锯切冷金属用圆锯片及热处理方法技术

本发明专利技术是高速锯切冷金属用圆锯片钢及其热处理制度。其化学成分（ｗｔ％）Ｃ：０．５２～０．６０，最佳含量：Ｃ：０．５５～０．５７；Ｓｉ：０．８０～１．４０，最佳含量：１．０～１．２０；Ｍｎ：０．８０～１．３０，最佳含量：１．００～１．２０；Ｖ：０．１０～０．１６，最佳含量：０．１２～０．１４；Ｐ，Ｓ≤０．０３０，最佳含量：≤０．０２０，余下为Ｆｅ。锯片板面的热处理工艺：淬火温度８００～８５０℃，回火温度５５０～６２０℃，锯齿尖的热处理工艺：淬火加热温度８００～９４０℃，最佳温度为８４０～９４０℃，回火温度为１５０～２５０℃。本发明专利技术锯片合金含量低，成本低，生产工艺简单，使用寿命高，也适用于高速锯切热金属。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高速锯切冷金属时所用的圆锯片材料及其热处理方法。我国冶金行业锯切热金属，包括各种热轧板带材、型材、管材、棒材等，均采用65Mn钢制作的圆锯片，现行标准是ZBJ41001-85<金属热切圆锯片>。近几年，许多冶金工厂已将原来旧工艺，即加热-轧钢-热锯切-冷床-矫直-包装，改造成新的工艺，即加热-轧钢-冷床-矫直-冷锯切-包装。新工艺可以生产出高质量的钢材。然而，新工艺使65Mn圆锯由热锯切金属变为冷锯切金属，工作条件发生了巨大变化。圆锯片以120m/s的线速度锯切冷态金属时，65Mn锯片发生碎、裂、磨秃等，其使用寿命大幅度下降。以鞍钢中型厂为例65Mn圆锯片在锯切热金属时，每片圆锯可锯切1万吨型材，但锯切冷金属时，仅为500吨/片。更严重的是，锯片发生碎裂，要危及人身安全。同时，每换一次锯片需30分钟，这样大大影响轧钢作业率，影响了企业的经济效益。为了解决圆锯片的寿命问题，曾从德国西马克公司买来锯片，它们的化学成分是C=0.82％,Si=0.33％,Mn=0.36％,Cr=0.57％,V=0.16％。德国提供钢号特点是碳高、硬度高，用以提高耐磨性；加入Cr和V用以提高抗回火软化能力。但另一方面，增碳会降低韧性及抗回火软化能力；Cr和V虽然都是抗回火软化能力很强的元素，但同时加入会抵消单个元素的抗回火软化能力。据鞍钢中型厂使用德国西马克公司提供的冷锯片的统计，其使用寿命也只有500吨/片，且直径为1000mm，厚为6mm的冷锯片为20000元/片，而同样65Mn锯片为2000元/片。日本公开特许公报公开一项《金属切断用圆锯》(昭62-161937)，其化学成分为C=0.5～1.0％,V=0.1～0.5％，余下为Fe及不可避免的夹杂物。或在上述元素中含有Cr=0.1～3.0，或2Mo+W=0.0～5.0％。其热处理工艺为淬火温度为810～830℃，回火温度为540～560℃，为整个圆锯片的处理工艺，包括锯身和锯齿。文中没有介绍其机械性能。据我们调查统计和研究，现有锯片用于高速锯切冷金属存在以下问题1、圆锯板面的硬度及韧性不合使用条件要求。硬度是决定锯片板面的刚度，韧性关系到锯齿根部、头部是否容易碎裂的指标。我们对65Mn锯片检验的结果是碎裂锯片ak(U)≤25J/cm2，不碎裂锯片的ak(U)=35～40J/cm2，据国内外研究指出，锯片安全运转时ak(U)≥40J/cm2，而65Mn钢只有10～25J/cm2的ak值。2、低温韧性不好。65Mn钢在稍低于零度时就已变脆，我们测定其室温ak(U)值不到20J/cm2，在低温时ak值就更低了。国内锯片厂普遍反映，冬季使用时，65Mn锯片更易碎裂。3、淬透性能不好。65Mn圆锯片是整体淬火，淬火后的HRC值波动大，齿尖淬火时，也经常出现HRC值很低的现象，原因之一是65Mn钢的淬透性差。4、锯片齿尖易崩齿。齿尖在锯切后，尖角处易崩掉造成崩齿。崩齿后第一降低锯切质量，使被锯切钢材出现毛碴，第二降低锯切效率。造成崩齿的原因有二其一是钢的韧性差，65Mn钢齿尖经热处理后，(淬火后低温回火)，ak(U)=2～4J/cm2。其二是淬火加热时，温度不均匀。实践证明，淬火加热时(电极或火焰加热)，齿尖的尖角处很易过热，甚至是半熔化状态，结果造成韧性过低及使用的崩齿现象。5、抗回火软化能力差。在高速锯切冷金属时，齿尖、齿根不但受到很大的冲击力，而且在切削区由于强烈的磨擦会产生高温。经验表明在水冷条件较好的情况下锯切时，齿尖温度约有280～350℃，在水冷条件较差的情况下，会产生500～700℃的高温，所以锯片钢的抗回火软化能力或红硬性是非常重要的。而65Mn钢的红硬性很差，在300℃回火后HRC＜50，在600℃回火后HRC=35～37。有人研究出50Mn2V，专利技术者着重使用Mn，含量1.6～2.0％，但Mn元索有以下不足1)低中温(280～350℃)抗回火软化能力很弱。2)Mn含量高时易发生回火脆性。3)Mn高时，加工困难，易变形，不易校平。本专利技术的目的是针对上述圆锯片钢存在的问题，设计出一种适于锯切冷金属用圆锯片钢化学成分及相匹配的圆锯板面和锯齿的热处理方法。圆锯钢的化学成分设计，要满足1、在高速锯切冷金属条件下，对圆锯钢的基本要求，即在高速(120m/s)锯切金属时，锯齿尖和锯齿根部受到强烈的冲击，并产生高温，为了防止锯片锯切时发生碎裂，并提高使用寿命，故对冷锯片用钢提出以下基本的要求①要有足够的强韧性，根据实验结果，圆锯板面经调质处理以后，HRC=30～40，最好为35～40ak(U)≥35J/cm2，齿尖经淬火低温回火后，HRC＞54,ak(U)＞10J/cm2。②低温韧性-20℃圆锯板面ak(U)＞27J/cm2。⑧淬透性在空冷或弱风冷却条件下淬火，保证齿尖HRC＞54。④抗回火软化能力锯片钢齿尖淬火后，在280～350℃淬火后的硬度值HRC＞54，或比淬火后的HRC值下降1～3度。⑤其他该钢易生产、易加工、成本低，脱碳倾向小，不产生回火脆性等。2、成分设计基本原则①在高速冲击磨损条件下，提高材料的耐磨性，必须兼顾硬度和韧性。本专利技术的具体做法是在保证锯片硬度足够的条件下，提高韧性值，它区别于在静载条件下用单纯提高硬度来提高耐磨性的方法。②要充分利用微量元素V、Nb、Ti的特性，即这些元素的二次化硬及抗回火软化能力，这些元素的碳、氮化物的高硬度及弥散分布、对提高耐磨性的重要作用，及这些元素提高钢淬透性的能力。⑧要提高低、中温(280～350℃)的抗回火软化能力。这个温度范围是齿尖正常的较长时间的工作条件，因此提高锯片钢在该温度范围的抗回火软化能力，对提高锯片的使用寿命有着极重要作用，这是本专利技术的重点之一。依据上述的对锯片钢基本要求及对成分设计的基本要求，本专利技术的化学成分如下(重量百分比)C=0.52～0.60,Si=0.80～1.40,Mn=0.80～1.30,V=0.10～0.16,P≤0.030,S≤0.03，余下为Fe及不可避免杂质。其最佳成分范围为C=0.55～0.57,Si=1.00～1.20,Mn=0.90～1.10,V=0.12～0.14,P≤0.020,S≤0.02，余下为Fe及不可避免的杂质。本专利技术化学成分设计具体说明如下碳的化学成分保证淬火后的HRC=58～62，与65Mn钢相比，降低碳可增加钢的韧性，减少脱碳倾向，同时降低破可减小热轧及火焰切割后产生开裂倾向。硅的成分设计是本专利的主要专利技术点。因为锯片是由齿尖及板面组成的，由于工作条件不同，对二部分有不同的性能要求，二者的热处理工艺也不相同。锯片在锯切金属时，齿尖与锯切工件之间产生强烈的磨擦而形成高温状态。齿尖工作时其温度范围为当锯片冷却水充足时，齿尖温度为280～350℃，当锯片冷却水不足时，齿尖温度可达500～700℃。所以齿尖工作时，要经受回火-冷却-回火-冷却……快速周期变化。因此防止回火软化，特别是300℃左右的回火软化是提高锯齿对耐磨性的重要环节。本专利针对上述情况，采用以加Si0.80～1.40％为主的合金化方案，其原理及优点如下1、硅对提高钢低、中温的抗回火软化能力较强。元素的抗回火软化能力由强到弱的排列为V、Si、Cr本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锯切冷金属用的圆锯片，其特征是它的化学成分为（重量百分比）：Ｃ＝０．５２～０．６０，Ｓｉ＝０．８０～１．４０，Ｍｎ＝０．８０～１．３０，Ｖ＝０．１０～０．１６，Ｐ≤０．０３０，Ｓ≤０．０３，余下为Ｆｅ及不可避免夹杂物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋岚，徐贵仙，杨杰，
申请(专利权)人：鞍山钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]