CN102719756B - 一种42Mn刀模具用宽钢带及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种42Mn刀模具用宽钢带及其制造方法。其化学成分按质量百分数为:C0.39%~0.46%,Mn0.80%~0.95%,Si0.18%~0.35%,Cr0.10%~0.30%,Ti0.010%~0.050%,P≤0.020%,S≤0.010%,Alt0.010%~0.050%,其余是铁Fe和不可避免的杂质元素。本发明炼钢工艺:采用顶底复吹氧气转炉进行冶炼,钢水再经LF炉精炼处理后,将钢水送到连铸车间进行连铸成板坯;加热工艺:将板坯加热到1190~1250℃,加热总时间按0.7~1.0分钟/mm控制;轧制工艺:使用热连轧机控制轧制被加热的板坯,卷取成钢带,热连轧终轧温度范围为850℃~920℃,卷取温度范围为640℃~720℃。本发明生产的42Mn牌号宽钢带替代30CrMo牌号窄钢带供刀模具厂制造刀模具,满足了刀模具制造业对钢带的采购成本、宽幅、精度、性能和表面质量要求。
Description
技术领域
本发明涉及热轧钢带制造技术领域,特别是一种42Mn刀模具用宽钢带及其制造方法。
背景技术
GB/T 709-2006《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》将宽度不小于600mm的钢带定义为宽钢带。在刀模具行业,用于皮革、丝绸、纺织品、纸张、纤维板、橡胶、乳胶等制品切割下料的刀模具,通常使用30CrMo牌号窄钢带制作,工艺过程是将热轧钢带分条后冷轧出带刃口的毛坯,再经热处理而成。由于该钢带含有高Cr(0.85%~1.10%)、Mo(0.15%~0.25%)等贵重金属元素,刀模具行业生产成本较高;此外,窄钢带的表面氧化层厚,尺寸偏差大,并且窄钢带的宽度有限制,不便于下料,原料库存量高,材料利用率低。随着社会的发展,刀模具制造业对钢带的采购成本、宽幅、精度、性能和表面质量提出了更高要求。
发明内容
鉴于现有状况,本发明的目的在于提供板面宽、精度高、性能好、表面质量优、生产成本低的一种42Mn刀模具用宽钢带及其制造方法。
本发明的总体思路是围绕用户需求而展开:为了降低钢带售价必须首先降低热轧钢带的生产成本,设计全新成分,减少或替代贵重金属用量;为了确保产品使用性能,要求产品具有足够的强度和硬度;为了方便刀模具的制造加工,要求钢板具有板面宽、精度高、表面质量优、良好的加工性。本发明命名的42Mn刀模具用宽钢带,采用了Mn-低Cr-Ti系的成分设计,不使用高含量Cr和Mo金属元素,采用高精度的热连轧机轧制,宽度在700mm~2000mm,便于下料分条剪切。轧制过程通过合理的控制轧制来保证钢带的组织为铁素体加珠光体,使钢带有良好的淬透性,淬火回火后具有良好的强韧性。
本发明所述一种42Mn刀模具用宽钢带,其化学成分按质量百分数为:C 0.39%~0.46%,Mn 0.80%~0.95%,Si 0.18%~0.35%,Cr 0.10%~0.30%,Ti 0.010%~0.050%, P ≤0.020%,S ≤0.010%,Alt 0.010%~0.050%,其余是铁Fe和不可避免的杂质元素。
本发明所述一种42Mn刀模具用宽钢带,采用Mn-低Cr-Ti系的成分设计,理由是:
(1)C: 本发明碳含量选择在0.39%~0.46%,主要考虑到碳是钢铁材料中最廉价、最有效的强化元素,溶入基体中,能起到固溶强化作用,同时能在钢中形成渗碳体和多种碳化物,起到析出强化作用,进一步提高钢的强度;
(2)Si:本发明的硅含量在0.18%~0.35%,Si主要以固溶强化形式来提高钢材的强度,同时也是钢中的脱氧元素,但含量过高,也会降低钢材的塑韧性和焊接性,同时使钢坯加热后表面氧化铁皮粘稠性增加,容易使钢板表面出现麻点等表面问题;
(3)Mn:本发明的锰含量为0.80%~0.95%,Mn是弱碳化物形成元素,它在冶炼中的作用是脱氧和消除硫的不利影响,还可以降低奥氏体转变温度,细化铁素体晶粒,有利于提高钢的强度和韧性。锰还能固溶于铁素体,起到固溶强化作用,随着Mn含量提高,钢材的强度增大,但过高的Mn也将会降低钢材的韧性和焊接性;
(4)Cr :本发明的铬含量为0.10%~0.30%,铬是钢中提高淬透性的元素,主要是与碳形成碳化物Cr7C3或 Cr23C6,还能与碳形成复合碳化物,提高钢的硬度和耐磨性;
(5)Ti:本发明的钛含量为0.010%~0.050%,Ti是强碳化物和氮化物形成元素,起到细化晶粒提高强韧性的作用。钛还是良好的脱氧剂,可以改善焊接性能;
(6)Alt:本发明的铝含量为0.010%~0.050%,Al是主要的脱氧元素,能细化钢的晶粒。这是由于铝在钢中和氮元素形成细小弥散分布的AlN化合物,起阻碍晶粒长大、细化晶粒作用。另外,铝含量过高,会使钢的焊接性变坏;
(7)钢中的杂质元素的上限控制为P≤0.020%,S≤0.010%,以提高钢的纯净度,改善钢的塑韧性。
一种专用于生产42Mn刀模具用宽钢带的制造方法,其生产工艺如下:
(1)炼钢工艺:采用顶底复吹氧气转炉进行冶炼,钢水再经LF炉精炼处理,加入合金,使化学成分符合C 0.39%~0.46%,Mn 0.80%~0.95%,Si 0.18%~0.35%,Cr 0.10%~0.30%,Ti 0.010%~0.050%, P ≤0.020%,S ≤0.010%,Alt 0.010%~0.050%,钢水成分达到上述目标要求后,喂钙线400m~800m,软吹氩时间5~10分钟,精炼结束,将钢水送到连铸车间进行连铸成板坯,中间包温度1500℃~1525℃;
(2)加热工艺:将板坯加热到1190~1250℃,加热总时间按0.7~1.0分钟/mm控制;
(3)轧制工艺:使用热连轧机控制轧制被加热的板坯,卷取成钢带,热连轧终轧温度范围为850℃~920℃,卷取温度范围为640℃~720℃;
(4)轧后冷却工艺:热轧后的钢带采用集中堆放空冷。
本发明的优点在于采用了Mn-低Cr-Ti系的成分设计,以锰、铬、钛、铝作为合金元素,充分利用了细晶强化、固溶强化和析出强化机理,通过合理的控制轧制工艺,保证了钢带的晶粒均匀细化,组织为铁素体加珠光体,制备的钢带经过淬火和回火热处理后具有高的强韧性;本发明的刀模具用宽钢带采用少量的Cr,不用贵重元素Mo的制造方法,节约了Cr、Mo贵金属资源,降低了合金成本,实现了低成本生产;本发明的刀模具用宽钢带使用热连轧机生产,钢带厚度精度高,同板差小,表面质量好,宽度为700 mm ~2000mm,刀模具厂可以通过切割分条成各种刀模具所需的宽度规格,生产便利,减少了的原料库存量,满足了刀模具行业对新材料的要求。
具体实施方式
下列实施例中的钢带均为本发明所设计的化学成分、炼钢工艺和热轧工艺所制备。
实施例1:
本实施例的42Mn刀模具用宽钢带,制造工艺如下:
(1)炼钢工艺:采用顶底复吹氧气转炉进行冶炼,钢水再经LF炉精炼处理,加入合金,钢水成分达到本发明设计要求后,喂钙线680m,软吹氩时间5分钟,精炼结束,将钢水送到连铸车间进行连铸成板坯,中间包温度1500℃~1525℃。取样化验,板坯成分按质量百分数为:C 0.39%,Mn 0.95%,Si 0.35%,Cr 0.30%,Ti 0.045%,P 0.016%,S 0.006%,Alt 0.035%,其余是铁Fe和不可避免的杂质元素;
(2)、加热工艺:将板坯加热到1250℃,加热总时间按0.7分钟/mm控制;
(3)、轧制工艺:钢带的目标厚度为2.3mm、宽度为700mm,使用热连轧机控制轧制被加热的板坯,尺寸精度控制:厚度允许偏差+0.10~-0.10mm,宽度允许偏差0~+20mm,卷取成钢带。热连轧终轧温度范围为920℃,卷取温度范围为720℃;
(4)、轧后冷却工艺:热轧后的钢带采用集中堆放空冷。
实施例2:
本实施例的42Mn刀模具用宽钢带,制造工艺如下:
(1)炼钢工艺:采用顶底复吹氧气转炉进行冶炼,钢水再经LF炉精炼处理,加入合金,钢水成分达到本发明设计要求后,喂钙线720m,软吹氩时间6分钟,精炼结束,将钢水送到连铸车间进行连铸成板坯,中间包温度1500℃~1525℃。取样化验,板坯成分按质量百分数为:C 0.41%,Mn 0.85%,Si 0.32%,Cr 0.22%,Ti 0.050%,P 0.020%,S 0.004%,Alt 0.010%,其余是铁Fe和不可避免的杂质元素;
(2)、加热工艺:将板坯加热到1230℃,加热总时间按0.8分钟/mm控制;
(3)、轧制工艺:钢带的目标厚度为3.0mm,宽度为1050mm,使用热连轧机控制轧制被加热的板坯,尺寸精度控制:厚度允许偏差+0.10~-0.10mm,宽度允许偏差0~+20mm,卷取成钢带。热连轧终轧温度范围为910℃,卷取温度范围为700℃;
(4)、轧后冷却工艺:热轧后的钢带采用集中堆放空冷。
实施例3:
本实施例的制造工艺如下:
(1)炼钢工艺:采用顶底复吹氧气转炉进行冶炼,钢水再经LF炉精炼处理,加入合金,钢水成分达到本发明设计要求后,喂钙线650m,软吹氩时间8分钟,精炼结束,将钢水送到连铸车间进行连铸成板坯,中间包温度1500℃~1525℃。取样化验,板坯成分按质量百分数为:C 0.46%,Mn 0.80%,Si 0.18%,Cr 0.10%,Ti 0.010%,P 0.020%,S 0.010%,Alt 0.010%,其余是铁Fe和不可避免的杂质元素;
(2)、加热工艺:将板坯加热到1220℃,加热总时间按0.9分钟/mm控制;
(3)、轧制工艺:钢带的目标厚度为3.5mm,宽度为1220mm,使用热连轧机控制轧制被加热的板坯,尺寸精度控制:厚度允许偏差+0.10~-0.10mm,宽度允许偏差0~+20mm,卷取成钢带。热连轧终轧温度范围为880℃,卷取温度范围为680℃;
(4)、轧后冷却工艺:热轧后的钢带采用集中堆放空冷。
实施例4:
本实施例的制造工艺如下:
(1)炼钢工艺:采用顶底复吹氧气转炉进行冶炼,钢水再经LF炉精炼处理,加入合金,钢水成分达到本发明设计要求后,喂钙线800m,软吹氩时间9分钟,精炼结束,将钢水送到连铸车间进行连铸成板坯,中间包温度1500℃~1525℃。取样化验,板坯成分按质量百分数为:C 0.45%,Mn 0.85%,Si 0.20%,Cr 0.20%,Ti 0.012%,P 0.015%,S 0.008%,Alt 0.050%,其余是铁Fe和不可避免的杂质元素;
(2)、加热工艺:将板坯加热到1200℃,加热总时间按1.0分钟/mm控制;
(3)、轧制工艺:钢带的目标厚度为4.0mm,宽度为1500mm,使用热连轧机控制轧制被加热的板坯,尺寸精度控制:厚度允许偏差+0.12~-0.12mm,宽度允许偏差0~+20mm,卷取成钢带。热连轧终轧温度范围为890℃,卷取温度范围为680℃;
(4)、轧后冷却工艺:热轧后的钢带采用集中堆放空冷。
实施例5:
本实施例的制造工艺如下:
(1)炼钢工艺:采用顶底复吹氧气转炉进行冶炼,钢水再经LF炉精炼处理,加入合金,钢水成分达到本发明设计要求后,喂钙线500m,软吹氩时间10分钟,精炼结束,将钢水送到连铸车间进行连铸成板坯,中间包温度1500℃~1525℃。取样化验,板坯成分按质量百分数为:C 0.43%,Mn 0.80%,Si 0.30%,Cr 0.23%,Ti 0.019%,P 0.010%,S 0.006%,Alt 0.030%,其余是铁Fe和不可避免的杂质元素;
(2)、加热工艺:将板坯加热到1190℃,加热总时间按1.0分钟/mm控制;
(3)、轧制工艺:钢带的目标厚度为4.5mm,宽度为2000mm,使用热连轧机控制轧制被加热的板坯,尺寸精度控制:厚度允许偏差+0.12~-0.12mm,宽度允许偏差0~+20mm,卷取成钢带。热连轧终轧温度范围为850℃,卷取温度范围为640℃;
(4)、轧后冷却工艺:热轧后的钢带采用集中堆放空冷。
分别对实施例1~5的42Mn宽钢带取样,对其组织、力学性能进行测试,测试结果见表1:
表1 42Mn宽钢带力学性能和组织
刀模具厂通过冷轧、淬火、回火制成刀模具后的性能测试结果见表2:
表2 本发明实施例制作的刀模具检验结果
折弯试验方法说明:折弯试验方法是将刀模具钢带一端夹在固定的夹具中,将另一端折弯,钢带折弯到规定的折弯角度时折弯处不出现裂纹就算合格,否则就不合格。
Claims (1)
1.一种42Mn刀模具用宽钢带,其特征在于,化学成分按质量百分数为:C 0.41%~0.46%,Mn 0.80%~0.95%,Si 0.18%~0.35%,Cr 0.10%~0.30%,Ti 0.010%~0.050%, P ≤0.020%,S ≤0.010%,Alt 0.010%~0.050%,其余是铁Fe和不可避免的杂质元素,其基体组织为铁素体+珠光体。
2. 一种专用于生产权利要求1所述的42Mn刀模具用宽钢带的制造方法,其生产工艺如下:
(1)炼钢工艺:采用顶底复吹氧气转炉进行冶炼,钢水再经LF炉精炼处理,加入合金,使化学成分符合C 0.41%~0.46%,Mn 0.80%~0.95%,Si 0.18%~0.35%,Cr 0.10%~0.30%,Ti 0.010%~0.050%, P ≤0.020%,S ≤0.010%,Alt 0.010%~0.050%,钢水成分达到上述目标要求后,喂钙线400m~800m,软吹氩时间5~10分钟,精炼结束,将钢水送到连铸车间进行连铸成板坯,中间包温度1500℃~1525℃;
(2)加热工艺:将板坯加热到1190~1250℃,加热总时间按0.7~1.0分钟/mm控制;
(3)轧制工艺:使用热连轧机控制轧制被加热的板坯,卷取成钢带,热连轧终轧温度范围为850℃~920℃,卷取温度范围为640℃~720℃;
(4)轧后冷却工艺:热轧后的钢带采用集中堆放空冷,获得铁素体+珠光体基体组织。
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