽然很少，但对钢的影响却很大。夹杂物的存在，不利于钢的韧性、延伸率和断面收缩率，而且容易引起应力集中造成疲劳裂纹，导致钢的抗疲劳性能降低，并会使构件在腐蚀介质中由夹杂物处引起腐蚀，降低钢材的耐蚀性。控制钢中P、S元素含量，降低非金属夹杂物水平， 生产非金属夹杂物少的洁净钢，对于保证本发明钢的性能显得尤为重要，本发明控制钢的 P 彡 0. 010%, S 彡 0. 005%。Ti是强烈的碳化物和氮化物形成元素，有极高的稳定性，一定量的Ti能起到提高钢种韧性、改善焊接性能的作用。例如TiC在淬火加热时要到1000°C以上才开始缓慢的溶解，同时，钛能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度，本发明将Ti元素含量控制为0. 008 0. 020% OCr的加入主要是为了提高淬透性，是提高调质钢强度的有效合金元素，加入适量的Cr，也可提高钢回火后的稳定性，但过高的Cr反而不利于加工。本发明将Cr元素的重量百分含量控制为0.80 1.20%，优选为0.90 1.0%。同时，为了提高钢的淬透性，且保证钢板最终使用性能，必须控制Mn+Cr = 1. 45 1. 85%。Al是为了脱氧而加入到钢中的元素，同时能够细化晶粒、固定N元素。本发明将其含量限定为0. 02 0. 050%，避免产生过多恶化性能的夹杂物。同时控制Als/N ^ 3.0% 是为了降低钢板脆性，提高钢板韧性。为了提高高速切割石材锯片基体钢的韧性，使钢的强韧性更加匹配，进一步提高使用性能，在发明钢中还要加入适量M和V。其中m是扩大Y相、细化晶粒、球化碳化物、 提高韧性和保证综合性能以及提高淬透性的有效元素；高速钢中加入的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%，优选为0. 15 0.20%。本发明钢的制造方法，采用铁水脱硫技术，转炉顶底吹炼，真空处理及连铸工艺， 按通常超纯净钢工艺进行冶炼生产，因该钢属于中碳钢，碳含量和合金含量相对较高，为了防止铸坯冷却过程中产生热裂纹，而造成断坯现象或导致钢板产生裂纹，连铸步骤后，铸坯必须堆冷4 候才能下送进行热连轧。热连轧步骤中采用2250mm热连轧机组轧制，因该钢强度较高，对热连轧机组来说生产有一定的难度，为此，必须采取恰当的轧制和开平工艺。 连铸时钢坯加热温度控制为1230 1270°C，加热速率8 Hmin/cm，钢的开轧温度控制为 1150 1180°C，终轧温度控制为860 900°C，这样可以适当降低钢的屈服强度和降低屈强比，改善使用性能。轧后弱冷，保证控制卷取温度为680 740°C，钢卷开平时，首先对钢卷进行平整，这样可提高钢板开平后的板形质量。淬火处理温度控制为800 880°C，保温时间控制为10 25min，保温后进行油淬；回火处理温度控制为300 450°C，保温时间控制为1.5 311，而后空冷。本发明钢在化学成分上采用中C、Si、Mn等合金元素的中碳合金钢设计，采用Cr、 Ti、v、m等合金元素复合加入，利用其固溶或析出作用改善钢板强度和韧性，同时控制了钢的成本。制造时通过控制轧制工艺，优化了钢板组织晶粒形态，采用转炉连铸+热连轧生产，钢的晶粒细小，热稳定性高，具有较高的强韧性、耐疲劳性和耐热性等冷热加工综合性能。该制造方法与传统的热轧+冷轧，然后退火+淬火+回火的生产工艺相比，对轧制制度要求不高，生产工艺明显简化，降低了工序成本，而且，产品性能稳定性好。
具体实施例方式以下结合几个具体实施例对本发明的中碳高速切割锯片基体钢及其制造方法作进一步详细说明。表1中实施例1 7为本发明钢的的组份及其重量百分含量，另外选择了三组专利号为99107945. 0的金刚石锯片基体钢作为对比钢，这些钢的各组份如表1所示表1 本发明钢与对比钢的化学组份重量百分含量(％ )。
权利要求
1.一种中碳高速切割锯片基体钢，其特征在于该钢中各组分的重量百分比为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，其余为1 及不可避免的夹杂，而且，Als/N彡3. 0，Mn+Cr = 1. 45 1. 85。
2.根据权利要求1所述的中碳高速切割锯片基体钢，其特征在于该钢中各组分的重量百分比为: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，其余为!^e及不可避免的夹杂。
3.—种权利要求1所述中碳高速切割锯片基体钢的制造方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、真空处理、连铸、热连轧、冷却、卷取、开平、淬火处理、回火处理的步骤，其特征在于所述连铸时钢坯加热温度控制为1230 1270，加热速率控制为8 Hmin/cm ；热连轧时控制开轧温度为1150 1180，终轧温度为860 900，卷取温度控制为680 740，淬火处理温度控制为800 880°C，保温时间控制为10 25min ；回火处理温度控制为300 450，保温时间控制为1. 5 3h。
4.根据权利要求3所述中碳高速切割锯片基体钢的制造方法，其特征在于所述连铸步骤后，铸坯堆冷4 再进行热连轧。
5.根据权利要求3或4所述中碳高速切割锯片基体钢的制造方法，其特征在于所述热连轧步骤中采用2250mm热连轧机组轧制。
全文摘要
本发明公开了一种中碳高速切割锯片基体钢及其制造方法，该钢中各组分的重量百分比为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，其余为Fe及不可避免的夹杂，而且，Als/N≥3.0，Mn+Cr＝1.45～1.85。其制造方法包括铁水脱硫、转炉冶炼、真空处理、连铸、热连轧、冷却、卷取、开平、淬火处理、回火处理的步骤。实践证明，该钢的钢质纯净、韧性强、耐磨性高、成本低廉的同时，该钢的制造方法，工艺简单，产品性能稳定。
文档编号C21D8/02GK102345074SQ201110317908
公开日2012年2月8日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者丁庆丰, 刘文斌, 张开广, 徐进桥, 洪霞, 王宪军, 童明伟, 董中波, 邹德辉, 郑琳, 郭斌, 骆海贺 申请人:武汉钢铁(集团)公司