本发明属于钢铁生产技术领域，尤其涉及一种高塑韧性与高平直度的高碳钢板及其制造方法。
背景技术：
高碳钢由于淬火后具有较高的硬度和耐磨性而在工具上得到了广泛地使用，特别是近共析点钢最为常见，如国标中的75#、t8，日标中的sk6，美标中的sae1074、欧标中的ck75与75cr1等，以上高碳钢常应用于美工刀、圆锯片、锯条等五金工具上。这类近共析点高碳钢的碳含量高，塑性与韧性非常低，在使用时容易发生断裂。另外，这类高碳钢在生产过程中容易发生应力分布不均匀的问题，后续的加工难度较大，开平后的平直度难以保证。为解决硬度高、塑韧性低、平直度难以保证的问题，传统工艺往往采用较高的卷取温度生产，以降低钢板的硬度，甚至在生产完之后进行球化或软化退火，然后再开平来保证钢板的使用性能和平直度。
因此，如何采用单一的热轧工艺来降低近共析点高碳钢的硬度，提高塑韧性，改善加工性能和平直度一直是高碳钢热轧生产过程中需要解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高塑韧性与高平直度的高碳钢板及其制造方法，旨在解决现有的近共析点高碳钢板塑韧性较低、平直度较差的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供了一种高塑韧性与高平直度的高碳钢板，包括以下化学组成及其重量百分量为：c：0.7％～0.8％，si≤0.50％、mn≤1.0％、p≤0.025％、s≤0.010％、al≤0.06％、ti≤0.01％、n≤0.006％；所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板的厚度为1.6mm15mm；由以下步骤制备得到：
冶炼——精炼——连铸——板坯下线缓冷——热装热送——粗轧——精轧——层流冷却——钢卷缓冷——卷取——横切开平；
根据需要生产的所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板，控制板坯缓冷的温度，板坯缓冷至700℃以下进行热装热送；设置层流冷却为全段稀疏冷却，并调整粗轧的压下量为80％～85％，终轧温度为850～950℃，卷取温度为550℃～(ar1-20℃)。
优选地，所述卷取的温度为600～650℃。
优选地，所述板坯下线缓冷2～8h。
优选地，板坯缓冷至300～700℃。
优选地，所述热装热送包括，板坯在300～700℃进入加热炉加热，加热温度为1150～1250℃。
本发明另一方面提供了一种高塑韧性与高平直度的高碳钢板的制造方法，包括以下步骤：
冶炼——精炼——连铸——板坯下线缓冷——热装热送——粗轧——精轧——层流冷却——钢卷缓冷——卷取——横切开平；
根据需要生产的高塑韧性与高平直度的高碳钢板，控制板坯下线缓冷至300～700℃进行热装热送，设置层流冷却为全段稀疏冷却，并调整粗轧的压下量为80％～85％，终轧温度为850～950℃，卷取温度为550℃～(ar1-20℃)。
优选地，所述粗轧的压下量为80％～83％，终轧温度为890～940℃。
优选地，所述板坯下线缓冷2～8h。
优选地，所述热装热送包括，板坯在300～700℃进入加热炉加热，加热温度为1150～1250℃。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明所述板坯通过下线进行缓冷，板坯中组织在此过程发生相变，由γ相转变为α相，细化板坯加热后的奥氏体晶粒；粗轧工序中调整粗轧的压下量为80％～85％，终轧温度为850～950℃，粗轧采用高温大压下，对板坯进行奥氏体再结晶区控轧，进一步细化奥氏体晶粒，终轧温度设置为850～950℃，奥氏体可以充分再结晶，并可降低工业生产中的轧制负荷；层流冷却过程中，所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板采用全段稀疏冷却，降低冷却应力，同时提高冷却的均匀性；卷取温度设定为550℃～(ar1-20℃)，带钢在卷取前和卷取后均发生相变，形成细小的稀片层珠光体与退化珠光体搭配分布的显微组织，降低了硬度，提高了塑性和韧性。
本发明卷取温度设置为550℃以上，(ar1-20℃)以下，ar1为冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度，(ar1-20℃)为ar1减去20℃。在卷取前带钢发生相变，辊道上的带钢进入ar1温度以下时，开始相变，此时珠光体先在奥氏体晶界成核并长大，因为过冷度非常小，所以渗碳体片层间距非常大，呈现稀片层状特征，硬度较低；而带钢进入更低的温度时，未来得及相变的奥氏体将在更低的温度下形成珠光体，此时因为过冷度较大，珠光体中的碳化物容易退化成短棒状，进一步降低硬度和提高塑韧性。在此工艺条件下生产的所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板，相比于现有工艺，塑韧性更高，开平后的平直度高。
本发明通过控制轧制和板坯下线缓冷的工艺参数，细化板坯中的奥氏体晶粒，形成细小的稀片层珠光体与退化珠光体搭配分布的显微组织，并通过轧制后全段稀疏冷却降低内应力，降低了制造成本，改善了成材率。
本发明所述的高塑韧性与高平直度的高碳钢板，相比于现有的高碳钢板，硬度较低，塑韧性较高，平直度较高，其硬度为19～24hrc，屈服强度为420～550mpa，抗拉强度750～850mpa，断后延伸率为12.0％～18.0％；直径50mm弯头弯曲120°不断裂；20℃非标样冲击，折合成标准冲击功为5.0～7.0j，断口小刻面细小；开平后任意方向上平直度值≤8mm/m。本发明所述的高塑韧性与高平直度的高碳钢板在开平过程中不会因弯曲或冲击而开裂、脆断，同时开平后的钢板不平度值低，成材率相比于现有技术提高3％以上。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明一方面提出了一种高塑韧性与高平直度的高碳钢板，具体的，本发明实施方式中，一种高塑韧性与高平直度的高碳钢板，包括以下化学组成及其重量百分量为：c：0.7％～0.8％，si≤0.50％、mn≤1.0％、p≤0.025％、s≤0.010％、al≤0.06％、ti≤0.01％、n≤0.006％，所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板的厚度为1.6mm～15mm；
所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板，由以下步骤制备得到：冶炼——精炼——连铸——板坯下线缓冷——热装热送——粗轧——精轧——层流冷却——钢卷缓冷——卷取——横切开平；
根据需要生产的所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板，控制板坯缓冷的温度，板坯缓冷至700℃以下进行热装热送；设置层流冷却为全段稀疏冷却，并调整粗轧的压下量为80％～85％，终轧温度为850～950℃，卷取温度为550℃～(ar1-20℃)。
本发明实施方式中，c的含量为：0.7％～0.8％。
本发明实施方式中，板坯通过下线进行缓冷，板坯中组织在此过程发生相变，由γ相转变为α相，细化板坯加热后的奥氏体晶粒；粗轧工序中调整粗轧的压下量为80％～85％，终轧温度为850～950℃，粗轧采用高温大压下，对板坯进行奥氏体再结晶区控轧，进一步细化奥氏体晶粒，终轧温度设置为850～950℃，奥氏体可以充分再结晶，并可降低工业生产中的轧制负荷；层流冷却过程中，所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板采用全段稀疏冷却，降低冷却应力，同时提高冷却的均匀性；卷取温度设定为550℃～(ar1-20℃)，带钢在卷取前和卷取后均发生相变，形成细小的稀片层珠光体与退化珠光体搭配分布的显微组织，降低了硬度，提高了塑性和韧性。本发明实施方式通过控制轧制和板坯下线缓冷的工艺参数，细化板坯中的奥氏体晶粒，形成细小的稀片层珠光体与退化珠光体搭配分布的显微组织，并通过轧制后全段稀疏冷却降低内应力，降低了制造成本，改善了成材率。
本发明实施方式所述卷取温度设置为550℃以上，(ar1-20℃)以下，ar1为冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度，(ar1-20℃)为ar1减去20℃。在卷取前带钢发生相变，辊道上的带钢进入ar1温度以下时，开始相变，此时珠光体先在奥氏体晶界成核并长大，因为过冷度非常小，所以渗碳体片层间距非常大，呈现稀片层状特征，硬度较低；而带钢进入更低的温度时，未来得及相变的奥氏体将在更低的温度下形成珠光体，此时因为过冷度较大，珠光体中的碳化物容易退化成短棒状，进一步降低硬度和提高塑韧性。在此工艺条件下生产的所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板，相比于现有工艺，塑韧性更高，开平后的平直度高。
本发明实施方式所述的所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板，相比于现有的高碳钢板，硬度较低，塑韧性较高，平直度较高，其硬度为19～24hrc，屈服强度为420～550mpa，抗拉强度750～850mpa，断后延伸率为12.0％～18.0％；直径50mm弯头弯曲120°不断裂；20℃非标样冲击，折合成标准冲击功为5.0～7.0j，断口小刻面细小；开平后任意方向上平直度值≤8mm/m。本发明实施方式所述的所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板在开平过程中不会因弯曲或冲击而开裂、脆断，同时开平后的钢板不平度值低，成材率相比于现有技术提高3％以上。
作为本发明优选的实施方式中，所述卷取的温度为600～650℃。
作为本发明优选的实施方式中，所述板坯下线缓冷2～8h。
作为本发明优选的实施方式中，板坯缓冷至300～700℃。
作为本发明优选的实施方式中，所述热装热送包括，板坯在300～700℃进入加热炉加热，加热温度为1150～1250℃。
本发明上述各实施方式中，所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板的制备过程中所需的设备，均为钢铁制造工艺中常用的生产设备，本发明上述各实施方式所设定的粗轧工艺参数、终轧温度、卷取温度、层冷方式，以及轧制后的钢卷缓冷，均容易实现，所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板的制备方法可操作性强，实用价值高，生产的所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板的厚度为1.6mm～15.0mm，优选高碳钢板的厚度为4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm或14mm。
本发明上述各实施方式中，还可以包括以下化学组成，ni、cr、mo、ca或v中的一种或两种以上；根据所需生产的所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板，可以选择加入上述元素中的一种或两种以上。
本发明另一方面提出了一种高塑韧性与高平直度的高碳钢板的制造方法，包括以下步骤：
冶炼——精炼——连铸——板坯下线缓冷——热装热送——粗轧——精轧——层流冷却——钢卷缓冷——卷取——横切开平；
根据需要生产的高塑韧性与高平直度的高碳钢板，调整板坯下线缓冷至300～700℃进行热装热送，设置层流冷却为全段稀疏冷却，并调整粗轧的压下量为80％～85％，终轧温度为850～950℃，卷取温度为550℃～(ar1-20℃)。优选地，所述粗轧的压下量为80％～83％，终轧温度为890～940℃，卷取温度为600～650℃。
本发明实施方式中，板坯通过下线进行缓冷，板坯中组织在此过程发生相变，由γ相转变为α相，细化板坯加热后的奥氏体晶粒；粗轧工序中调整粗轧的压下量为80％～85％，终轧温度为850～950℃，粗轧采用高温大压下，对板坯进行奥氏体再结晶区控轧，进一步细化奥氏体晶粒，终轧温度设置为850～950℃，奥氏体可以充分再结晶，并可降低工业生产中的轧制负荷；层流冷却过程中，所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板采用全段稀疏冷却，降低冷却应力，同时提高冷却的均匀性；卷取温度设定为550℃～(ar1-20℃)，带钢在卷取前和卷取后均发生相变，形成细小的稀片层珠光体与退化珠光体搭配分布的显微组织，降低了硬度，提高了塑性和韧性。本发明实施方式通过控制轧制和板坯下线缓冷的工艺参数，细化板坯中的奥氏体晶粒，形成细小的稀片层珠光体与退化珠光体搭配分布的显微组织，并通过轧制后全段稀疏冷却降低内应力，降低了制造成本，改善了成材率。
采用本发明实施方式所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板的制造方法，制备的高塑韧性与高平直度的高碳钢板，相比于现有的高碳钢板，硬度较低，塑韧性较高，平直度较高，其硬度为19～24hrc，屈服强度为420～550mpa，抗拉强度750～850mpa，断后延伸率为12.0％～18.0％；直径50mm弯头弯曲120°不断裂；20℃非标样冲击，折合成标准冲击功为5.0～7.0j，断口小刻面细小；开平后任意方向上平直度值≤8mm/m。本发明所述的高塑韧性与高平直度的高碳钢板在开平过程中不会因弯曲或冲击而开裂、脆断，同时开平后的钢板不平度值低，成材率相比于现有技术提高3％以上。
作为本发明优选的实施方式中，所述卷取的卷取温度为600～650℃。在卷取前带钢发生相变，辊道上的带钢进入ar1温度以下时，开始相变，此时珠光体先在奥氏体晶界成核并长大，因为过冷度非常小，所以渗碳体片层间距非常大，呈现稀片层状特征，硬度较低；而带钢进入更低的温度时，未来得及相变的奥氏体将在更低的温度下形成珠光体，此时因为过冷度较大，珠光体中的碳化物容易退化成短棒状，进一步降低硬度和提高塑韧性。在此工艺条件下生产的高塑韧性与高平直度的高碳钢板，相比于现有工艺，塑韧性更高，开平后的平直度高。
作为本发明优选的实施方式中，所述板坯下线缓冷2～8h。
作为本发明优选的实施方式中，板坯缓冷至300～700℃。
作为本发明优选的实施方式中，所述热装热送包括，板坯在300～700℃进入加热炉加热，加热温度为1150～1250℃。
本发明上述各实施方式中，所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板的制造方法中所需的设备，均为钢铁制造工艺中常用的生产设备，本发明上述各实施方式所设定的粗轧工艺参数、终轧温度、卷取温度、层冷方式，以及轧制后的钢卷缓冷，均容易实现，所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板的制备方法可操作性强，实用价值高，生产的所述高塑韧性与高平直度的高碳钢板的厚度为1.6mm～15.0mm，优选高碳钢板的厚度为4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm或14mm。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种高塑韧性与高平直度高碳钢板，包括以下化学组成及其重量百分量为：c0.752％、si0.213％、mn0.645％、p0.0143％、s0.004％、cr0.387％、alt0.0195％、ca0.0011％，其余为fe和不可避免的杂质。
钢水经210吨转炉冶炼，再经lf炉精炼，在2150mm板坯连铸机浇注成板坯，板坯厚度为230mm，出连铸机后下线缓冷2～8h，此时板坯温度在700℃以下。板坯在300℃以上进行热装，在2250mm热连轧生产线进行粗轧和精轧，板坯加热温度为1210℃，粗轧压下量为80.3％，中间坯厚度为45.2mm，终轧温度为890℃，目标厚度为4mm；带钢轧后经层流全段稀疏冷却至目标卷取温度630℃，钢卷卷取后空冷并快速进行入缓冷坑缓冷。待钢卷温冷却至20～35℃后，将钢卷在横切线进行开平。
按照以上制造方法生产的高塑韧性与高平直度的高碳钢板，其屈服强度为485mpa，抗拉强度为820mpa，断后延伸率达到14％；直径50mm弯头弯曲120°不断裂；20℃非标样冲击，折合成标准冲击功6.3j，断口小刻面细小；开平后任意方向上平直度值≤8mm/m。
实施例2
一种高塑韧性与高平直度的高碳钢板，包括以下化学组成及其重量百分量为：c0.786％、si0.197％、mn0.353％、p0.0126％、s0.004％、cr0.144％、alt0.0165％、ca0.0013％，其余为fe和不可避免的杂质。
钢水经210吨转炉冶炼，再经lf炉精炼，在2150mm板坯连铸机浇注成板坯，板坯厚度为230mm，出连铸机后下线缓冷2～8h，此时板坯温度在700℃以下。板坯在300℃以上热装，在2250mm热连轧生产线进行粗轧和精轧，板坯加热温度为1190℃，粗轧压下量为82.1％，中间坯厚度为41.1mm，终轧温度为890℃，目标厚度为5mm；带钢轧后经层流全段稀疏冷却至目标卷取温度620℃，钢卷卷取后空冷并快速进行入缓冷坑缓冷。待钢卷温冷却至20～35℃后，将钢卷在横切线进行开平。
按照以上制造方法生产的高塑韧性与高平直度的高碳钢板，其屈服强度为460mpa，抗拉强度为770mpa，断后延伸率达到15.5％；直径50mm弯头弯曲120°不断裂；20℃非标样冲击，折合成标准冲击功5.4j，断口小刻面细小；开平后任意方向上平直度值≤8mm/m。
实施例3
一种高塑韧性与高平直度的高碳钢板，包括以下化学组成及其重量百分量为：c0.758％、si0.158％、mn0.710％、p0.0136％、s0.003％、alt0.0207％、ca0.0009％，其余为fe和不可避免的杂质。
钢水经210吨转炉冶炼，再经lf炉精炼，在2150mm板坯连铸机浇注成板坯，板坯厚度为230mm，出连铸机后下线缓冷2～8h，此时温度在700℃以下。板坯在300℃以上热装，在2250mm常规热连轧生产线进行轧制，板坯加热温度为1210℃，粗轧压下量为81.6％，中间坯厚度为42.3mm，终轧温度为890℃，目标厚度为6mm，带钢轧后经层流全段稀疏冷却至目标卷取温度620℃，钢卷卷取后空冷并快速进行入缓冷坑缓冷。待钢卷温冷却至20～35℃后，将钢卷在横切线进行开平。
按照以上制造方法生产的高塑韧性与高平直度的高碳钢板，其屈服强度为445mpa，抗拉强度为840mpa，断后延伸率达到13.5％；直径50mm弯头弯曲120°不断裂；20℃非标样冲击，折合成标准冲击功5.8j，断口小刻面细小；开平后任意方向上平直度值≤8mm/m。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。