[发明专利]一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工具钢的生产方法，具体地属于一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法，其能生产工具钢的厚度在1.0~2.5mm。

背景技术

工具钢具有良好的强度、韧性、硬度、耐磨性和回火稳定性等性能，主要用于制造各种切削刀具、成形工具和测量工具。制作刀具、量具的钢带厚度最薄达到0.05mm，而传统热轧工具钢带目前最薄仅能达到2.5mm，且热轧轧制负荷较大，容易造成辊耗大、辊面剥落，严重时会影响钢带表面质量。并且工具钢中碳含量一般大于0.7%，热轧后的组织一般为珠光体或珠光体+块状渗碳体，强度、硬度高，塑韧性较差。为降低热轧工具钢冷轧过程中的轧制负荷，避免轧制过程中出现开裂、裂纹等缺陷，因此热轧工具钢在冷轧前要经过球化退火，以改变钢中碳化物的形貌和分布，得到铁素体基体上分布着粒状碳化物的球状珠光体。该退火工序时间长（一般超过10h），且热轧卷在罩式退火炉中退火时，由于钢卷温度分布不均匀，常常导致最终得到的组织不均匀；且脱碳层厚超过钢板厚度的1%。

经检索，一种中碳钢在线球化轧制工艺（CN100999775A）在常规流程生产中碳钢，精轧工艺阶段采用控轧控冷低温轧制工艺，轧制温度控制在680～850℃，截面的变形量为累计减面率50％～80％，在低温轧制后控制冷却速度，使轧制件以3℃/秒～15℃/秒的冷却速度冷却至660～720℃，再经过等温过程，然后轧件自然冷却至室温，获得粒状珠光体组织，但采用该工艺，精轧阶段的轧制负荷较大，不利于板形控制，且由于轧制温度过低，可能造成变形晶粒和未变形晶粒的混晶现象。一种薄板坯连铸连轧生产的75Cr热轧板卷及其方法（CN103643122 A）控制过热度为15~35℃，铸坯厚度为65-90mm，拉速4.3~4.7m/min，铸坯入炉温度为900~980℃，终轧温度为820~860℃，卷取温度控制为700~750℃，但生产出来的产品组织为片层状珠光体，抗拉强度为920-1010MPa，强度较高不利于后续加工。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种基于CSP线生产流程短/铸坯规格薄的特点，在无需进行球化退火下，产品偏析轻、组织均匀性好，脱碳层薄，耐疲劳性能优良的薄规格工具钢的方法。

实现上述目的的措施：

一种免球化退火的用CSP线生产薄规格工具钢的方法，其步骤：

1）经冶炼后连铸，控制拉坯速度为3~4.5m/min；

2）对铸坯进行均热，控制铸坯入炉温度不低于800℃，均热温度在1100-1200℃，均热时间不超过30min；

3）除鳞，进行常规除磷；

3）进行热轧，控制终轧温度为820~920℃，前两道次总压下率不低于80%，并控制末机架钢带速度为10~20m/s；

4）进行层流冷却，在冷却速度为30~50℃/s下冷却至卷取温度；

5）卷取，控制卷取温度为Ms+30~100℃；

6）对钢卷进行回火，回火温度为550~700℃，并在此温度下保温，控制加热保温时间为2~3h；经回火后的单面脱碳层厚度控制在不超过钢板厚度的1%；经回火金相组织为回火索氏体。

优选地：拉坯速度为3.5~4.5m/min。

优选地：铸坯入炉温度不低于850℃，均热温度在1150~1200℃，在炉时间≤25min。

本发明基于CSP线生产流程短，铸坯规格薄（50~70mm厚）的特点，经大量试验，提出一种在CSP线生产工具钢的方法，且无需球化退火，冷轧道次少的生产工具钢的方法。在试验中还发现，用薄板坯连铸连轧凝固速度快，加热时间短，产品偏析轻、组织均匀性好，脱碳层浅，有利于提高工具钢的耐疲劳性能。因此，采用薄板坯连铸连轧产线生产工具钢不仅能减少冷轧道次，优化工具钢制造流程，生产出的工具钢综合性能更好。

本发明主要工序的作用：

本发明之所以将工具钢快速冷却至接近马氏体转变起始温度Ms的某一温度，是为了避免奥氏体转变为层片状珠光体，使在卷取过程中，奥氏体在应力诱导作用下发生马氏体转变，残余奥氏体可吸收马氏体转变过程中体积膨胀产生的冲击，避免工具钢开裂。

本发明之所以在卷取后加热进行高温回火热处理，以使马氏体和残余奥氏体分解，经回复再结晶后形成回火索氏体组织；且马氏体相变产生的位错和孪晶等缺陷为高温回火时马氏体和残余奥氏体的分解提供能量，有助于碳化物分布均匀。