高碳工具钢热轧薄钢板的生产方法
阅读：657发布：2020-10-05
专利汇可以提供高碳工具钢热轧薄钢板的生产方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种高 碳 工具 钢 热轧 薄钢板 的生产方法，属于高碳工具钢生产技术领域。该生产方法的关键工艺控制包括：薄 板坯 连铸 ：薄板坯的厚度为50～90mm；连铸浇钢控制 钢 水 过热 度为10～40℃；浇注拉速为2.5～5.0m/min；采用保护渣浇注，该保护渣的半球熔点为845±70℃， 碱 度为0.85±0.2， 粘度 为1290～1310℃：0.80±0.6泊，体积 密度 为0.60±0.4kg/L； 铸坯 均热：铸坯入炉 温度 为800～1100℃，出炉温度为1100℃～1250℃，铸坯在炉时间为30～60min；精轧：第1、2 机架 轧制 压下率控制在40～60％，终轧温度为850～950℃； 层流 冷却：冷却速率≥20℃/s；卷取：卷取温度为550～700℃。本发明生产的热轧板厚度控制在1.5～3.0mm之间，且具有偏析小、 脱碳 层浅、组织性能均匀等特点。，下面是高碳工具钢热轧薄钢板的生产方法专利的具体信息内容。
1.一种高碳工具钢热轧薄钢板的生产方法，该生产方法包括工艺流程为：铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、薄板坯连铸、铸坯均热、精轧、层流冷却和卷取，其特征在于：关键工艺控制包括：
所述精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分百分比为：C：0.98％，Si：0.10％，Mn：0.20％，P：0.009％，S：0.006％，N：0.006％，Cr：0.25％，Als：0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质；
薄板坯连铸：薄板坯的厚度为52mm，连铸浇钢控制钢水过热度为15℃，浇注拉速为
4.0m/min；
采用保护渣浇注，该保护渣的半球熔点为880℃，碱度为0.75，粘度为1300℃：0.75泊，体积密度为0.40kg/L；
铸坯均热：铸坯入炉温度为1000℃，出炉温度为1180℃，铸坯在炉时间为35min；
精轧：第1机架轧制压下率为60％，第2机架的轧制压下率为40％，终轧温度为880℃；
层流冷却：冷却速率为55℃/s；
卷取：卷取温度为600℃。
高碳工具钢热轧薄钢板的生产方法
技术领域
[0001] 本发明属于高碳工具钢生产技术领域，具体地涉及一种高碳工具钢热轧薄钢板的生产方法。
背景技术
[0004] 高碳钢C含量高，钢坯在凝固过程中，容易产生中心偏析和中心疏松，轧成材之后，板卷中心部位容易出现分层现象。其次，铸坯在凝固时组织应力和热应力都较大，高温热塑性较低，容易产生铸坯内部裂纹和表面裂纹。另外，高碳钢的凝固点偏低，结晶器热熔量偏小，常规板坯连铸拉速低，结晶器钢液面不活跃，保护渣融化条件不好，铸坯表面容易出现夹渣等缺陷。因此，常规产线生产高碳工具钢具有一定的局限性，特别是难以生产C含量大于0.80％的高碳工具钢热轧薄钢板。
[0005] 近年来，薄板坯连铸连轧技术得到了快速发展，在此产线上也生产了C含量较高的产品，如中国发明专利申请(申请号：200910041759.3，申请日：2009-08-10)，公开了题为一种生产中碳钢热轧薄钢板的方法的专利文献，该工艺控制为，中包过热度为20～35℃，浇注拉速为4～5m/min，采用液芯压下技术，压下比例为6.6～13.3％，采用保护渣浇注：碱度为0.95±0.1，粘度为1.05±0.1(1300℃)泊、熔融点为1020±30℃。该方法特别适用于采用博板坯连铸流程生产中碳钢热轧钢板，通过该方法可在博板坯连铸连轧流程中生产碳含量为
0.42～0.65％，具有塑性好，硬度高，经热处理后有高性能的中碳钢热轧薄钢板。
0.42～0.65％，具有塑性好，硬度高，经热处理后有高性能的中碳钢热轧薄钢板。
[0006] 中国发明专利申请(申请号：201010525184.5，申请日：2010-10-29)，报道了一种薄板坯连铸连轧生产中高碳钢的工艺，该工艺采用薄板坯连铸连轧工艺，通过改变各工序工艺参数来生产中高碳钢。
[0007] 中国发明专利申请(申请号：201210193692.7，申请日：2012-06-13)，公开了一种复合微合金中高碳钢的制备方法，包括以下步骤：1)按照如下铸件成品的组分重量比配置原料：C：0.51-0.54％，Mn：0.65～0.69％，Si：0.40～0.58％，Nb：0.03～0.07％，V：0.1～0.13％，Cr：0.20～0.3％，P≤0.020％，S≤0.015％，余量为Fe，2)选取在0.75t中频无芯感应电炉中熔炼，加热到1100～1180℃并保温1小时后，锻造成型；3)将步骤2)得到钢坯在850～900℃正火保温1小时后，进行空冷或喷水冷却至室温，保证冷却速度控制在6-12℃/s的范围内，确保室温组织为铁素体和珠光体。本发明的含Nb和V的中高碳钢材料具有高强度、高韧性的力学性能配合。
[0008] 中国发明专利申请(申请号：201310076240.5，申请日：2013-03-11)，本发明涉及一种免退火型中高碳钢板制造工艺，属于轧钢工艺技术领域。技术方案是：包含加热炉加热、立辊轧制、粗轧除鳞、粗轧轧制、中间冷却、精轧除鳞、精轧轧制、层流冷却、卷取机卷取和集中堆冷工序，所述的中间冷却工序，在板坯进行粗轧轧制工序之后，进精轧除鳞工序之前，通过冷却装置对板坯进行冷却，冷却装置的冷却能力使板坯降温至840℃以下。
[0009] 中国发明专利申请(申请号：201410553865.0，申请日：2014-10-17)，提供了一种薄板坯连铸连轧中高碳钢的轧制工艺，其步骤包括：连铸、均热、除鳞、轧制、机架间冷却、层流冷却、卷取、保温罩缓冷的工序，其特征在于：所述轧制工序包括奥氏体完全再结晶轧制、未再结晶区奥氏体轧制、两相区轧制3个阶段。
[0010] 中国发明专利申请(申请号：201510928582.4，申请日：2015-12-15)，公开了一种薄板坯中高碳钢生产工艺，包括由以下重量百分比的化学成分制备而成：碳：0.5～0.88％、硅：0.15～0.68％、锰：0.65～1.55％、磷≤0.025％、硫：0.002～0.0025％、铬：0.09～0.22％、镍：0.08～0.12％、砷：0.02～0.035％、铜：0.18～0.20％、铝≤0.02％和余量为铁，采用薄板坯连铸连轧工艺来生产中高碳钢，通过控制各工序工艺参数，来生产满足要求。
[0011] 上述文献均未提及基于薄板坯连铸连轧流程生产C含量0.80～1.05％，Si含量0.10～0.30％，厚度1.5～3.0mm高碳工具钢热轧薄钢板的方法。
发明内容
[0012] 本发明的目的在于提供了一种高碳工具钢热轧薄钢板的生产方法，生产的热轧薄钢板，C含量0.70～1.15％，Si含量0.050～0.35％，且厚度控制在1.5～3.0mm之间。该生产方法制备的高碳工具钢热轧薄钢板具有偏析轻，脱碳层浅，组织性能均与等特点。
[0013] 为实现本发明的目的，本发明公开了一种高碳工具钢热轧薄钢板的生产方法，该生产方法包括工艺流程为：铁水脱硫、转炉吹炼、吹氩、精炼、薄板坯连铸、铸坯均热、精轧、层流冷却和卷取，其特征在于：关键工艺控制包括：
[0014] 薄板坯连铸：薄板坯的厚度为50～90mm，连铸浇钢控制钢水过热度为10～40℃，浇注拉速为2.5～5.0m/min；
[0015] 采用保护渣浇注，该保护渣的半球熔点为845±70℃，碱度为0.85±0.2，粘度为1290～1310℃：0.80±0.6泊，体积密度为0.60±0.4kg/L；
[0016] 铸坯均热：铸坯入炉温度为800～1100℃，出炉温度为1100～1250℃，铸坯在炉时间为30～60min；
[0017] 精轧：第1机架和第2机架的轧制压下率均控制在40～60％，终轧温度为850～950℃；
[0018] 层流冷却：冷却速率≥20℃/s；
[0019] 卷取：卷取温度为550～700℃。
[0020] 进一步地，关键工艺控制还包括卷取后的缓冷，将卷取后的钢卷在钢卷库中采用堆垛方式进行缓冷，且缓冷时间控制为48～72h。
[0021] 再进一步地，在薄板坯连铸工艺中，薄板坯的厚度为50～70mm，连铸浇钢控制钢水过热度为15～35℃，浇注拉速为3.0～4.5m/min。
[0022] 更进一步地，在薄板坯连铸工艺中，薄板坯的厚度为50～60mm，连铸浇钢控制钢水过热度为15～20℃，浇注拉速为3.5～4.5m/min。
[0023] 更进一步地，采用保护渣浇注，该保护渣的半球熔点为845±50℃，碱度为0.85±0.1，粘度为1300℃：0.80±0.5泊，体积密度为0.60±0.2kg/L。
[0024] 更进一步地，在铸坯均热工艺中，铸坯入炉温度为850～1050℃，出炉温度为1130～1150℃，铸坯在炉时间为25～40min。
[0025] 更进一步地，精轧工艺中，第1机架压下率为50～60％，第2机架压下率为50～60％，终轧温度为880～900℃。
[0026] 更进一步地，卷取温度为610～650℃。
[0027] 更进一步地，所述精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分百分比为：C：0.70～1.15％，Si：0.050～0.35％，Mn：0.20～0.60％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤
0.008％，Cr：0.10～0.30％，Als：0.015～0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质。
0.008％，Cr：0.10～0.30％，Als：0.015～0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0028] 更进一步地，所述精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分百分比为：C：0.80～1.05％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.20～0.60％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤
0.008％，Cr：0.10～0.30％，Als：0.015～0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质。
0.008％，Cr：0.10～0.30％，Als：0.015～0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0029] 本发明的原理：
[0030] 1、各种化学成分的选用原理：
[0031] 碳(C)：碳在钢中主要起提高钢材的硬度和淬透性的作用，碳含量过低，钢材硬度太低，钢质太软。碳含量过高，钢材硬度太高，加工过程容易出现开裂等问题，加工性能较差。因此碳含量在0.80～1.05％。
[0032] 硅(Si)：硅在钢中起提高钢材抗松弛能力和回火抗力，也起到提高钢材淬透性的作用。Si含量过低，钢材抗松弛能力太小，最低Si含量为0.10％，Si含量过高，钢材的脆性增加，且太高的Si也易导致钢中的C石墨化，因此最高Si含量为0.30％。
[0033] 锰(Mn)：锰在钢中起提高钢材的硬度和淬透性，与钢中的S结合形成MnS，提高钢材的韧性。Mn含量过低，提高钢材淬透性作用太弱，因此最低Mn含量为0.20％，Mn含量过高容易在连铸过程中造成板坯中心偏析，降低材料的使用性能，因此最高Mn含量为0.60％。
[0034] 磷(P)：在传统观点中，磷在钢中是属于有害元素。它会降低钢的冲击韧性，提高钢的脆化温度，恶化钢的焊接性能，其实那是磷与碳共同作用的结果。如果除去碳的影响，磷还能使塑性、韧性有所增加，使脆化温度有所降低。磷是非碳化物形成元素，它在钢中的存在形式主要是溶于铁素体。在配位数都是12时，它的原子半径为 比铁原子大因此当它溶于铁素体时能够取代铁原子形成置换固溶体。在除了碳、氮元素以外的诸多固溶体形成元素中，磷的固溶强化能力最大。但磷含量过高会导致材料的塑性、焊接性和成形性不利。因此，P含量控制在0.015％以下。
[0036] 氮(N)：氮为钢中的杂质元素，降低钢材的韧性，易于Al、Ti形成AlN和TiN，含量过高，易形成粗大的TiN，因此尽量降低其含量，其值应低于0.008％。
[0037] 铬(Cr)：铬可提高钢材的淬透性，有利于提高钢材的硬度和耐磨性，在钢中形成稳定碳化物，提高钢材的抗回火稳定性，本发明中最低值为0.10％，但Cr含量过高容易造成钢材硬度过高，韧性下降，因此最高值为0.30％。
[0039] 2、本发明生产方法的工作原理：
[0040] 本发明优选厚度为50～90mm的薄板坯进行冶炼并连铸成坯，连铸浇钢控制钢水过热度为10～40℃，浇注拉速为2.5～5.0m/min；浇注保护渣的半球熔点为845±50℃，碱度为0.85±0.1，粘度为1290～1310℃：0.80±0.5泊，体积密度为0.60±0.2kg/L。对连铸坯进行加热时，控制铸坯入炉温度为800～1100℃，出炉温度为1100～1250℃，铸坯在炉时间为30～60min。进行轧制时，精轧第1、2机架轧制压下率控制在40～60％，终轧温度为850～950℃；然后进行层流冷却，冷却速率≥30℃/s，再进行卷取，钢卷卷取温度为550～700℃，最后采用堆垛缓冷的方式进行缓冷，缓冷时间控制为48～72h，生产的钢卷厚度为1.5～3.0mm。
[0041] 本发明生产方法的有益效果在于：
[0042] 本发明通过控制钢材的化学成分以及连铸工艺、加热工艺、轧制工艺等关键的工艺过程，生产的热轧钢板厚度控制在1.5～3.0mm之间，且该生产方法制备的高碳工具钢热轧薄钢板具有偏析轻，脱碳层浅，组织性能均与等特点。附图说明
[0043] 图1为本发明实施例1的金相显微组织图；
[0044] 图2为本发明实施例2的金相显微组织图；
[0045] 图3为本发明实施例3的金相显微组织图；
[0046] 图4为本发明实施例4的金相显微组织图；
[0047] 图5为本发明实施例5的金相显微组织图。
具体实施方式
[0048] 为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
[0049] 实施例1
[0050] 精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分范围为C：0.80％，Si：0.25％，Mn：0.60％，P：0.010％，S：0.008％，N：0.006％，Cr：0.20％，Als：0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0051] 该生产方法依次通过铁水脱硫→转炉吹炼→吹氩→精炼→连铸→均热炉→精轧→层流冷却→卷取→缓冷。
[0052] 主要工艺参数取值：连铸坯厚度为70mm，钢水过热度为35℃，拉速为3.0m/min，铸坯入炉温度为850℃、出炉温度为1100℃，铸坯在炉时间为60min，精轧第1机架轧制压下率40％，精轧第2机架轧制压下率60％，终轧温度为950℃，层流冷却速率30℃/s，卷取温度为
700℃。
700℃。
[0053] 保护渣的理化性能指标：半球熔点为895℃，碱度为0.95，粘度为0.82泊(1300℃)，体积密度为0.80kg/L。
[0054] 制备得到金相显微组织图如图1所示的热轧带钢；且该热轧带钢的相关性能参数如表1所示。
[0055] 表1实施例1生产的热轧带钢的性能参数
[0056]
[0057] 结合图1和表1可知，该热轧带钢的厚度为3.0mm，且夹杂物级别为D类，单边脱碳层深度达到了0.82％，且从图1中可以看出，该带钢表面无明显带组织。
[0058] 实施例2
[0059] 精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分范围为C：0.85％，Si：0.25％，Mn：0.50％，P：0.012％，S：0.006％，N：0.006％，Cr：0.30％，Als：0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0060] 该生产方法依次通过铁水脱硫→转炉吹炼→吹氩→精炼→连铸→均热炉→精轧→层流冷却→卷取→缓冷。
[0061] 主要工艺参数取值：连铸坯厚度为62mm，钢水过热度为30℃，拉速为3.5m/min，铸坯入炉温度为900℃、出炉温度为1130℃，铸坯在炉时间为50min，精轧第1机架轧制压下率45％，精轧第2机架轧制压下率55％，终轧温度为930℃，层流冷却速率40℃/s，卷取温度为
680℃。
680℃。
[0062] 保护渣的理化性能指标：半球熔点为850℃，碱度为0.90，粘度为0.85泊(1300℃)，体积密度为0.70kg/L。
[0063] 制备得到金相显微组织图如图2所示的热轧带钢；且该热轧带钢的相关性能参数如表2所示。
[0064] 表2实施例2生产的热轧带钢的性能参数
[0065]
[0066] 结合图2和表2可知，该热轧带钢的厚度为2.5mm，且夹杂物级别为D类，单边脱碳层深度达到了0.75％。
[0067] 实施例3
[0068] 精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分范围为C：0.90％，Si：0.20％，Mn：0.30％，P：0.010％，S：0.005％，N：0.007％，Cr：0.10％，Als：0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0069] 该生产方法依次通过铁水脱硫→转炉吹炼→吹氩→精炼→连铸→均热炉→精轧→层流冷却→卷取→缓冷。
[0070] 主要工艺参数取值：连铸坯厚度为60mm，钢水过热度为20℃，拉速为3.8m/min，铸坯入炉温度为950℃、出炉温度为1150℃，铸坯在炉时间为40min，精轧第1机架轧制压下率50％，精轧第2机架轧制压下率50％，终轧温度为900℃，层流冷却速率45℃/s，卷取温度为
650℃。
650℃。
[0071] 保护渣的理化性能指标：半球熔点为795℃，碱度为0.80，粘度为0.78泊(1300℃)，体积密度为0.60kg/L。
[0072] 制备得到金相显微组织图如图3所示的热轧带钢；且该热轧带钢的相关性能参数如表3所示。
[0073] 表3实施例3生产的热轧带钢的性能参数
[0074]
[0075] 结合图3和表3可知，该热轧带钢的厚度为2.3mm，且夹杂物级别为D类，单边脱碳层深度达到了0.80％。
[0076] 实施例4
[0077] 精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分范围为C：0.98％，Si：0.10％，Mn：0.20％，P：0.009％，S：0.006％，N：0.006％，Cr：0.25％，Als：0.030％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0078] 该生产方法依次通过铁水脱硫→转炉吹炼→吹氩→精炼→连铸→均热炉→精轧→层流冷却→卷取→缓冷。
[0079] 主要工艺参数取值：连铸坯厚度为52mm，钢水过热度为15℃，拉速为4.0m/min，铸坯入炉温度为1000℃、出炉温度为1180℃，铸坯在炉时间为35min，精轧第1机架轧制压下率60％，精轧第2机架轧制压下率40％，终轧温度为880℃，层流冷却速率55℃/s，卷取温度为
600℃。
600℃。
[0080] 保护渣的理化性能指标：半球熔点为880℃，碱度为0.75，粘度为0.75泊(1300℃)，体积密度为0.40kg/L。
[0081] 制备得到金相显微组织图如图4所示的热轧带钢；且该热轧带钢的相关性能参数如表4所示。
[0082] 表4实施例4生产的热轧带钢的性能参数
[0083]
[0084] 结合图4和表4可知，该热轧带钢的厚度为1.8mm，且夹杂物级别为D类，单边脱碳层深度达到了0.76％。
[0085] 实施例5
[0086] 精炼过程进行合金化处理后的钢水的化学成分范围为C：1.05％，Si：0.15％，Mn：0.40％，P：0.010％，S：0.008％，N：0.006％，Cr：0.15％，Als：0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0087] 该生产方法依次通过铁水脱硫→转炉吹炼→吹氩→精炼→连铸→均热炉→精轧→层流冷却→卷取→缓冷。
[0088] 主要工艺参数取值：连铸坯厚度为50mm，钢水过热度为10℃，拉速为4.5m/min，铸坯入炉温度为1050℃、出炉温度为1200℃，铸坯在炉时间为30min，精轧第1机架轧制压下率55％，精轧第2机架轧制压下率45％，终轧温度为850℃，层流冷却速率65℃/s，卷取温度为
600℃。
600℃。
[0089] 保护渣的理化性能指标：半球熔点为820℃，碱度为0.85，粘度为0.80泊(1300℃)，体积密度为0.50kg/L。
[0090] 制备得到金相显微组织图如图2所示的热轧带钢；且该热轧带钢的相关性能参数如表5所示。
[0091] 表5实施例5生产的热轧带钢的性能参数
[0092]
[0093] 结合图5和表5可知，该热轧带钢的厚度为1.5mm，且夹杂物级别为D类，单边脱碳层深度达到了0.78％。
[0094] 以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
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