一种含硼高碳锯片用钢及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于锯片用钢技术领域，特别涉及一种含硼高碳锯片用钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002]与普碳钢、超低碳钢等钢种相比，高碳锯片用钢的生产难点来自于用户使用的高要求和内部铸坯缺陷的敏感性，具体表现在以下几个方面:
[0003]锯片用钢主要是制作高速锯片，用来切割加工木材、石材、钢铁制品等。由于工作条件特殊，容易产生疲劳缺陷，因此对钢中非金属夹杂物、磷、硫等控制要求较严。碳是容易引起偏析的元素之一，高碳钢板坯浇铸过程中的铸坯碳偏析度较高；同时，由于碳含量高，凝固过程中柱状晶充分生长，选分结晶严重，铸坯中心元素正偏析加剧，同时柱状晶的搭桥还会阻碍钢水对凝固末端的补充，导致铸坯中心疏松。碳偏析容易导致铸坯局部碳高，冶金制造过程中，高碳钢凝固生成初生奥氏体组织，在二冷段的进一步冷却过程中，选分结晶引起的局部碳高部位的晶界会产生网状渗碳体组织，渗碳体的范性好，对材料的强度和韧性产生影响，导致铸坯容易产生内部裂纹。与其它钢种不同，高碳钢在600?800°C温度区间内沿奥氏体晶界存在无析出物带，造成在该温度区间内脆性增加，容易发生奥氏体沿晶间断裂，导致铸坯表面出现角部裂纹。高碳钢板坯出连铸机后的温度大约在820°C左右，在空冷的条件下类似恒温冷却，铸坯冷却速度快，内部组织进一步转化，形成有一定比例的马氏体。高碳马氏体硬度高，但韧性低，脆性大，而且碳含量越高脆性越大，铸坯断裂的可能性就越大。
[0004]由于硼及其化合物的独特性质，被广泛运用于国民经济的各个部门，如冶金工业、玻璃及陶瓷工业、农业肥料、洗涤剂及肥皂、防燃剂、高新材料方向等行业。与其它合金元素相比，硼在钢中有着独特的作用。它有如下特点:硼在钢中的溶解度低，与晶体缺陷(晶界、位错、空位)有强烈的相互作用，特别是易于偏聚在晶界，甚至极微量的硼，也会对钢的相变过程及一系列性能产生显著影响;且易与02、N2、C、S等形成夹杂物或析出相。
[0005]对比专利“CN103173685 A—一种高强度锯片钢卷的生产方法”，通过以下成分体€，C:0.49?0.52%、S1:0.2?0.35%、Mn:1.45?1.60%、P: <0.015%^S: < 0.005%^Cr:0.2?0.25%、ν:0.12?0.16%、Α1:0.020?0.025%、Ν: < 0.006% ;生产流程采用转炉冶炼一LF精炼一热连乳工艺，包括锯片钢生产中的板坯连铸和偏析控制，锯片钢的板坯连下线缓冷温度的控制，乳制开乳、终乳温度，卷取温度的控制，获取的锯片钢卷横向屈服:600?750MPa，横向抗拉:930?1040MPa，延伸率19.5?26 %，硬度:HRC为20?28。该专利采用较高的C，同时添加合金元素Cr、V，在增加合金成本的同时，增加钢水冶炼的困难；同时，其钢水未经过RH或VOD精炼脱H、0等，连铸坯内部质量，如偏析、夹杂，带状析出等，均难以控制。另外，该专利仅通过一般热连乳工艺获得高强度锯片用钢，未经过后续热处理，其强度的稳定性、组织均匀性，均值得商榷。
[0006]对比专利“CN104099520 A—一种高碳低合金锯片钢及其热乳钢板生产方法”，采用以下成分体系，为C:0.78?0.86%、S1:0.15?0.40%、Mn:0.40?0.70%、P< 0.025%、S<0.015%、Al:0.005?0.050%、C:0?0.0050%、Cr:0.50?0.80%、V:0.15?0.25%、Ni <0.25%,Cu<0.20%,其余为Fe和不可避免的杂质;其热乳钢板制造方法，包括高炉炼铁、转炉炼钢、LF炉精炼、板坯连铸、板坯加热、热连乳、热乳板卷缓冷和开平矫直步骤。依据本发明生产的钢具有更高的淬透性、淬硬性和抗回火稳定性，具有组织性能均匀、板形良好、钢板残余应力低等特点，适合于制造厚规格、大尺寸锯片。该专利采用更高的C，较高的Cr和V，合金成本增加，钢水冶炼困难，其钢水未经过RH或VOD精炼脱H、0等;其实施例中，通过简单的实验室“830°C淬火加420°C回火”热处理，其洛氏硬度HRC范围在40?45之间，缺乏实际工业生产数据的验证。
[0007]对比专利“CN 104178691—一种高强度冶金锯片用钢及其热处理方法”，化学成分为:C:0.30 ?0.60%，S1:0.15 ?0.30%，Mn: 1.35 ?1.9% ,P: < 0.02% ,S: < 0.005% ,V:
0.07?0.19%，A1:0.025?0.055%，其余为铁Fe和不可避免的杂质。本发明经冶炼、连铸后，热乳成板材，板材经过淬火、回火热处理后，即成为冶金锯片钢。本发明通过离线或在线淬火+回火热处理工艺，淬火介质为水，该方法具有成本低、淬透性好、效率高、硬度均匀、利于环保等特点，配合合适的化学成分设计，使其既能保证高硬度、高韧性的要求，简化锯片的生产工艺、缩短生产流程、降低能耗。该专利通过较宽的C含量设计，并加入一定量的V，以水为淬火介质，试图通过在线淬火，生产高强度锯片钢;一般而言，锯片钢规格较薄，基本都在15.mm及以下，通过在线淬火，其板形极难控制;对于高碳高强度锯片钢，在线淬火后板形较差，通过后续板形矫正，是非常困难的，故其生产具有一定的局限性。
[0008]对于高碳含硼钢，如何保证冶炼过程中钢水纯净度，如何保证连铸过程中钢坯内部质量，如何保证乳制及热处理后钢板综合力学性能及表面质量，均存在一定的难度。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种含硼高碳锯片用钢及其制造方法。解决含硼高碳钢钢铸坯心部质量及钢板性能不稳定、表面质量不良等问题。通过合理的成分设计及严格的冶炼、浇铸、乳制、淬火及回火热处理工艺完成制造。
[0010]一种含硼高碳锯片用钢，其化学成分重量百分比为，C:0.25%?0.32%; S1:0.20%?0.50%;Μη:0.60%?1.00% ;Alt:0.010%?0.050% ;B:0.0010%?0.0020% ；Ca:0.0010%?0.0030% ;P: < 0.010% ；S: < 0.0050% ；N: < 0.0050% ;其余为Fe及不可避免杂质。
[0011]碳当量CEV(%)计算公式:C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，碳当量 CEV 范围为0.35wt % ?0.49wt %。
[0012]一种含硼高碳锯片用钢的制造方法，通过铁水脱硫扒渣、转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理的钢水冶炼工艺路线完成。其步骤及参数控制如下:
[0013]1、在冶炼过程中，严格控制化学成分重量百分比含量范围，C: 0.25 %?0.32% ; P:
0.005%?0.010% ;S:0.0010%?0.0050%，并保证碳当量CEV在0.35%?0.49%之内。
[0014](I)钢水冶炼过程中，严格保证真空处理时间；其中，RH炉真空时间控制在15min?20min，深真空处理时间控制12min?15min。钢水冶炼过程温度控制参数如下:参考液相线温度:1507°C;过热度范围:20± 10°C ；中包温度范围:1527 土 10°C ;RH结束温度范围:1547 土10°C;RH进站温度范围:1607 ±10°C;LF结束温度范围:1627 ±10°C;LF进站温度范围:± 10°C;转炉终点温度范围:1650 ± 10°C。
[0015](2)铁水脱硫过程:执行深脱硫模式。
[0016](3)转炉冶炼过程:严格控制供氧、造渣、挡渣、脱氧及合金化过程;采用铝铁强脱氧，按2.9Kg?3.1Kg/吨钢水加入，并根据终点氧化性适当调整;合金化过程采用硅锰配S1、配Mn，目标三分钟成份重量百分比如下:C:范围0.23%?0.26%，目标0.25% ; S1:范围0.10%?0.20%，目标0.15% ;Mn:范围0.55%?0.75%，目标0.65%;卩％范围 <0.010%，目标 < 0.008% ;S:范围 <0.012%，目标 <0.010%。
[0017](4)LF炉精炼过程:严格保证出站硫含量达到目标要求，招含量在范围内，尽量控制到目标含量。LF炉精炼结束成分重量百分比控制如下；C:范围0.28%?0.31%，目标0.29% ; S1:范围0.15% ?0.25%，目标0.20% ;Mn:范围 0.70% ?0.80%，目标0.75% ;卩范围 <0.010%，目标 <0.008% ;S(%)范围 < 0.0050%，目标 <0.0030% ; Alt:范围0.035%—0.050%，目标0.040%。
[0018](5)RH真空处理过程:严格保证深真空处理时间在12min以上；铝含量只要满足判定要求则真空过程不补铝和调整废钢;真空结束后加入硼铁配B，准确称量加入，根据残硼调整。确保钙处理，软吹流量在60?150NL/min，软吹