一种滚切式双边剪及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种滚切式双边剪及其制造方法，其材质成分的重量百分比为：C：0.40-0.65%，Si：0.15-0.35%，Mn：0.60-0.80%，Ni：3.50-6.00%，Cr：2.5-4.00%，Mo：1.50-2.50%，V：2.00-3.50%，S≤0.02%，P≤0.025%，且Cr+Mo≥4%，余量为Fe和不可避免杂质。本发明滚切式双边剪的制造方法，其步骤为：冶炼→铸锭→锻造→退火→粗加工→预处理工艺（正火+高温回火）→半精加工→最终热处理（淬火+回火）→精加工。本发明滚切式双边剪可以满足HG980、HG108、X80等高强度中厚板生产的需求，提高双边剪剪切质量和剪切吨位。
【专利说明】一种滚切式双边剪及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种冶金机械刀片，特别涉及一种抗崩刃、耐磨损的滚切式双边剪及 其制造方法，本发明的滚切式双边剪适用于对HG980、HG108、X80等高强度中厚板进行切 边。
【背景技术】
[0002] 随着钢厂的下游行业如工程机械、汽车、集装箱、家电等行业对高强度钢的市场 需求比例大幅度增加，钢厂中高强度钢板的生产比例也在逐年增加。如宝钢开发的钢种： BS700MC的抗拉强度σ b平均达到800-900Mpa，武钢的HG980、HG108、X80等σ b也都达到 800-1200Mpa，这些远远超过了原机组设计抗拉强度σ b彡650MPa的水平。这些高强度钢 板合金成分高，组织形态复杂，给中厚板上的滚切式双边剪的剪切带来较大的难度，剪刃常 在剪切过程中出现崩口、疲劳、钝化，剪切吨位低的现象，严重地制约了高强度板的大规模 生产。
[0003] 滚切式双边剪是将上剪刃做成圆弧形，使其在剪切时相对平直的下剪刃做滚动， 主要用于中厚板生产过程中切去轧件不规则的两边，提高板的使用质量，满足客户的要求。 金属在剪切过程主要分为两个阶段：压入阶段和滑移阶段。在压入阶段，刀片切入金属，在 刀片的压力下，金属产生弹性和塑性变形；在滑移阶段，当刀片切入深度达到一定程度后， 金属沿剪切面开始滑移，随后在与刀片刃口接触处产生裂纹，随着裂纹的扩展，最终金属完 全分离而被剪断。图1所示为滚切式双边剪的剪切过程，可以看出滚切式双边剪在剪切过 程中首先受到一个较大的冲击力，然后受到金属被压时的阻力，因此其剪刃必须具备较高 的冲击韧性、抗压强度和抗弯强度，特别是剪切高强钢时这几种性能就显得更为突出。而连 续的工作使剪刃与钢板进行持续的滚动摩擦，因此剪刃也必须具备很好的耐磨性。
[0004] 从剪刃的失效分析结果可以看出，剪刃在使用早期因出现裂纹而失效，多是因为 大块共晶碳化物与基体在使用过程中产生裂缝。因此，大块共晶碳化物及成分偏析是造成 剪刃质量不稳定的主要原因。而剪刃的使用寿命较低则是因为剪刃的耐磨性低或冲击韧性 低，剪刃的硬度通常为HRC52-54。为了提高耐磨性和硬度通常可以通过提高淬火温度，然后 增加合金元素融入奥氏体，进而提高马氏体基体的强度和回火后碳化物颗粒的析出，从而 提高剪刃的耐磨性和硬度。但是提高淬火温度，常常使奥氏体晶粒粗大，从而降低剪刃的冲 击韧性和疲劳韧性，从而导致剪刃崩刃。由此可以看出，滚切式双边剪在剪切高强度钢板的 过程中对组织的均匀性、冲击韧性、耐磨性和硬度等性能相互之间的匹配有较高的要求。
[0005] 目前滚切式双边剪常用的材质之一为H13,其设计成分如表1所示。该材质是一 种冷热模具钢，具有较高的耐冷热疲劳性能，但是其合金元素主要为Cr，因此在冶炼过程 中很容易形成大块的共晶碳化物与带状偏析，这在后续的热处理过程中难以消除。当其剪 切HG980、HG108、X80等高强度中厚钢板时，剪刃会出现崩刃、易磨损等问题，单刃只能达到 4000 吨。
[0006] 表1 H13的材料成分（Wt. %)
【权利要求】
1. 一种滚切式双边剪，其特征是：其材质成分的重量百分比为：c :0. 40-0. 65%， Si ：0. 15-0. 35%, Μη ：0. 6〇-〇. 80%, Ni ：3. 50-6. 00%, Cr ：2. 50-4. 00%, Μο ：1. 50-2. 50%, V ： 2· 00-3. 50%，S彡0· 02%，Ρ彡0· 025%，且Cr%+Mo%彡4%，余量为Fe和不可避免杂质。
2. 根据权利要求1所述的滚切式双边剪，其特征是：滚切式双边剪材质成分的质 量百分比优选为：C :0· 41-0. 61%，Si :0· 20-0. 30%，Μη :0· 60-070%，Ni :4· 00-5. 50%，Cr : 2· 50-3. 50%，Mo :1. 60-2. 50%，V :2. 00-3. 50%，S 彡 0· 02%，P 彡 0· 02%，且 Cr%+Mo% 彡 4%，余 量为Fe和不可避免杂质。
3. 根据权利要求2所述的滚切式双边剪，其特征是：滚切式双边剪材质成分的质量百 分比优选为：C :0· 41%，Si :0· 30%，Μη :0· 65%，Ni :5· 50%，Cr : 3. 50%，Mo :2· 50%，V :2· 50%， S彡0. 02%，P彡0. 02%，且Cr%+Mo%彡4%，余量为Fe和不可避免杂质。
4. 根据权利要求2所述的滚切式双边剪，其特征是：滚切式双边剪材质成分的质量百 分比优选为：C :0· 53%，Si :0· 20%，Μη :0· 70%，Ni :5· 00%，Cr : 2. 90%，Mo :2· 30%，V :2· 00%， S彡0. 02%，P彡0. 02%，且Cr%+Mo%彡4%，余量为Fe和不可避免杂质。
5. 根据权利要求2所述的滚切式双边剪，其特征是：滚切式双边剪材质成分的质量百 分比优选为：C :0· 61%，Si :0· 20%，Μη :0· 60%，Ni :4· 00%，Cr : 2. 50%，Mo :1· 60%，V :3· 50%， S彡0. 02%，P彡0. 02%，且Cr%+Mo%彡4%，余量为Fe和不可避免杂质。
6. 权利要求1至5所述的任一滚切式双边剪的的制造方法，其步骤为：冶炼一铸锭一 锻造一退火一粗加工一预处理工艺（正火+商温回火）一半精加工一最终热处理(洋火+回 火）一精加工。
7. 根据权利要求6所述的滚切式双边剪的的制造方法，其特征是： (1) 冶炼的具体工艺为：将按权利要求1至5任一准备好的原材料装入电炉中进行冶 炼，冶炼时的温度为1520-1540°C ; (2) 铸锭的具体工艺为：将步骤（1)得到的材料通过电渣熔铸法得到铸锭； (3) 锻造的具体工艺为：将步骤（2)得到的铸锭进行锻打，加热温度为1170-1190°C，始 锻温度为1000-1050°C，终锻温度为彡850°C，锻后坑冷； (4) 退火的具体工艺为：将步骤（3)得到的锻件毛坯在退火炉的温度< 300°C下装入炉 中，在660-690°C的温度下保温4-7小时后，随炉冷至400°C以下，然后出炉空冷，锻件的硬 度为 HB280-290 ; (5) 粗加工：将步骤（4)得到的锻件进行粗加工，按图纸的要求留半精加工和精加工的 加工余量； (6) 正火+高温回火的具体工艺为：将步骤（5)得到的滚切式双边剪在退火炉的温度 彡300°C进炉，升温速率为10°C /min，升到550°C保温2-3小时，继续升温至750°C保温2-3 小时，升温至850-880°C保温2-4小时后，出炉空冷至300°C以下，组织为马氏体+细小弥散 碳化物，锻件的硬度为HRC59-60 ;然后以10°C /min的升温速率，升至590-630°C温度保温 3-6小时，进行高温回火，组织为回火索氏体+弥散碳化物，锻件的硬度为HB290-300 ; (7) 半精加工：将步骤（6)得到的滚切式双边剪进行半精加工，按图纸的要求留精加工 的加工余量； (8) 淬火+回火的工艺为：将经步骤（7)半精加工得到的滚切式双边剪在< 300°C的温 度下进炉，在450-500°C的温度下保温0. 5-1. 5小时后，升温至680-720°C保温0. 5-1. 5小 时后，升温至870-920°C保温05-1. 5小时后油淬，硬度为HRC60-61 ;然后在180-250°C保温 6-8小时后，进行低温回火，组织为回火马氏体+弥散碳化物，硬度为HRC55-57 ; (9)精加工：将步骤（8)得到的滚切式双边剪进行精加工，符合图纸的最终产品的要 求。
8.根据权利要求7所述的滚切式双边剪的制造方法，其特征在于：所得到的滚切式双 边剪在剪切HG980、HG108、X80等高强度中厚钢板时，单刃剪切量彡7000吨。
【文档编号】C21D1/18GK104233101SQ201410473616
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】季慧玲, 高胡鹤, 李新根 申请人:泰尔重工股份有限公司