一种锑镁钙复合处理的刃具钢及其制备方法与流程

本发明属于钢铁冶炼，尤其涉及一种锑镁钙复合处理的刃具钢及其制备方法。

背景技术：

1、刃具钢的特点：在钢中添加一定的合金元素，使钢的切削性能、抗疲劳性能、耐蚀性能和润滑作用显著提高，最终得到疲劳性能和切削性能良好的一类钢。较好的易切削性能可以有效地降低刃具的损耗、减少切削阻力、提高使用寿命以及提高加工效率，降低生产成本。该钢种广泛应用在机械零部件、航空航天精密零部件、精密仪表零件、电器零件、机床零件、汽车传动轴等。

2、目前，现有的刃具钢存在着夹杂物含量高、分布不均匀，严重地降低了钢材的横纵向力学性能，降低了钢的切削性能、润滑性能、塑性及疲劳强度等。截至到目前，通过锑镁钙复合处理工艺，来改善刃具钢中的夹杂物含量高、分布不均匀，从而提高切削性能、润滑性能、塑性及疲劳性能等的相关研究还未见报道。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的是提供了一种锑镁钙复合处理的刃具钢及其制备方法。

2、本发明目的是通过以下方式实现：

3、本发明提供一种锑镁钙复合处理的刃具钢，以质量百分比计算，包括：

4、c：0.60～0.68％，si：0.10～0.30％，mn：1.0～1.20％，p：0.005～0.015％，s：0.30～0.50％，ca：0.08～0.10％，mg：0.05～0.08％，sb：0.10～0.15％，cu：0.50～0.80％，cr：0.50～0.80％，其余为fe和不可避免的杂质元素。

5、基于上述技术方案，进一步地，所述锑镁钙复合处理的刃具钢中，锰与硫的质量比2.0～3.5，钙与硫的质量比为0.15～0.35，锑与硫的质量比为0.20～0.50。

6、本发明中控制w[ca]/w[s]质量比、w[mn]/w[s]质量比、w[sb]/w[s]质量比的目的是为了控制锑化锰、硫化锰、五氧化二锑含量，从而控制锑化锰、硫化锰和五氧化二锑形成的共晶化合物含量，减少了镁引起的熔点过高问题，有效地防止了水口堵塞的发生；缓解了因镁、钙蒸发引起硫化锰处理不均问题，同时由于锑化锰、硫化锰和五氧化二锑所形成的复合包裹，解决了由于硫化钙增多引起的疲劳性能、切削性能降低问题。

7、本发明还提供上述的锑镁钙复合处理的刃具钢的制备方法，主要包括以下工序：顶底复吹转炉冶炼→lf精炼→连铸→加热→轧制→控制冷却→卷取。

8、基于上述技术方案，进一步地，顶底复吹转炉冶炼前进行铁水预处理，由于s有利于刃具钢的切削性能，因此，该钢种不需进行预脱硫处理。

9、基于上述技术方案，进一步地，转炉冶炼的原料为废钢12～15％与铁水85～88％。

10、基于上述技术方案，进一步地，复吹转炉冶炼工序：采用顶吹氧气冶炼，底吹n2；钢水出钢温度1680～1700℃，出钢终点c控制在0.55％～0.60％，p≤0.005％，严禁下渣。

11、基于上述技术方案，进一步地，出钢过程中进行脱氧合金化：出钢1/5-1/3时加入石灰12～18kg/t钢，底吹气体切换为ar气，吨钢合金加入量：锰铁3.0～5.0kg/t钢，铝铁3.55～5.0kg/t钢，在出钢过程中，加入铬铁、锑铁和铜合金。

12、基于上述技术方案，进一步地，lf精炼工序：在保证渣流动性良好的前提下，控制渣碱度r＝3.5～5.0，对钢水进行合金微调，保证钢水成分达到目标要求；lf精炼时间40min～60min，全分析温度1600℃～1620℃，吨钢辅料加入量：活性石灰9～12kg/t，电石渣0.20～0.3kg/t钢，碳化稻壳0.60～0.80kg/t，并对钢水时时检测，加入中碳锰铁0.15～0.30kg/t微调合金，加入硫线1.10m～2.40m/t钢，同时，保证钢中的cr、sb和cu含量在内控范围内，精炼结束后，软吹时间≥12min，喂硅钙线2.2～2.8m/t钢，加入镁包芯线1.1～2.4m/t钢，使钢中ca：0.08～0.10％，mg：0.05～0.08％。

13、基于上述技术方案，进一步地，连铸工序：结晶器电磁搅拌电流250a，频率6hz，正反转，转速为5转/s，平台温度1625±10℃，中包温度1525℃～1555℃，过热度保持20℃～30℃，拉速1.0m/min～1.2m/min；加大冷却水量，降低硫偏析，二次冷却水量为0.4～0.5t水/t钢，全程保护浇铸，结晶器保护渣选用高碳钢专用保护渣；凝固末端采用电磁搅拌器进行搅拌，铸坯采用火焰切割方式。

14、基于上述技术方案，进一步地，加热工序：采用步进式加热炉加热，预热段温度为930±20℃，预热时间30～40min，第一加热段温度为1140±20℃，加热时间30～40min，第二加热段温度为1200±20℃，加热时间35～50min，均热段温度为1200±20℃，均热时间40～50min，总加热时间≤3.0h。

15、基于上述技术方案，进一步地，轧制工序：开轧入口温度为1130-1150℃；终轧温度为850-910℃。

16、基于上述技术方案，进一步地，控制冷却工序：层流冷却采用后段冷却，依次从后向前，打开层冷水，使得卷取温度≥600℃，卷取后空冷，以获得均匀细小的组织。

17、本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：

18、1.本发明通过在钢中加入ca、mg、sb，控制锑化锰、硫化锰和五氧化二锑形成的共晶化合物的量，减少了因钢中加入镁出现的熔点过高问题，有效地防止了水口堵塞的发生；

19、2.本发明缓解了因镁、钙蒸发导致硫化锰处理不均问题；

20、3.本发明通过锑化锰、硫化锰和五氧化二锑形成的复合包裹，解决了由于硫化钙增多引起的疲劳性能、切削性能降低的问题。

技术特征：

1.一种锑镁钙复合处理的刃具钢，其特征在于，以质量百分比计算，包括：

2.根据权利要求1所述的锑镁钙复合处理的刃具钢，其特征在于，所述锑镁钙复合处理的刃具钢中，锰与硫的质量比2.0～3.5，钙与硫的质量比为0.15～0.35，锑与硫的质量比为0.20～0.50。

3.权利要求1或2所述的锑镁钙复合处理的刃具钢的制备方法，其特征在于，主要包括以下工序：顶底复吹转炉冶炼→lf精炼→连铸→加热→轧制→控制冷却→卷取。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，顶底复吹转炉冶炼工序：采用顶吹氧气冶炼，底吹n2；钢水出钢温度1680～1700℃，出钢终点c控制在0.55％～0.60％，p≤0.005％，严禁下渣。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，出钢过程中进行脱氧合金化：出钢1/5-1/3时加入石灰12～18kg/t钢，底吹气体切换为ar气，吨钢合金加入量：锰铁3.0～5.0kg/t钢，铝铁3.55～5.0kg/t钢，在出钢过程中，加入铬铁、锑铁和铜合金。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，lf精炼工序：在保证渣流动性良好的前提下，控制渣碱度r＝3.5～5.0；lf精炼时间40min～60min，全分析温度1600℃～1620℃，精炼结束后，软吹时间≥12min，喂硅钙线和镁包芯线，使钢中ca：0.08～0.10％，mg：0.05～0.08％。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，连铸工序：平台温度1625±10℃，中包温度1525℃～1555℃，过热度保持20℃～30℃，拉速1.0m/min～1.2m/min；二次冷却水量为0.4～0.5t水/t钢，全程保护浇铸。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，加热工序：采用步进式加热炉加热，预热段温度为930±20℃，预热时间30～40min，第一加热段温度为1140±20℃，加热时间30～40min，第二加热段温度为1200±20℃，加热时间35～50min，均热段温度为1200±20℃，均热时间40～50min，总加热时间≤3.0h。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，轧制工序：开轧入口温度为1130-1150℃；终轧温度为850-910℃。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，控制冷却工序：层流冷却采用后段冷却，使得卷取温度≥600℃，卷取后空冷。

技术总结
本发明公开了一种锑镁钙复合处理的刃具钢及其制备方法，属于钢铁冶炼技术领域。一种锑镁钙复合处理的刃具钢，以质量百分比计算，包括：C：0.60～0.68％，Si：0.10～0.30％，Mn：1.0～1.20％，P：0.005～0.015％，S：0.30～0.50％，Ca：0.08～0.10％，Mg：0.05～0.08％，Sb：0.10～0.15％，Cu：0.50～0.80％，Cr：0.50～0.80％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，通过顶底复吹转炉冶炼→LF精炼→连铸→加热→轧制→控制冷却→卷取等工序制备获得。本发明通过锑化锰、硫化锰和五氧化二锑形成的复合包裹，解决了由于硫化钙增多引起的疲劳性能、切削性能降低的问题。

技术研发人员：吴刚,刘志璞,姜育男,韩宇,崔宏涛,宫震,王亚东,左远鸿,王全洲
受保护的技术使用者：本钢板材股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13