一种含钒工具用热轧宽带钢及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种含钒工具用热轧宽带钢及其生产方法，热轧宽带钢化学成分及其重量百分比如下：C：0.36‑0.42%，Si≤0.40%，Mn：1.15～1.45%，P≤0.025%，S≤0.035%，V≤0.10%，Ti≤0.04%，Als≤0.045%，B≤0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。生产方法包括下述步骤：转炉提钒、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、直装板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控制层流冷却、卷取。本发明专利技术通过添加微合金元素钒，并配合低温快烧及控轧低温大压下技术控制卷板脱碳层厚度及带钢组织，提高了产品的强度等级，所述热轧宽带钢综合性能其抗拉强度≥750MPa，延伸率≥22%，屈服强度≥500MPa，硬度HV10≥224，脱碳层小于1%D，所述D为热轧材料厚度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，具体涉及一种含钒工具用热轧宽带钢及其生产方法。
技术介绍
热轧带钢工具钢主要是指用于工、矿业用锯片、木工工具、农业机械用耙片等领域，目前国内主要应用牌号为65Mn、75Cr1等，在热轧卷板生产线上生产高碳系列工具钢时，控制产品脱碳层深度成为控制难点，脱碳层深度大易造成材料热处理后出现产品硬度不均现象。我国钒资源非常丰富，无论是资源储备，还是钒产量均位于世界第一位，承钢具有得天独厚的钒钛磁铁矿资源优势，将资源优势转为产品优势是发展方向，如何在钢中通过添加钒在钢中得到深入的研究与应用，进而使产品的质量得到改善和提高。本专利技术开发了独具特色的含钒工具用热轧宽带钢。利用了V在奥氏体中的固溶度较高，但在铁素体中的固溶度相对较低，在热轧γ→α转变过程中，以V（C，N）化合物形式析出，在相变强化与细晶强化的综合作用下，最终提高了强度、耐磨性工具用钢板，其抗拉强度≥750MPa，延伸率≥22%，屈服强度≥500MPa，硬度HV10≥224。是目前比较畅销的工具用钢，顺应了发展的需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种含钒工具用热轧宽带钢及其生产方法。利用V在奥氏体中的固溶度较高，但在铁素体中的固溶度相对较低，在γ→α转变过程中的相间析出和在铁素体中的析出细晶强化，因此在钢中加入适量的V会起到良好的作用。本专利技术的目的之一是提供一种含钒工具用热轧宽带钢，所述热轧宽带钢化学成分及其重量百分比如下：C：0.36-0.42%，Si≤0.40%，Mn：1.15～1.45%，P≤0.025%，S≤0.035%，V≤0.10%，Ti≤0.04%，Als≤0.045%，B≤0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。本专利技术所述热轧宽带钢性能指标如下：抗拉强度≥750MPa，延伸率≥22%，屈服强度≥500MPa，硬度HV10≥224，脱碳层小于1%D，所述D为热轧材料厚度。本专利技术所述热轧宽带钢组织为珠光体和5-10%的铁素体。本专利技术的另一目的是提供上述一种含钒工具用热轧宽带钢的生产方法，所述生产方法包括下述步骤：转炉提钒、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、直装板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控制层流冷却、卷取，所述控制轧制工序包括粗轧轧制、热卷箱、精轧轧制。本专利技术所述粗轧为5道轧制，出口温度为1020～1050℃。本专利技术所述精轧出口温度为850～880℃。本专利技术所述转炉冶炼工序按照设定成分冶炼钢水，钢水经LF精炼、连铸保护浇铸得到板坯。本专利技术所述板坯加热工序将板坯热装加热至1180～1210℃，加热时间控制在140min之内。本专利技术所述控制层流冷却工序采用空冷模式。本专利技术所述卷取工序卷曲温度730-770℃，卷取下线堆垛缓冷。卷取采用高温卷取避免冷却快造成冷却不均匀产生卷板瓢曲发生。本专利技术化学成分的设计思路：本专利技术的特点是在常规强化元素碳、锰的基础上添加微合金元素钒，并配合控制轧制和高温卷曲避免冷却速度过快形成马氏体和贝氏体，同时减小了钢带因冷却过快造成冷却不均匀，出现板型缺陷，影响后续的淬火处理效果。钒强化机理：工具钢用热轧宽带钢技术含量和附加值较高的产品之一，工具钢板的品种和质量是衡量冶金技术装备和工业技术水平的重要标志。目前国内市场上工具钢主要还是已45#、65Mn、75Cr1等牌号。工具钢主要是通过利用碳元素提高产品的耐磨性和强度，但高碳钢的脱碳层深度控制难度较大。因此含钒工具用钢带的研发工作势在必行。V:钒是位于元素周期表第四周期第VB族的过度族金属元素，是强的碳化物和氮化物形成元素，具有低等的细晶强化和高等的沉淀析出强化作用。V在奥氏体中的固溶度较高，但在铁素体中的固溶度相对较低，是一种理想的低温铁素体析出强化元素。钒碳氮化物在奥氏体中析出将加速铁素体形核，使转变温度升高；在热处理过程中钒、钛与碳结合形成强的碳化物，强烈地阻碍碳在钢中的扩散，因而急剧地减慢碳的扩散速度和钢的奥氏体化过程，因此在冷却过程中，析出VC有沉淀强化作用。在回火过程中，V减缓C在α相中的扩散，减缓Fe、Mn等碳化物的析出与长大，增加回火稳定性和耐磨性，并可能通过析出VC，而起到二次硬化作用，从而延长了工具的使用寿命。轧制工艺：采用控轧控冷技术，加热温度控制在1180～1210℃范围内，精轧出口温度在850～880℃之内，确保单相奥氏体区相变轧制，层冷采用空冷工艺，避免层冷水冷却不均造成板型产生瓢曲问题，同时高温卷曲确保材料机体组织为大量珠光体和少量的铁素体。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术在常规强化元素碳、锰的基础上添加微合金元素钒，并配合控制轧制和高温卷曲避免冷却速度过快形成马氏体和贝氏体，同时减小了钢带因冷却过快造成冷却不均匀，出现板型缺陷，影响后续的淬火处理效果。生产的热轧宽带钢拉强度≥750MPa，延伸率≥22%，屈服强度≥500MPa，硬度HV10≥224，脱碳层小于1%D。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。采用本专利技术生产的厚度2.0-12mm，宽度为1000-1620mm多规格工具用钢累计生产达到5000吨，且均已交付下游用户加工使用，其力学性能、脱碳层深度、组织、非金属夹杂物、硬度等各项性能指标均满足用户使用要求。实施例1厚度3mm、宽度1260mm，含钒工具用钢，所述热轧宽带钢化学组分及重量百分比为：C：0.39%，Si：0.22%，Mn：1.23%，P：0.013%，S：0.004%，V：0.016%，Ti：0.036%，Als：0.021%，B：0.0030%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。热轧宽带钢组织为珠光体和10%的铁素体。生产方法包括下述步骤：转炉提钒、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、直装板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控制层流冷却、卷取、入库缓冷。控制轧制工序包括粗轧轧制、热卷箱、精轧轧制。粗轧轧制工序为5道轧制，出口温度为1046℃；精轧轧制工序出口温度为858℃；转炉冶炼工序按照设定成分冶炼钢水，钢水经LF精炼、连铸保护浇铸得到板坯；板坯加热工序将板坯热装加热至1200℃，加热时间控制在122min；控制层流冷却工序采用空冷模式；卷取工序卷曲温度730℃，卷取下线堆垛缓冷。实施例2厚度7.8mm、宽度1510mm，含钒工具用钢，所述热轧宽带钢化学组分及重量百分比为：C：0.39%，Si：0.21%，Mn：1.25%，P：0.016%，S：0.003%，V：0.020%，Ti：0.034%，Als：0.022%，B：0.0036%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。热轧宽带钢组织为珠光体和5%的铁素体。生产方法包括下述步骤：转炉提钒、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、直装板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控制层流冷却、卷取、入库缓冷。控制轧制工序包括粗轧轧制、热卷箱、精轧轧制。粗轧轧制工序为5道轧制，出口温度为1045℃；精轧轧制工序出口温度为860℃；转炉冶炼工序按照设定成分冶炼钢水，钢水经LF精炼、连铸保护浇铸得到板坯；板坯加热工序将板坯热装加热至1195℃，加热时间控制在126min；控制层流冷却工序采用空冷模式；卷取工序卷曲温度745℃，卷取下线堆垛缓冷。实施例3厚度12mm、宽度1180mm，含钒工具用钢，所述热轧宽带钢化学组分及重量百分比为：C：0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含钒工具用热轧宽带钢，其特征在于，所述热轧宽带钢化学成分及其重量百分比如下：C：0.36‑0.42%，Si≤0.40%，Mn：1.15～1.45%，P≤0.025%，S≤0.035%，V≤0.10%，Ti≤0.04%，Als≤0.045%，B≤0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种含钒工具用热轧宽带钢，其特征在于，所述热轧宽带钢化学成分及其重量百分比如下：C：0.36-0.42%，Si≤0.40%，Mn：1.15～1.45%，P≤0.025%，S≤0.035%，V≤0.10%，Ti≤0.04%，Als≤0.045%，B≤0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的一种含钒工具用热轧宽带钢，其特征在于，所述热轧宽带钢性能指标如下：抗拉强度≥750MPa，延伸率≥22%，屈服强度≥500MPa，硬度HV10≥224，脱碳层小于1%D，所述D为热轧材料厚度。3.根据权利要求1所述的一种含钒工具用热轧宽带钢，其特征在于，所述热轧宽带钢组织为珠光体和5-10%的铁素体。4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种含钒工具用热轧宽带钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括下述步骤：转炉提钒、转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、直装板...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛启河，徐立山，包阔，于静，程玉君，王伟，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司承德分公司，
类型：发明
国别省市：河北;13