专利名称：：一种生产sks51热轧薄钢板的方法
技术领域：
：本发明属于合金工具钢生产
技术领域：
，特别适用于采用薄板坯连铸连轧流程生产SKS51热轧钢板的方法。
背景技术：
：合金工具钢SKS51(C含量0.75-0.83Wt.%)，具有高的硬度、韧性、耐磨性，主要应用于高端高等级合金工具制造，包括高精度圆锯片、特种工具/刃具和特殊弹簧等领域。合金工具基体材料要完成正常切割，基体材料需要有一定的强度和刚度，由于在使用中还受到强烈的振动，综合体现为要有足够的硬度、组织性能和耐疲劳性能。针对上述的特点，该钢种要求磷、硫杂质含量低，夹杂物的数量少和夹杂物分布合理。经研究表明，产生疲劳的主要原因是钢中硫化物夹杂和磷造成的偏析；钢中磷和硫的控制是合金工具钢SKS51质量控制的关键点之一，高碳钢中磷和硫的偏析度比较大，过高的硫和磷会导致铸坯偏析超标，同时增加铸坯裂纹的敏感性。碳当量越高，钢的临界应变值越低，对磷和硫的含量要求就越低。目前，只有少数国外生产企业生产SKS51热轧钢板，国内还没有生产，特别是薄板坯连铸连轧工艺流程研制和开发在国内外还未见报道。采用薄板坯连铸连轧流程来开发生产碳含量为0.750.85%(Wt.%)的高强度高碳钢，需要在成分以及工艺控制上采取新的设计和工艺路线，以较低成本生产高强度高碳钢，满足日益发展的市场需求。薄板坯连铸连轧是生产热轧薄板的新工艺新技术，它将传统的连铸、加热、热连轧等独立的工序有机地集成在一起，具有生产周期短、能耗低、投资省等优点。近十几年来，该技术在全球范围特别是我国得到迅速的推广应用，目前已有13条生产线投入使用，总的生产能力达到3500万吨/年。薄板坯连铸连轧已成为热轧薄板的一种重要生产工艺流程，产品主要是基于低碳的各类钢种，中高碳钢，特别是合金钢领域鲜有涉及。湖南华菱涟源钢铁有限公司基于薄板坯连铸连轧生产线开展了中高碳钢的相关工作，提出了"一种基于薄板坯工艺的中高碳高强度钢的生产方法"(申请号200810048357.1)和"一种基于薄板坯工艺的含Nb中高碳高强度钢及其制造方法"(申请号200810048358.6)的两个专利，上述专利提出了基于薄板坯连铸连轧流程生产中高碳高强钢的方法，但所述申请只是对基于薄板坯连铸连轧流程生产中高碳高强钢的方法做了一个宽泛的概括，其所描述的参数范围，是所有的薄板坯连铸连轧流程的最基本的选择的参数范围，所有的钢种都是根据这个最广泛的范围来制定具体的生产工艺，而针对不同的钢种，每种具体的生产工艺都需要本领域的技术人员经过大量的实验和创造性的劳动才能得出。上述申请中除了没有提及合金工具钢具体的技术和方法，同时也没有提及合金工具钢生产过程存在的关键技术问题的具体解决方法，特别是没有提到SKS51的制备技术和方法。
发明内容本发明的目的是提供一种基于薄板坯连铸连轧流程生产SKS51热轧薄钢板的方3法。采用本发明所述方法所生产的SKS51热轧薄板，减少了夹杂物的数量，具有足够的硬度和组织性能均匀的特点。本发明通过以下技术方案予以实现—种生产SKS51热轧薄钢板的方法，采用薄板坯连铸连轧流程，主要包括电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯均热、热连轧、层流冷却、巻取步骤，其中，精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分为CO.750.85wt%，Si《0.30wt%，Mn《0.50wt%，P《0.030wt%，S《0.030wt%，CrO.200.50wt%，Nil.302.Owt^，其余为Fe和不可避免的杂质；所述薄板坯连铸连轧流程的工艺参数为连铸拉速S^为3.5m/min《Se《5.5m/min，铸坯入炉温度T入为900°C《T人《1050°C，终轧温度T终为850°C《T终《95(TC，巻取温度T巻为550°C《T巻《630。C，钢水过热度T过为30°C<T过《45°C;采用保护渣浇注，所述保护渣的理化性能指标熔融点为997士2(TC，碱度为0.92±0.l，粘度为1290±2°C，0.95±0.3泊，体积密度为0.60±0.lKg/L。疲劳循环周次达到100万次以上，单边脱碳层深度是钢板厚度的0.31.2%。优选地，所述钢水的化学成分为CO.750.85wt%，SiO.150.30wt%，MnO.200.40wt%，P《0.OlOwt%，S《0.004wt%，CrO.200.35wt%，Nil.301.50wt^，其余为Fe和不可避免的杂质；疲劳循环周次达到150万次以上。优选地，所述工艺参数还包括铸坯液芯压下L压为2mm《L压《加mm。优选地，所述铸坯入炉温度为T入为950°C《TA《105(TC，单边脱碳层深度是钢板厚度的0.30.9%;更优选地，所述铸坯入炉温度T人为1000°C《T人《1050。C，单边脱碳层深度是钢板厚度的0.30.6%;所述巻取温度T巻为580°C《T巻《620°C。本发明通过优化各种生产参数，得到了高质量的SKS51热轧薄钢板，具体地，本发明的特点如下1.采用低磷和低硫控制技术，确保产品的疲劳性能。合金工具钢SKS51主要应用于高端高等级合金工具制造，造成产品质量的重要原因是疲劳破坏，严重影响其使用性能和范围。经研究表明，产生疲劳的主要原因是钢中硫化物夹杂和磷造成的偏析，所以钢中磷和硫的控制是合金工具钢SKS51质量控制的关键。为了确保产品的疲劳性能，采用了低磷和硫控制技术。2.连铸采用高的钢水过热度，突破了传统的技术极限。为保证铸坯质量，通常采用低过热度浇注(过热度为1530°C)。但是由于SKS51液相线温度低(液相线温度约为1462°C，比常用的低碳钢的液相线温度低约70°C)，如采用现有的低过热度浇注技术，将导致铸坯温度低，在连铸的弯曲段，铸坯进入低温塑性区，导致铸坯表面和边部裂纹，严重影响最终产品的质量。为此，突破传统的技术极限，采用高的钢水过热度浇注，将过热度从1530。C提高到3045°C，显著改善了铸坯质量；3.采用液芯压下技术，改善铸坯组织的均匀性，从而提高最终产品的组织性能均匀性。在铸坯凝固过程中，采用液芯压下技术，显著减少了偏析、疏松和内部裂纹的缺陷，提改善了铸坯质量，为获得高品质的最终热轧钢板奠定了基础；4.采用专用的保护渣。薄板坯连铸拉速高、冷却速度快，合金钢碳含量高、合金成分复杂，为确保连铸过程顺利进行，同时确保铸坯质量，开发了适用于薄板坯连铸连轧流程生产合金钢的专用的保护渣，突破了传统流程连铸保护渣的设计思路，具有了低熔融点、低碱度、适中粘度及低体积密度的优点。采用普通保护渣浇注时的浇注曲线，连铸过程结晶器宽面热流逐步下降，窄面热流上升，随着连浇炉数的增加，发生粘结漏钢的概率超过30%。运用本发明的连铸保护渣，在钢水温度频繁波动及不断吸收夹杂物后，结晶器热流始终稳定，不会随着多炉连浇的进行而出现宽边热流下降，窄边热流上升的现象，本发明的连铸保护渣适用薄板坯连铸的高拉速并能保持稳定的高结晶器热流密度。5.设计特定的巻取温度并严格控制。研究表明，SKS51热轧钢板在巻取过程中释放大量相变潜热，如果巻取温度控制不当将导致塌巻，钢巻无法交货，为此需将巻取温度设定在一定的范围并严格控制。6.产品质量高。淬火后硬度差HRC和钢板表面脱碳层深度是衡量SKS51热轧钢板质量的重要指标。采用本专利提出的方法，生产出高品质的SKS51热轧钢板，具体体现在以下几个方面(1)组织性能均匀，淬火处理后硬度差不大于2.5HRC;(2)钢板单边脱碳层深度小于厚度的1.2%。(3)产品巻形好，无塌巻现象。图1为实施例1生产的钢板组织示意图；图2为实施例2生产的钢板组织示意图；图3为实施例3生产的钢板组织示意图；图4为实施例4生产的钢板组织示意图；图5为实施例5生产的钢板组织示意图。具体实施方式实施例1:—种基于薄板坯连铸连轧流程生产SKS51热轧薄钢板的方法，工艺流程150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、巻取。精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量百分比配比(Wt%)为C:0.75，Si:0.15，Mn:0.20，PO.010，SO.004，Cr:0.20，Ni:1.30，余为Fe和不可避免的杂质。铸坯入炉温度T入为905t:，钢水过热度Ta为3rC，终轧温度T纟^为86(TC，巻取温度T巻为560°C，连铸拉速S拉3.5m/min，连铸液芯压下2mm，铸坯厚度68mm。保护渣的理化性能指标熔融点为1016。C，碱度为1.Ol，粘度为1291°C，1.23泊，体积密度为0.69Kg/L。热轧钢带的微观组织见图l，其性能见表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例2:—种基于薄板坯连铸连轧流程生产SKS51热轧薄钢板的方法，工艺流程150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、巻取。精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量百分比配比(Wt%)为CO.85，SiO.30，MnO.50，PO.028，SO.029，CrO.50，Ni2.O，其余为Fe和不可避免的杂质。铸坯入炉温度T入为98(TC，钢水过热度T过为45。C，终轧温度T终为945。C，巻取温度T巻为63(TC，连铸拉速S拉为5.5m/min，连铸液芯压下19mm，铸坯厚度51mm。保护渣的理化性能指标熔融点为979°C，碱度为0.85，粘度为1290°C，0.67泊，体积密度为0.52Kg/L。热轧钢带的微观组织见图2，性能见表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例3:本实施例基于薄板坯连铸连轧流程生产SKS51热轧薄钢板的方法，工艺流程150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、巻取。精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量百分比配比(Wt%)为CO.80，SiO.26，MnO.35，PO.015，SO.009，CrO.32，Nil.6，其余为Fe和不可避免的杂质。工艺参数铸坯入炉温度T入为9;3St:，钢水过热度Ta为;3St:，终轧温度T终为91(TC，巻取温度T巻为625"，连铸拉速S拉4.2m/min，连铸液芯压下7mm，铸坯厚度63mm。保护渣的理化性能指标熔融点为99(TC，碱度为0.90，粘度为1290°C，0.94泊，体积密度为0.60Kg/L。热轧钢带的微观组织见图3，性能见表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例4本实施例基于薄板坯连铸连轧流程生产SKS51热轧薄钢板的方法，工艺流程150t超高功率电炉冶炼、150t钢包炉精炼、薄板坯连铸、均热、高压水除鳞、热连轧、层流冷却、巻取。精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分重量百分比配比(Wt%)为CO.83，SiO.29，MnO.32，PO.010，SO.003，CrO.33，Nil.38，其余为Fe和不可避免的杂质。[OO54]工艺参数铸坯入炉温度T人为97(rC，钢水过热度T过为42。C，终轧温度T终为905°C，巻取温度T巻为610°C，连铸拉速S拉5.Om/min，连铸液芯压下lOmm，铸坯厚度60mm。保护渣的理化性能指标熔融点为997°C，碱度为0.91，粘度为1290°C，0.96泊，体积密度为0.60Kg/L。热轧钢带的微观组织见图4，能见表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>以上是针对本发明的可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。权利要求一种生产SKS51热轧薄钢板的方法，其特征是，采用薄板坯连铸连轧流程，主要包括电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、铸坯均热、热连轧、层流冷却、卷取步骤，其中，精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分为C0.75～0.85wt％，Si≤0.30wt％，Mn≤0.50wt％，P≤0.030wt％，S≤0.030wt％，Cr0.20～0.50wt％，Ni1.30～2.0wt％，其余为Fe和不可避免的杂质；所述薄板坯连铸连轧流程的工艺参数为连铸拉速S拉为3.5m/min≤S拉≤5.5m/min，铸坯入炉温度T入为900℃≤T入≤1050℃，终轧温度T终为850℃≤T终≤950℃，卷取温度T卷为550℃≤T卷≤630℃，钢水过热度T过为30℃＜T过≤45℃；采用保护渣浇注，所述保护渣的理化性能为熔融点为997±20℃，碱度为0.92±0.1，粘度为1290±2℃，0.95±0.3泊，体积密度为0.60±0.1Kg/L；疲劳循环周次达到100万次以上。2.根据权利要求1所述的SKS51热轧薄钢板的生产方法，其特征是，所述钢水的化学成分为C0.750.85wt%，Si0.150.30wt%，Mn0.200.40wt%，P《0.010wt%，S《0.004wt%，Cr0.200.35wt%，Nil.301.50wt^，其余为Fe和不可避免的杂质；疲劳循环周次达到150万次以上。3.根据权利要求1所述的SKS51热轧薄钢板的生产方法，其特征是，所述工艺参数还包括铸坯液芯压下L压为2mm《L压《加mm。4.根据权利要求1-3任一项所述的SKS51热轧薄钢板的生产方法，其特征是，所述铸坯入炉温度为T人为950°C《T人《1050°C。5.根据权利要求4所述的SKS51热轧薄钢板的生产方法，其特征是，所述铸坯入炉温度T人为1000°C《T人《IOS(TC。6.根据权利要求1-3任一项所述的SKS51热轧薄钢板的生产方法，其特征是，所述巻取温度T巻为580°C《T巻《620°C。全文摘要本发明提供了一种基于薄板坯连铸连轧流程制备高品质SKS51热轧钢板的方法，该方法采用的工艺流程主要包括电炉或转炉冶炼、精炼、薄板坯连铸、均热、热连轧、层流冷却、卷取等步骤，化学成分(按重量计，％)C0.75～0.85，Si≤0.30，Mn≤0.50，P≤0.030，S≤0.030，Cr0.20～0.50，Ni1.3～2.0，其余为Fe和不可避免的残余杂质。钢水过热度T过为30℃＜T过≤45℃，铸坯入炉温度T入为900℃≤T入≤1050℃，终轧温度T终为850℃≤T终≤950℃，卷取温度T卷为550℃≤T卷≤630℃，连铸拉速S拉为3.5m/min≤S拉≤5.5m/min。采用本发明所述方法所制备SKS51热轧钢板，减少了铸坯偏析、疏松和裂纹，具有组织性能均匀、耐疲劳性能高的特点。文档编号B21B1/46GK101745536SQ20101001955公开日2010年6月23日申请日期2010年1月21日优先权日2010年1月21日发明者柴毅忠,毛新平,陈景浒申请人:广州珠江钢铁有限责任公司