一种高C刀具用钢C60热轧卷板及其制备方法及步骤

　　本发明属于合金钢材技术领域，涉及一种高c刀具用钢c60热轧卷板及其制造方法。

　　背景技术：

　　刀具用钢制成刀具经热处理后具有足够高的硬度，如用于金属切削加工的工具一般在hrc60以上。刀具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。红硬性对热变形模具和高速切削刀具用钢是非常重要的性能，同时刀具用钢具有一定的强度和韧性，使刀具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力，以保证刀具的正常使用。

　　技术实现要素：

　　刀具用钢c60要获得优良的耐磨性能，必须要求c合理达到0.60％，同时加入9ppm的b合理，以提高钢的淬透性，同时减少钢水在凝固过程的偏析和夹杂物。鉴于此，本发明的目的在于提供一种高c刀具用钢c60热轧卷板及其制造方法。

　　本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种高c刀具用钢c60热轧卷板，按重量百分比计，由以下成分组成：c0.59-0.64％，mn0.65-0.85％，si0.15-0.30％，al0.010-0.050％，cr≤0.30％，ti0.015-0.035％，p≤0.012％，s≤0.0050％，n≤0.0050％，b0.0008-0.0015％，余量为fe及不可避免夹杂物。

　　一种高c刀具用钢c60热轧卷板，屈服强度≥400mpa，抗拉强度≥600mpa，拉长率≥12％。

　　一种高c刀具用钢c60热轧卷板的制备方法，刀具用钢c60具体方案如下：

　　精炼处理后进行钙质化，增加软吹时间10分钟，严格控制钢水中夹杂物，要求a、b、c、d类夹杂物≤2.0级；连铸过程保证二冷冷却水的均匀性，控制二冷段水量、冷却模式，过热度目标≤30℃；连铸二冷水调整；全过程采用保护浇注；加热制度：确保板坯出炉温度≥1200℃；精轧出口温度目标890℃；卷取温度目标660℃。

　　进一步地，增加软吹时间10分钟，采用弱冷模式，二冷段水量为42-184l/min。

　　进一步地，包括如下工艺步骤：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→(2300热轧)加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取。

　　进一步地，所述铁水预处理工序中入炉s≤0.005％。

　　进一步地，所述转炉冶炼工序中，钢包als按0.005-0.015％控制；钢包n≤30ppm。

　　进一步地，所述炉外精炼中控制lf增n，要求增n量≤10ppm。

　　进一步地，所述连铸工序中，过热度目标≤30℃；水口吸n，控制增n≤5ppm；中包按过热度≤30℃控制。

　　本发明的有益效果：

　　本发明在成分设计上，采用高c，低磷、低硫和微合金化设计的设计，并配合纯净钢技术和控轧控冷工艺，屈服强度≥400mpa，抗拉强度≥600mpa，拉长率≥12％。采用刀具用钢c60生产制造工业设备刀具，可大幅度提高刀具使用寿命，减少因磨损及断裂造成的钢材损耗，可带来巨大的社会及经济效益。

　　具体实施方式

　　现有生产中主要存在如下技术问题：具有良好的耐磨性：由于刀具用钢在使用过程中，刀具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下，保证刀具正常使用，不发生断裂及变形。

　　刀具用钢c60的合金设计：在刀具用钢c60的化学成分设计上应以高碳，低磷、低硫和微合金化为主要设计，配合纯净钢技术和控轧控冷工艺；在生产上控制重点一是尽量降低钢中的有害元素硫、磷和气体含量，二是连铸过程中合理安排冷却工艺，二冷冷却水的均匀性，合理控制二冷段水量、冷却模式，保证铸坯表面及边部质量，同时使组织均匀细化、致密。

　　本发明：合金成分核心要求c0.59-0.64％，mn0.65-0.85％，si0.15-0.30％，al0.010-0.050％，cr≤0.30％，ti0.015-0.035％，p≤0.012％，s≤0.0050％，n≤0.0050％，b0.0008-0.0015％，余量为fe及不可避免夹杂物。

　　其中以高c，低磷、低硫和微合金化为主要设计思想，c：碳是稳定奥氏体元素，随着碳含量的增加，可以提高钢材的硬度及切削性能，从而保证在热处理后刀具用钢的红硬性。mn：刀具用钢中加入适量的锰可提高钢的淬透性，同时锰与硫结合，形成mns降低钢的脆性转变温度。b：硼在钢中的作用主要是提高钢的淬透性，其次可提高耐热钢的高温强度，蠕变强度，改善高速钢的红硬性和刀具的切削能力。

　　采用高c，低磷、低硫和微合金化设计可以提高钢的硬度及切削性能，并提高钢的高温强度。低o低s控制，可以减少钢中的夹杂物，提高韧性。

　　刀具用钢c60具体方案如下：

　　精炼处理后进行钙质化，增加软吹时间10分钟，严格控制钢水中夹杂物，要求a、b、c、d类夹杂物≤2.0级；连铸过程保证二冷冷却水的均匀性，控制二冷段水量、冷却模式，增加软吹时间10分钟，采用弱冷模式，二冷段水量为42-184l/min。

　　过热度目标≤30℃；连铸二冷水调整；全过程采用保护浇注；加热制度：确保板坯出炉温度≥1200℃；精轧出口温度目标890℃；卷取温度目标660℃。

　　实施例1：

　　一种高c刀具用钢c60热轧卷板，按重量百分比计，由以下成分组成：c0.625％，mn0.68％，si0.191％，al0.01％，cr0.055％，ti0.025％，p0.008％，s0.003％，n0.0035％，b0.009％，余量为fe及不可避免夹杂物。

　　制备方法如下：

　　一、炼钢

　　1、原料工序

　　预处理入炉s＝0.003％，扒净渣；采用精料废钢。

　　2、钢包工序

　　要求红罐受钢；确保钢包透气性、自浇性；钢包清洁无残钢、残渣；钢包使用要考虑喂钙。

　　3、转炉工序

　　转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用低碳低磷锰铁、硅铁、钼铁、高铬合金化；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包als为0.009；要求钢包n＝20ppm，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量。

　　4、精炼工序

　　要求lf处理过程保持微正压，严格控制lf增n，要求增n量＝5ppm；lf采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，尽量避免钢液裸露；rh处理后进行钙质处理，增加软吹时间10分钟，采用弱冷模式，二冷段水量为184l/min。严格控制钢水中夹杂物；精炼前后取气体样做n、o含量分析。

　　5、连铸工序

　　连铸过程保证二冷冷却水的均匀性，合理控制二冷段水量、冷却模式，保证铸坯表面及边部质量；过热度尽量低为25℃；连铸二冷水调整，保证铸坯断面的坯温均匀性；全过程采用保护浇注，取气体样分析n、o。开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸n，控制增n＝3ppm；浇钢过程投入软压下功能；浇钢过程保持恒拉速；中包按过热度＝18℃控制。

　　二、热轧

　　1、板坯和加热区域

　　板坯出炉温度为1350℃。控制加热炉炉膛气氛，减少铸坯氧化铁皮的生成，保证加热温度均匀。

　　2、荒轧、精轧、卷取区域

　　做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；精轧出口温度目标890℃；卷取温度目标660℃。冷却模式前段连续冷却方式。保证终轧、卷取温度的精确控制。得到的卷板屈服强度为583.4mpa，抗拉强度为701.6mpa，拉长率为18.3％。

　　实施例2

　　一种高c刀具用钢c60热轧卷板，按重量百分比计，由以下成分组成：c0.64％，mn0.85％，si0.30％，al0.05％，cr0.030％，ti0.035％，p0.012％，s0.0050％，n0.0050％，b0.0015％，余量为fe及不可避免夹杂物。

　　制备方法如下：

　　一、炼钢

　　1、原料工序

　　预处理入炉s＝0.005％，扒净渣；采用精料废钢。

　　2、钢包工序

　　要求红罐受钢；确保钢包透气性、自浇性；钢包清洁无残钢、残渣；钢包使用要考虑喂钙。

　　3、转炉工序

　　转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用低碳低磷锰铁、硅铁、钼铁、高铬合金化；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包als为0.015；要求钢包n＝20ppm，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量。

　　4、精炼工序

　　要求lf处理过程保持微正压，严格控制lf增n，要求增n量＝10ppm；lf采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，尽量避免钢液裸露；rh处理后进行钙质处理，增加软吹时间10分钟，采用弱冷模式，二冷段水量为42l/min。严格控制钢水中夹杂物；精炼前后取气体样做n、o含量分析。

　　5、连铸工序

　　连铸过程保证二冷冷却水的均匀性，合理控制二冷段水量、冷却模式，保证铸坯表面及边部质量；过热度尽量低，目标＝30℃；连铸二冷水调整，保证铸坯断面的坯温均匀性；全过程采用保护浇注，取气体样分析n、o。开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸n，控制增n＝5ppm；浇钢过程投入软压下功能；浇钢过程保持恒拉速；中包按过热度＝18℃控制。

　　二、热轧

　　1、板坯和加热区域

　　板坯出炉温度为1300℃。控制加热炉炉膛气氛，减少铸坯氧化铁皮的生成，保证加热温度均匀。

　　2、荒轧、精轧、卷取区域

　　做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；精轧出口温度目标890℃；卷取温度目标660℃。冷却模式前段连续冷却方式。保证终轧、卷取温度的精确控制。

　　实施例3

　　一种高c刀具用钢c60热轧卷板，按重量百分比计，由以下成分组成：c0.59％，mn0.65％，si0.15％，al0.050％，cr0.30％，ti0.015％，p0.012％，s0.002％，n0.00030％，b0.008％，余量为fe及不可避免夹杂物。

　　制备方法如下：

　　一、炼钢

　　1、原料工序

　　预处理入炉s＝0.003％，扒净渣；采用精料废钢。

　　2、钢包工序

　　要求红罐受钢；确保钢包透气性、自浇性；钢包清洁无残钢、残渣；钢包使用要考虑喂钙。

　　3、转炉工序

　　转炉拉碳一次命中、避免点吹；出钢采用低碳低磷锰铁、硅铁、钼铁、高铬合金化；出钢前钢包氩气吹扫，控制出钢口、避免散流，钢包als为0.012；要求钢包n＝22ppm，挡渣出钢，严格控制进入钢包中的渣量。

　　4、精炼工序

　　要求lf处理过程保持微正压，严格控制lf增n，要求增n量＝5ppm；lf采用活性石灰、萤石造流动性好的还原渣，严格控制吹氩强度，尽量避免钢液裸露；rh处理后进行钙质处理，增加软吹时间10分钟，采用弱冷模式，二冷段水量为100l/min。严格控制钢水中夹杂物；精炼前后取气体样做n、o含量分析。

　　5、连铸工序

　　连铸过程保证二冷冷却水的均匀性，合理控制二冷段水量、冷却模式，保证铸坯表面及边部质量；过热度尽量低，目标28℃；连铸二冷水调整，保证铸坯断面的坯温均匀性；全过程采用保护浇注，取气体样分析n、o。开浇前采用氩气吹扫中包，浇注过程做到无钢液裸露，严格控制水口吸n，控制增n＝3ppm；浇钢过程投入软压下功能；浇钢过程保持恒拉速；中包按过热度＝15℃控制。

　　二、热轧

　　1、板坯和加热区域

　　板坯出炉温度为1300℃。控制加热炉炉膛气氛，减少铸坯氧化铁皮的生成，保证加热温度均匀。

　　2、荒轧、精轧、卷取区域

　　做好精轧模型的负荷分配，保证轧制稳定性；精轧出口温度目标890℃；卷取温度目标660℃。冷却模式前段连续冷却方式。保证终轧、卷取温度的精确控制。

　　为保证刀具用钢在使用过程中的硬度值及强度性能要求，进行了性能检验。

　　检验结果见表：

　　通过本工艺生产的刀具用钢c60，各项力学性能满足指标达到要求，且红硬性及切削性能优良。产品应用广泛，具有很好的经济效益。

　　以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

　　技术特征：

　　1.一种高c刀具用钢c60热轧卷板，其特征在于，按重量百分比计，由以下成分组成：c0.59-0.64％，mn0.65-0.85％，si0.15-0.30％，al0.010-0.050％，cr≤0.30％，ti0.015-0.035％，p≤0.012％，s≤0.0050％，n≤0.0050％，b0.0008-0.0015％，余量为fe及不可避免夹杂物。

　　2.根据权利要求1所述的一种高c刀具用钢c60热轧卷板，其特征在于，所述卷板屈服强度≥400mpa，抗拉强度≥600mpa，拉长率≥12％。

　　3.一种高c刀具用钢c60热轧卷板的制备方法，其特征在于，刀具用钢c60具体方案如下：

　　精炼处理后进行钙质化，增加软吹时间，严格控制钢水中夹杂物，要求a、b、c、d类夹杂物≤2.0级；连铸过程保证二冷冷却水的均匀性，控制二冷段水量、冷却模式，过热度目标≤30℃；连铸二冷水调整；全过程采用保护浇注；加热制度：确保板坯出炉温度≥1200℃；精轧出口温度目标890℃；卷取温度目标660℃。

　　4.根据权利要求3所述的一种高c刀具用钢c60热轧卷板的制备方法，其特征在于，增加软吹时间10分钟，采用弱冷模式，二冷段水量为42-184l/min。

　　5.根据权利要求3所述的一种高c刀具用钢c60热轧卷板的制备方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→(2300热轧)加热→粗轧、精轧→控制冷却→卷取。

　　6.根据权利要求4所述的一种高c刀具用钢c60热轧卷板的制备方法，其特征在于，所述铁水预处理工序中入炉s≤0.005％。

　　7.根据权利要求4所述的一种高c刀具用钢c60热轧卷板的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序中，钢包als按0.005-0.015％控制；钢包n≤30ppm。

　　8.根据权利要求4所述的一种高c刀具用钢c60热轧卷板的制备方法，其特征在于，所述炉外精炼中控制lf增n，要求增n量≤10ppm。

　　9.根据权利要求4所述的一种高c刀具用钢c60热轧卷板的制备方法，其特征在于，所述连铸工序中，过热度目标≤30℃；水口吸n，控制增n≤5ppm；中包按过热度≤30℃控制。

　　技术总结

　　本发明属于合金钢材技术领域，涉及一种高C刀具用钢C60热轧卷板及其制造方法。按重量百分比计，由以下成分组成：C 0.59?0.64％，Mn 0.65?0.85％，Si 0.15?0.30％，Al 0.010?0.050％，Cr≤0.30％，Ti 0.015?0.035％，P≤0.012％，S≤0.0050％，N≤0.0050％，B 0.0008?0.0015％，余量为Fe及不可避免夹杂物。通过本工艺生产的刀具用钢C60，各项力学性能满足指标达到要求，且红硬性及切削性能优良。产品应用广泛，具有很好的经济效益。

　　技术研发人员：文小明;韩宇;吴刚;徐勇;苏崇涛;胡维铸;张海宾;许学利;张楠

　　受保护的技术使用者：本钢板材股份有限公司

　　技术研发日：2020.02.17

　　技术公布日：2020.05.22