專利名稱：一種y55牌號(hào)易切削鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中厚鋼板制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種Y55牌號(hào)易切削鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)械切削加工不斷向自動(dòng)化、高速化和精密化方向發(fā)展，制造企業(yè)對(duì)易切削鋼板提出了改善加工性能和更高強(qiáng)度的要求，以降低刀具損耗和提高機(jī)加件使用壽命。 中國(guó)從20世紀(jì)50年代開始生產(chǎn)硫系易切削鋼，1975年制定了易切削鋼的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB 191-75。從70年代起，開始試生產(chǎn)鈣系、鈦系和含鉛、硒、碲或稀土的易切削鋼，目前執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 8731-2008，標(biāo)準(zhǔn)中硫系易切削鋼牌號(hào)按“易”字的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母“Y”和鋼中碳含量的范圍命名，該標(biāo)準(zhǔn)最高牌號(hào)為Y45(C O. 42、. 50%)，熱軋狀態(tài)的條鋼抗拉強(qiáng)度為 560 800MPa，斷后伸長(zhǎng)率A彡12%，布氏硬度HBW ( 229，對(duì)于易切削鋼板的性能，該標(biāo)準(zhǔn)沒提出具體要求，由供需雙方協(xié)商。
目前，國(guó)內(nèi)大部分鋼廠采用模鑄的方法或利用方坯連鑄機(jī)生產(chǎn)易切削鋼錠(坯)， 模鑄工藝能耗高、金屬收得率低、環(huán)境污染大，不適應(yīng)當(dāng)前的節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的社會(huì)發(fā)展方向。方坯連鑄機(jī)生產(chǎn)易切削鋼，只能軋制棒線材。由于易切削鋼硫含量高，板坯連鑄過程中控制不好極易產(chǎn)生表面縱裂紋，對(duì)鑄坯合格率和生產(chǎn)成本的影響巨大，主要表現(xiàn)在I) 表面裂紋嚴(yán)重，導(dǎo)致鑄坯報(bào)廢或軋后鋼板表面質(zhì)量差判為廢次品；2)鑄坯表面嚴(yán)重的縱裂紋極易導(dǎo)致裂紋漏鋼事件發(fā)生，損壞設(shè)備，影響生產(chǎn)；3)高強(qiáng)度的易切削鋼碳含量高，板坯必須實(shí)行熱送熱裝，否則鑄坯冷卻后會(huì)自然斷裂。因此，國(guó)內(nèi)外未見有板坯連鑄生產(chǎn)含硫易切削鋼的報(bào)道，都是使用模鑄后軋制含硫易切削鋼板，無法滿足機(jī)械加工行業(yè)對(duì)易切削鋼板的大量需求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度易切削鋼板及其利用連鑄板坯來制造的方法，根據(jù)GB/T 8731-2008標(biāo)準(zhǔn)硫系易切削鋼牌號(hào)命名法則，本發(fā)明易切削鋼牌號(hào)命名為Y55。
本發(fā)明利用連鑄板坯生產(chǎn)Y55牌號(hào)易切削鋼板，采用了 Mn-S-P-Ti-Ca系的成分設(shè)計(jì)，通過合理的冶煉連鑄工藝、再結(jié)晶軋制和鋼板緩冷處理來保證鋼板的易切削性能及鋼板加工后的強(qiáng)韌性。
本發(fā)明所述一種Y55牌號(hào)易切削鋼板，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 C O. 50 0· 58%, Si O. 05 O. 15%, Mn O. 70 1· 10%, P 彡 O. 040%, S O. 050 0· 150%, TiO.010 0· 020%, Ca O. 0015 O. 0040%, Alt ( O. 015%，其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。
—種Y55牌號(hào)易切削鋼板的制造方法，通過冶煉+連鑄+再結(jié)晶軋制+鋼板緩冷工藝，其特征在于，其生產(chǎn)工藝具體如下I、轉(zhuǎn)爐冶煉轉(zhuǎn)爐鐵水不進(jìn)行脫硫，僅脫碳和磷，出鋼1/4時(shí)按硅錳_硅鋁鋇鐵_硫化鐵順序加入進(jìn)行弱脫氧，氧含量控制在3(T70ppm ；2、LF爐精煉加入精煉渣、埋弧渣，加入硫化鐵控制硫含量，不進(jìn)行白渣處理，出站溫度 154(Tl550°C ；3、連鑄工藝中間包溫度控制在1505 1525°C，板坯拉速控制在O.7(Tl. Om/min，二冷水采用弱冷，噴嘴霧冷；4、加熱制度將連鑄坯熱送，進(jìn)加熱爐加熱到120(Tl240°C，加熱總時(shí)間按鑄坯厚度 O. 95 I. 05min/mm 控制；5、軋制、冷卻工藝采用再結(jié)晶區(qū)軋制，開軋溫度100(Γ1050 ，終軋溫度彡980°C，軋后空冷；6、緩冷工藝熱軋后鋼板72(T760°C進(jìn)保溫箱緩冷，緩冷時(shí)間>48小時(shí)。
本發(fā)明方法制備的鋼板，充分利用了硫化錳夾雜及被氧化物包裹的硫化物夾雜， 這類夾雜物能中斷基體金屬的連續(xù)性，在切削時(shí)促使斷屑形成小而短的卷曲半徑，而易于排除，降低加工表面粗糙度，減少刀具磨損，提高刀具壽命；同時(shí)，磷固溶于鐵素體中會(huì)提高硬度和強(qiáng)度，降低韌性，使切屑易于折斷和排除，從而獲得良好的表面粗糙度；鋼中鈣與鋁、 硅結(jié)合形成低熔點(diǎn)的復(fù)合氧化物(主要是CaO · Al2O3 · SiO2)，高速切削時(shí)，鈣系氧化物附著于切削工具表面起潤(rùn)滑和減摩作用，從而提高刀具的使用壽命。但是鋁的含量要控制，脫氧產(chǎn)物Al2O3是一種硬質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，對(duì)刀具磨損嚴(yán)重，從而嚴(yán)重影響易切削鋼的使用性能。大部分鋼種中氧會(huì)降低鋼的力學(xué)性能，但易切削鋼中控制氧含量在3(T70ppm之間，使硫化物呈紡錘形分布，有利于改善鋼的切削性能。鋼中保持O. 5(Γ0. 58%的碳含量，保證了鋼板加工后具有高強(qiáng)度。加入鋼中的鈦以脫氧產(chǎn)物TiO2的形式存在，形成TiO2-MnO - CaO-Al2O2-Al2O3 系復(fù)合夾雜物，此化合物在高速切削時(shí)對(duì)刀具有良好的保護(hù)作用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、硫系易切削鋼采用了Mn-S-P-Ti-Ca系的成分設(shè)計(jì)，充分利用了呈條狀、紡錘型的硫化錳及硫化鐵夾雜、被氧化物和氮化鈦夾雜包裹的硫化物夾雜、奧氏體晶界呈不連續(xù)網(wǎng)狀析出的先共析鐵素體、珠光體和不連續(xù)的鐵素體組織。所獲得的夾雜物形態(tài)、分布改進(jìn)了 Y55鋼的切削性能；2、連鑄板坯生產(chǎn)Y55牌號(hào)易切削鋼板，表面脫碳層淺，氧化物偏析輕，探傷合格率高， 成材率高。按此成分設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)周期短，加工性能好；3、利用板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)易切削鋼，與模鑄方式生產(chǎn)易切削鋼相比，生產(chǎn)效率高，大大降低了工序能耗，大幅度提高了金屬收得率，降低了環(huán)境污染，適應(yīng)了當(dāng)前的節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的社會(huì)發(fā)展方向。
具體實(shí)施方式
下列實(shí)施例中鋼板均為本發(fā)明所設(shè)計(jì)的化學(xué)成分、冶煉連鑄工藝、軋制工藝和緩冷工藝所制備。
實(shí)施例I :本實(shí)施例的一種Y55牌號(hào)易切削鋼板，是由以下重量百分比的組分組成C O. 58%, Mn I. 10%, Si O. 08%, P O. 025%, S O. 050%, Ca O. 0019%, Ti O. 013%, Alt O. 008%，其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。鑄坯厚度420mm，軋制后鋼板的厚度為115mm。
本實(shí)施例的冶煉、連鑄、加熱、軋制和堆冷工藝如下O冶煉工藝轉(zhuǎn)爐脫碳、脫磷，不脫硫，出站弱脫氧，氬站不喂鋁線，檢測(cè)氧含量30ppm。為提高硫化亞鐵合金的收得率，精煉不加石灰，精煉渣加入450kg，埋弧渣加入量500kg。本次冶煉硫化亞鐵合金的收得率73. 4%。出站溫度1550°C ；2)連鑄工藝中間包溫度1515°C，拉速O. 70m/min ；3)加熱工藝均熱段12400C。存爐時(shí)間(加熱總時(shí)間)在440分鐘；4)軋制工藝采用再結(jié)晶區(qū)軋制開軋溫度為1035°C，終軋溫度為1022°C;熱軋后采用空冷；5)緩冷工藝軋制后的鋼板高溫下線進(jìn)保溫箱緩冷，進(jìn)箱溫度為735°C，緩冷時(shí)間60小時(shí)。
實(shí)施例2 :本實(shí)施例的一種連鑄板還生產(chǎn)Y55牌號(hào)易切削鋼板,是由以下重量百分比的組分組成C O. 50%, Mn O. 9%, Si O. 15%, P O. 045%, S O. 08%, Ca O. 0015%, Ti O. 010%, Alt O. 015%，其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。鑄坯厚度300mm，軋制后鋼板的厚度為 85mm。
本實(shí)施例的冶煉、連鑄、加熱、軋制和堆冷工藝如下O冶煉工藝轉(zhuǎn)爐脫碳、脫磷，不脫硫，出站弱脫氧，氬站不喂鋁線，檢測(cè)氧含量58ppm。 精煉不加石灰，精煉渣加入400kg，，埋弧渣加入量450kg。本次冶煉硫化亞鐵合金的收得率 76. 6%。出站溫度 1545°C ；2)連鑄工藝中間包溫度1505°C，拉速O.85m/min ；3)加熱工藝均熱段1220°C。存爐時(shí)間(加熱總時(shí)間)在300分鐘；4)軋制工藝采用再結(jié)晶區(qū)軋制開軋溫度為1000°C，終軋溫度為980°C;熱軋后采用空冷;5)緩冷工藝軋制后的鋼板高溫下線進(jìn)保溫箱緩冷，進(jìn)箱溫度為720°C，緩冷時(shí)間48小時(shí)。
實(shí)施例3 :本實(shí)施例的一種連鑄板還生產(chǎn)Y55牌號(hào)易切削鋼板，是由以下重量百分比的組分組成C O. 53%, Mn O. 70%, Si O. 05%, P O. 038%, S O. 15%, Ca O. 0040%, Ti O. 011%, Alt O. 003%，其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。鑄坯厚度250mm，軋制后鋼板的厚度為55mm。
本實(shí)施例的冶煉、連鑄、加熱、軋制和堆冷工藝如下O冶煉工藝轉(zhuǎn)爐脫碳、脫磷，不脫硫，出站弱脫氧，氬站不喂鋁線，檢測(cè)氧含量70ppm。 精煉不加石灰，精煉不加石灰，精煉渣加入350kg，，埋弧渣加入量400kg。本次冶煉硫化亞鐵合金的收得率81. 6%。出站溫度1540°C ；2)連鑄工藝中間包溫度1525°C，拉速I.Om/min ；3)加熱工藝均熱段1200°C，存爐時(shí)間(加熱總時(shí)間)在237分鐘；4)軋制工藝采用再結(jié)晶區(qū)軋制開軋溫度為1050°C，終軋溫度為1010°C，熱軋后采用空冷；5)緩冷工藝軋制后的鋼板高溫下線進(jìn)保溫箱緩冷，進(jìn)箱溫度為760°C，堆冷時(shí)間60小時(shí)。
分別對(duì)實(shí)施例1-3的鋼板取樣，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見表I。
表I Y55牌號(hào)易切削鋼板性能。
權(quán)利要求
1.一種Y55牌號(hào)易切削鋼板，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C O. 5(Γ0. 58%，SiO.05 O. 15%, Mn O. 70 1· 10%, P 彡 O. 040%, S O. 050 0· 150%, Ti O. 010 0· 020%, CaO.0015 O. 0040%, Alt ( O. 015%，其余量為鐵Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.—種Y55牌號(hào)易切削鋼板的制造方法，通過冶煉+連鑄+再結(jié)晶軋制+鋼板緩冷工藝，其特征在于，其生產(chǎn)工藝具體如下I)轉(zhuǎn)爐冶煉轉(zhuǎn)爐鐵水不進(jìn)行脫硫，僅脫碳和磷，出鋼1/4時(shí)按硅錳-硅鋁鋇鐵-硫化鐵順序加入進(jìn)行弱脫氧，氧含量控制在3(T70ppm ； 2)LF爐精煉加入精煉渣、埋弧渣，加入硫化鐵控制硫含量，不進(jìn)行白渣處理，出站溫度 1540 1550°C ； 3)連鑄工藝中間包溫度控制在1505 1525°C，板坯拉速控制在O.7(Tl. Om/min，二冷水采用弱冷，噴嘴霧冷； 4)加熱制度將連鑄坯熱送，進(jìn)加熱爐加熱到120(Tl240°C，加熱總時(shí)間按鑄坯厚度O.95 I. 05min/mm 控制； 5)軋制、冷卻工藝采用再結(jié)晶區(qū)軋制，開軋溫度100(Γ1050 ，終軋溫度彡980°C，軋后空冷； 6)緩冷工藝熱軋后鋼板72(T760°C進(jìn)保溫箱緩冷，緩冷時(shí)間>48小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Y55牌號(hào)易切削鋼板及其制造方法，該鋼板化學(xué)成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C0.50~0.58%，Si0.05~0.15%，Mn0.70~1.10%，P≤0.040%，S0.050~0.150%，Ti0.010~0.020%，Ca0.0015~0.0040%，Alt≤0.015%。制造方法是轉(zhuǎn)爐鐵水不脫硫，氧含量控制30~70ppm；中間包溫度1505~1525℃，板坯拉速0.70~1.0m/min；加熱總時(shí)間按鑄坯厚度0.95~1.05min/mm控制；開軋溫度1000~1050℃，終軋溫度≥980℃；熱軋后鋼板緩冷，緩冷時(shí)間≥48小時(shí)。本發(fā)明鋼板切削性能好，制造方法生產(chǎn)效率高。
文檔編號(hào)B22D11/22GK102925806SQ20121050346
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月1日
發(fā)明者趙和明, 夏文勇, 王柏躍, 劉小林, 董富軍, 羅仁輝, 馬慶國(guó), 袁靜, 操瑞宏, 肖年根, 王學(xué)林 申請(qǐng)人:新余鋼鐵集團(tuán)有限公司