[发明专利]一种降低高碳合金工具钢盘条脱碳层深度的控轧控冷工艺

说明书

本发明属于轧制技术领域，涉及一种降低高碳合金工具钢盘条脱碳层深度的控轧控冷工艺。钢坯在不高于1050℃温度经过1.5～2小时加热，使钢坯铸态组织充分奥氏体化，具备开轧条件；精轧机组、mini机组采用不高于850℃的较低温度轧制，使轧件正常变形，并控制终轧温度不超过900℃；吐丝温度采用不高于800℃的较低温度，为轧后控冷提供低温保障；控冷前期采用1台以上水雾风机强冷至不高于650℃，佳灵装置设置0％，已开启的风机对应斯太尔摩控冷线的非搭接点位置增加挡风板，随后关闭保温罩缓冷以降低冷却速率使盘条充分缓冷，减少马氏体的析出。该工艺有效降低了高碳合金工具钢盘条脱碳层深度。

技术领域

本发明属于轧制技术领域，涉及一种钢材控轧控冷工艺，具体的说是一种降低高碳合金工具钢盘条脱碳层深度的控轧控冷工艺。

背景技术

工具钢是用于制造切削刀具、量具、模具和耐磨工具的钢，其具有较高的硬度和在高温下能保持高硬度和红硬性，以及高的耐磨性和适当的韧性。工具钢一般分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢三大类。合金工具钢，是在碳素工具钢基础上加入铬、钼、钨、钒等合金元素以提高淬透性、韧性、耐磨性和耐热性的一类钢种。目前，国内常用合金工具钢多数都是中碳钢或高碳钢，碳含量主要集中在0.40％～0.70％，其中碳含量的0.60％以上的通常被称为高碳合金工具钢。合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高，按用途大致可分为刃具、模具和量具用钢3类。其中碳含量较高的钢多用于制造刃具、量具和冷作模具，具有足够的耐磨性；碳含量较低的钢多用于制造热作模具，这类钢淬火后的硬度稍低，但韧性良好。

由于高碳合金工具钢碳含量较高，且为了提高硬度硅含量也较高，其钢种特性具有极易脱碳的特点，采用常规的轧制及冷却方法生产的高碳合金工具钢热轧盘条会产生明显的脱碳，甚至出现不同程度的铁素体脱碳现象。采用脱碳层较深的高碳工具钢盘条加工成的各类工具产品质量会明显降低，主要表现在以下两个方面：

第一，盘条脱碳处碳含量相对于正常机体明显降低，高碳合金工具在调质热处理(淬火+回火)后，工具成品的表层硬度会明显降低，进而降低工具的硬度(脱碳程度越严重硬度下降越明显)，特别是在盘条存在铁素体脱碳的区域无法有效淬火，硬度会直线下降，导致工具易变形。

第二，脱碳处由于强度低、硬度低，在工具使用过程中易形成疲劳裂纹，显著降低工具的疲劳性能，进而引发断裂。

目前，多数钢厂为降低高碳合金工具钢盘条脱碳，采用二火成材工艺路线和钢坯增加防脱碳涂料两种主要解决方案，但目前通过控轧控冷手段来有效降低高碳合金工具钢盘条脱碳，并实现批量生产的方案不常见。在现有技术中，虽然有关于研究加热温度，加热时间，轧制温度，吐丝温度，冷却速率等因素对脱碳层深度的影响，在目前的研究成果上，能将脱碳层深度控制在≤0.5％D，但脱碳同时可能会对表层硬度有不利的影响，这会对下游用户最终产品的质量很大影响。所以，如何深入研究，进一步降低脱碳层深度，且避免降低热处理对高碳合金工具钢硬度等质量的影响，是本发明需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低高碳合金工具钢盘条脱碳层深度的控轧控冷工艺方法，采用该工艺方法可有效降低高碳合金工具钢盘条脱碳层深度，还能解决因高碳工具钢盘条脱碳层较深导致的工具成品硬度降低变形及疲劳性能下降导致的断裂问题。

一种降低高碳合金工具钢盘条脱碳层深度的控轧控冷工艺，工艺包括：加热炉加热、精轧机组轧制、mini机组轧制、吐丝、水雾风机及保温罩冷却，步骤如下：

(1)钢坯通过加热炉加热，在不高于1050℃的条件下加热1.5～2小时；

进一步，优选的加热温度：预热段温度800～900℃，加热段温度900～950℃，均热段温度1000～1050℃，其中均热段加热时间不超过40分钟；

(2)轧件进入精轧机组轧制，精轧机组轧制温度不高于850℃；