專利名稱：低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廚房刀具用鋼材的改進，具體地說是一種采用釩氮硼多元合金細晶強化，代替30Crl3、40Crl3等馬氏體不銹鋼，同時使生產(chǎn)的刀具具有良好的重復修磨性和刃口鋒利度的低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶。
背景技術：
在我國，廚房五金用刀具的技術發(fā)展經(jīng)歷了兩種不同的發(fā)展階段，第一階段主要為碳鋼刀具，刃口材質(zhì)為45#、55#、65Mn典型材質(zhì)；第二階段主要為不銹鋼刀具，主要以 20Crl3、30Crl3為起始應用材質(zhì)，為了提高耐磨性，在材質(zhì)的選擇上采取提高碳鉻含量和添加 Mo、V 合金，從而發(fā)展為 40Crl3、50Crl3、60Crl3、70Crl3、80Crl8、90Crl8 以及加入 Mo 材質(zhì)的50Crl5MoV、60Crl3Mo、90Crl8Mo等。不銹鋼刀具材質(zhì)加入Mo、V的優(yōu)點是可以提高其耐磨性和消除材質(zhì)熱處理過程中的回火脆性。但也存在不足之處,如加入Mo后，由于Mo的價格較高，所以增加了不銹鋼刀具材料的成本。目前廚房用刀具材質(zhì)的成分設計上大都采用提高鉻含量和碳含量以及加入鈮、鎢、鋁、鈦、氮、硅來提高硬度；加入特殊元素銅和銀起到抗菌目的；加入鑰、釩、鈦等減少回火脆性，實現(xiàn)提高刀具基體強度和刀具刃口的鋒利度， 其HRC硬度在48-60之間；由于單純考慮提高硬度，沒有考慮刀具復磨性，導致刀具使用后難以重復磨削保持刀刃的鋒利，影響了刀具的使用壽命；馬氏體不銹鋼初磨性較好，在實際使用過程的重復修磨性較差，即刀刃刃口鋒利度和耐磨性降低。隨著社會發(fā)展的要求，發(fā)展復磨性好、刀具鋒利度高的、經(jīng)濟性材質(zhì)成為必然。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用釩氮硼多元合金細晶化，進一步提高碳含量和硅含量以提高基本強度，并使制作的刀具具有良好的重復修磨性和刃口鋒利度的低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶。
為了達到以上目的，本發(fā)明所采用的技術方案是該低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶，其特征在于它所含有的具體成分，以重量百分比計算，為C O. 50-0. 60% ；Mn O. 3-0. 7% ；Si 2. 5-3. 5% ；P ^ O. 010% ；S ^ 0. 010% ；Cr 9. 00-10. 00% ；Ni ( 0. 6% ；V 0. 16-0. 32% ；N 0. 04-0. 08% ；B 0. 0008-0. 002% ;余量為 Fe。
本發(fā)明還通過如下措施實施所述的V :N控制在4. 0-4. 5之間，以氮化釩合金的形式加入。
所述的B以硼鐵線的形式喂入。
所述的低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶的寬度為1020_1520mm。
上述低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶，其生產(chǎn)方法，包括中頻爐、電爐冶煉、不銹鋼精煉、連鑄板坯熱送、爐卷熱軋工序，電 爐冶煉前中頻爐熔化鉻鐵后加入鋼包中，加入電爐的鐵水經(jīng)脫硫和轉(zhuǎn)爐脫磷，鐵水脫硫S ( O. 005 ;脫硫后采用脫磷轉(zhuǎn)爐脫磷 P^o. 015 ;將脫硫和脫磷的鐵水加入配備爐門氧槍和底吹的偏心爐底電爐，采取噴碳粉造泡沫渣加入石灰使鋼渣堿度3. 5-4. 2脫磷，經(jīng)2-3次倒渣后，達到PS0. 003以下，完畢后將鋼水加入鋼包中與中頻爐熔化鉻鐵形成精煉的預熔體；將鋼包熔兌后的預熔體加入GOR精煉爐(只有底吹的精煉爐)中進行精煉，精煉還原階段加入合金化的低碳硅鐵，轉(zhuǎn)入LF爐精煉，在LF爐中添加釩氮合金進行微合金化，熔煉終點喂入硼鐵線；采用連鑄方法生產(chǎn)板坯， 通過電磁攪拌，使板坯中的等軸晶比例達到45-48% ;連鑄板坯采用熱送方式直接加熱；加熱溫度為1200-1250°C，加熱保溫時間200-260min，開軋溫度1100-1180°C，粗軋大道次變形，采用爐卷軋機軋制，精軋開軋溫度950-980°C，爐卷內(nèi)加熱溫度1020-1100°C降低軋制變形抗力，采用爐卷軋至7道次最終厚度，熱軋終軋溫度860-900°C，卷曲下線后采用堆冷， 在緩慢冷卻至500°C后采用風冷降低板坯材料的回火脆性。熱軋鋼帶經(jīng)850-880°C *4_8h 的熱處理，至此，即制得上述低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶。
所述的低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶的寬度為1020-1520mm。
上述低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶，生產(chǎn)的刀具，經(jīng)過檢測，其硬度達到了 61-63，重復修磨后硬度在59-62，超過了目前所有的刀具用鋼種。經(jīng)切層數(shù)為22 的試驗棉布可以連續(xù)切600次以上，高于40Crl3的300-400次；采用紅花石修磨較容易，重復修磨后經(jīng)切層數(shù)為22的試驗棉布可以連續(xù)切500次以上。
利用該刀具鋼帶做成剪刀后，用于剪切不銹鋼金屬絲編制品，一次可以剪切 20-30kg，采用紅花石修磨較容易，復磨性好。
該鋼帶制作的刀具整體硬度高、重復修磨性能好和耐蝕性好的理論依據(jù)是通過改變鉻和碳含量將析出的碳化物類型由M23C6或Cr23C6形式轉(zhuǎn)化為M7C3或Cr7C3的形式，M7C3 或Cr7C3更利于溶入基體中強化基體；進一步提聞娃含量，可提聞基體的硬度和強度、減少基體和碳化物之間的硬度差，從而提高刀具整體硬度和重復修磨性；根據(jù)鉻當量計算，Cr 當量=Cr+l. 5*Si，控制 在12. 75-14. 5之間，可具有較好的耐蝕性；加入釩和氮，采用氮化釩鐵形式加入，加入氮化釩為微小顆粒細化鑄坯的晶粒度，減少鑄坯的成分偏析，降低鋼帶的帶狀組織到I級，減少了高氮含量條件的偏析。
本發(fā)明的有益效果在于與目前廚房刀具用的鋼材相比，基體強度高、刀具刃口鋒利度和耐磨性、耐蝕性能好，而且生產(chǎn)成本低。主要用于廚房刀具，也可用于剪刀的生產(chǎn)。
具體實施方式
實施例1該低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶所含有的具體成分，以重量百分比計算，為C O. 58% ；Mn O. 47% ；Si 2. 78% ；P O. 009% ；S 0. 004% ；Cr 9. 56% ；Ni 0. 16% ；V 0. 22% ；N 0. 05 ；B 0. 0016 ;余量為 Fe。
所述的V :N為4. 4之間，以氮化釩合金的形式加入。
所述的低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶的寬度為1250mm。
上述低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶，其生產(chǎn)方法，包括中頻爐、 電爐冶煉、不銹鋼精煉、連鑄板坯熱送、爐卷熱軋等工序，電爐冶煉前中頻爐熔化10. 5噸鉻鐵后加入鋼包中，加入電爐的鐵水經(jīng)脫硫和轉(zhuǎn)爐脫磷，鐵水脫硫S O. 003，脫硫后采用脫磷轉(zhuǎn)爐脫磷PO. 014 ;將脫硫和脫磷的59. 5噸鐵水加入配備爐門氧槍和底吹的偏心爐底電爐，采用采取噴碳粉造泡沫渣加入石灰使鋼渣堿度3. 5脫磷，達到PS 0. 003以下，將鋼水加入鋼包中與中頻爐熔化鉻鐵形成精煉的預熔體65噸；將鋼包熔兌后的預熔體加入 GOR精煉爐(只有底吹的精煉爐)中進行精煉，精煉還原階段加入合金化的低碳硅鐵2. 37 噸，轉(zhuǎn)入LF爐精煉共重64. 8噸，在LF爐中添加氮化釩合金285kg進行微合金化，熔煉終點喂入硼鐵線60m ;采用連鑄方法生產(chǎn)板坯200*1250mm，通過電磁攪拌，使板坯中的等軸晶比例達到46. 8% ;連鑄板坯采用熱送方式直接加熱；加熱溫度為1240°C，加熱保溫時間 240min,開軋溫度1160°C，粗軋大道次變形，采用爐卷軋機軋制精軋開軋溫度970°C，爐卷內(nèi)加熱溫度1080°C降低軋制變形抗力，采用爐卷軋至7道次軋制3. 5mm尺寸，熱軋終軋溫度887°C，卷曲下線后采用堆冷，在緩慢冷卻至500°C后采用風冷18h后冷至室溫。熱軋鋼帶經(jīng)880-880°C *8h的熱處理，至此，即制得上述低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶。
采用該低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶生產(chǎn)的刀具，經(jīng)過檢測，硬度為63，復磨性達到4次，第4次硬度達到61，仍可以切9層厚的牛仔布，順利剪切直徑 O.1mm不銹鋼編制品IOkg。
實施例2該低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶，所含有的具體成分，以重量百分比計算，為C O. 55% ；Mn O. 42% ；Si 2. 89% ；P O. 008% ；S 0. 003% ；Cr 9. 76% ；Ni 0. 20% ；V0.29% ；N 0. 068% ；B 0. 0014% ;余量為 Fe。
其中V :N = 4. 3，以氮化釩合金的形式加入。
所述的低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶的寬度為1320mm。
生產(chǎn)方法同實施例1。其中電爐冶煉前中頻爐熔化10. 89噸鉻鐵后加入鋼包中，加入電爐的鐵水經(jīng)脫硫和轉(zhuǎn)爐脫磷，鐵水脫硫S O. 003，脫硫后采用脫磷轉(zhuǎn)爐脫磷P 0.012； 將脫硫和脫磷的58. 8噸鐵水加入配備爐門氧槍和底吹的偏心爐底電爐，采取噴碳粉造泡沫渣加入石灰使鋼渣堿度3. 82脫磷，達到P O. 002，將鋼水加入鋼包中與中頻爐熔化鉻鐵形成精煉的預熔體65.1噸；將鋼包熔兌后的預熔體加入GOR精煉爐(只有底吹的精煉爐) 中進行精煉，精煉還原階段加入合金化的低碳硅鐵2. 87噸，轉(zhuǎn)入LF爐精煉共重65.1噸，在 LF爐中添加氮化釩合金325kg進行微合金化，熔煉終點喂入硼鐵線60m ;采用連鑄方法生產(chǎn)板坯200*1320mm，通過電磁攪拌，使板坯中的等軸晶比例達到45. 9% ;連鑄板坯采用熱送方式直接加熱 ；加熱溫度為1230°C，加熱保溫時間260min，開軋溫度1140°C，粗軋大道次變形，采用爐卷軋機軋制精軋開軋溫度970°C，爐卷內(nèi)加熱溫度1080°C降低軋制變形抗力，采用爐卷軋至7道次軋制2. 75mm尺寸，熱軋終軋溫度892°C，卷曲下線后采用堆冷，在緩慢冷卻至500°C后采用風冷22h后冷至室溫。熱軋鋼帶經(jīng)860°C *6h的熱處理，至此，即制得上述低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶。
采用該低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具鋼帶生產(chǎn)的刀具，經(jīng)過檢測，硬度為63，復磨性達到5次，第5次硬度達到60，仍可以切9層厚的牛仔布，順利剪切直徑O.1mm 不鎊鋼編制品12kg。
權利要求
1.低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶，其特征在于它所含有的具體成分，以重量百分比計算，為C 0. 50-0. 60% ；Mn :0. 3-0. 7% ；S1:2. 5-3. 5% ；P ( O. 010% ；S ( 0. 010% ；Cr 9. 00-10. 00% ；Ni ( 0. 6% ；V :0. 16-0. 32% ；N :0. 04-0. 08% ；B :0. 0008-0. 002% ;余量為 Fe。
2.根據(jù)權利要求1所述的低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶，其特征在于所述的V :N控制在4. 0-4. 5之間，以氮化釩合金的形式加入。
3.根據(jù)權利要求1所述的低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶，其特征在于所述的低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶的寬度為1020— 1520mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶，其特征在于它所含有的具體成分，以重量百分比計算，為C0.50-0.60%；Mn 0.3-0.7%；Si2.5-3.5%；P≤0.010%；S≤0.010%；Cr9.00-10.00%；Ni≤0.6%；V0.16-0.32%；N0.04-0.08%；B0.0008-0.002%；余量為Fe。該低鉻高硅釩氮硼多元強化耐磨廚房刀具用鋼帶，基體強度高、刀具刃口鋒利度和耐磨性、耐蝕性能好，而且生產(chǎn)成本低。主要用于廚房刀具，也可用于剪刀的生產(chǎn)。
文檔編號C22C38/54GK103045963SQ201310001659
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權日2013年1月5日
發(fā)明者陳培敦, 陳坤, 李昌琦, 趙剛, 王俊海, 李志平, 劉明, 吳玉紅, 王 鋒, 張恒偉 申請人:山東泰山鋼鐵集團有限公司