本發(fā)明涉及合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙金屬鋸條背材用D6A熱軋寬帶鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
雙金屬鋸條由背材和齒材復(fù)合而成，主要用于切割金屬、堅硬貴重木材等材料，是當(dāng)今世界上最先進的切割工具之一。其背材一般采用Cr-Ni-Mo-V系的合金結(jié)構(gòu)鋼加工而成，典型鋼號有D6A、X32、RM80等，其中的D6A是雙金屬鋸條行業(yè)使用更為成熟的材質(zhì)。
D6A鋼因合金含量接近5%，采用常規(guī)的轉(zhuǎn)爐-連鑄-熱連軋冶金工藝路線很難生產(chǎn)，一般在特鋼企業(yè)采用電爐-模鑄-方錠-熱軋的方式生產(chǎn)，產(chǎn)品類型大多為窄帶。國內(nèi)僅有杭鋼、南鋼、寶鋼特鋼、東北特鋼生產(chǎn)過類似的雙金屬鋸條背材用Cr-Ni-Mo-V系鋼，而采用轉(zhuǎn)爐-板坯連鑄-常規(guī)熱連軋工藝生產(chǎn)D6A寬帶鋼產(chǎn)品還未見報道。
專利號為ZL200810120932.4的專利公開了“一種高強韌性雙金屬帶鋸條用HG20背材鋼”，其化學(xué)成分中各元素的質(zhì)量含量為C=0.29～0.33%、Cr=3.60～4.00%、V=0.30～0.40%，采用電爐-LF+VD精煉-連鑄-熱軋的生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品類型為窄帶。
申請?zhí)枮?01210416476.4的專利申請?zhí)岢隽恕耙环N雙金屬復(fù)合鋸條用背材及其制備方法”，其化學(xué)成分中各元素的質(zhì)量含量為C=0.28～0.33%、Cr=3.60～4.20%，同時添加一定量的Cu、Nb、W等貴重元素。采用電爐-電渣重熔精煉-模鑄-鍛造-熱軋的工藝生產(chǎn)，產(chǎn)品類型為窄帶。
專利號為ZL201310419431.7的專利公開了“一種高強韌性雙金屬帶鋸條背材用鋼及其制備方法”，其化學(xué)成分中各元素的質(zhì)量含量為C=0.34～0.45%、Cr=3.30～3.60%、V=0.30～0.40%，同時添加質(zhì)量含量為0.08～0.20%的鈮。采用的生產(chǎn)工藝為電爐-LF+VD精煉-連鑄板坯-板坯常溫下冷裝-熱軋。
專利號為ZL201210416476.4的專利公開了“一種雙金屬鋸的鋸背用鋼帶及其生產(chǎn)工藝”，其化學(xué)成分中各元素的質(zhì)量含量為C=0.45～0.65％、Mn=0.2～0.8％、Si=0.05～0.5％、Cr=1.0～2.8％、Mo=0.1～0.45％、Ni=0.5％～1.0、V=0.0～0.7％，還添加了0.01～0.09％的Nb、0～0.3％的Cu（質(zhì)量含量）。其生產(chǎn)工藝為電爐-LF+VD精煉-連鑄方坯-熱軋，所得到的熱軋產(chǎn)品類型為窄帶鋼。
以上所提到的生產(chǎn)工藝均為電爐生產(chǎn)工藝，能耗高、生產(chǎn)能力有限。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種可在常規(guī)冶金裝備條件下生產(chǎn)出表面質(zhì)量比窄帶優(yōu)良，力學(xué)性能更均勻以及加工性能更好的D6A熱軋寬帶鋼，同時本發(fā)明還提供了D6A熱軋寬帶鋼的生產(chǎn)方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
所述的一種雙金屬鋸條背材用D6A熱軋寬帶鋼，其化學(xué)成分（質(zhì)量百分含量）設(shè)計為：C= 0.45~0.55、Si=0.05~0.30、Mn= 0.6~1.0、P≤0.025、S≤0.010、Cr=0.9~1.20、V=0.08~0.15、Ni=0.50~0.70、Mo=0.90~1.20、Al=0.05~0.15、及N=0.007~0.015，余量為Fe。帶鋼斷面規(guī)格為（3.0~8.0）×（960~1500）mm。
所述的一種雙金屬鋸條背材用D6A熱軋寬帶鋼的生產(chǎn)方法，包括如下工藝步驟：
轉(zhuǎn)爐冶煉→LF+RH精煉→板坯連鑄→加熱爐加熱→粗軋→精軋→層流冷卻→卷取→緩冷罩/緩冷坑緩冷。
以鐵水、廢鋼、鎳鐵合金和鉬鐵合金為原料，按照鐵水：（廢鋼+鎳鐵合金和鉬鐵合金）的質(zhì)量百分比=（80~100）：（0~20）進行裝入，鎳鐵合金和鉬鐵合金與廢鋼一起從廢鋼槽加入。采用氧氣頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐（如210t）進行冶煉，冶煉時間30～50min，出鋼溫度1600～1700℃?？刂其撍K點碳的質(zhì)量含量為0.10～0.30%。鋼水出鋼時向鋼包鋼水中加入硅鐵合金、錳鐵合金、鋁鐵合金脫氧，使鋼水中的硅、錳和鋁的質(zhì)量百分含量接近或等于成品材中所設(shè)計的含量。加入鉻鐵合金對鋼水進行合金化處理，加入石灰造渣。
轉(zhuǎn)爐冶煉的初煉鋼水送LF精煉站對鋼水進行精煉，向鋼包中加入相應(yīng)的原料及合金，進一步調(diào)整鋼水中的C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、Al元素的質(zhì)量百分含量，向鋼水中加入石灰、預(yù)熔渣造渣脫硫。各合金元素及雜質(zhì)元素硫調(diào)整到位后再向鋼水中添加釩鐵合金，喂鈣線，調(diào)整溫度至1550～1600℃出站。
把出LF精煉站精煉后的鋼水送入RH真空爐進行真空處理30~40mim，其中極限真空處理10～20min進行脫氫和去除夾雜物處理。鋼水在RH爐真空冶煉末期，提升壓力并向鋼水中吹氮氣，讓鋼水增氮至0.0120%~0.0131%（質(zhì)量含量），進行鋼水的氮合金化。
鋼水經(jīng)板坯連鑄機澆鑄成厚度為230mm的板坯，連鑄時鋼水過熱度控制在15～40℃，連鑄拉速為0.6～1.5m/min，板坯出扇形段后火焰切割成鋼錠。
采用熱裝熱送工藝將板坯送入加熱爐中加熱，板坯進入加熱爐時的入爐溫度大于等于400℃，板坯在加熱爐中的加熱溫度大于等于1200℃，終軋溫度控制在860~920℃。
對終軋后的厚度為3.0~8.0mm的帶鋼采用層冷稀疏冷卻方式進行冷卻，其后將帶鋼卷取成鋼卷。
卷取溫度控制在650~720℃。
卷取后鋼卷快速下線，進入緩冷坑或緩冷罩緩慢冷卻。
采用如上述技術(shù)方案提供的一種雙金屬鋸條背材用D6A熱軋寬帶鋼及其生產(chǎn)方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，技術(shù)效果在于：
①國內(nèi)首次在常規(guī)冶金裝備（如210t-2250mm生產(chǎn)線）條件下生產(chǎn)D6A鋼，即采用轉(zhuǎn)爐、LF精煉爐、RH真空爐、常規(guī)板坯連鑄機、常規(guī)熱連軋生產(chǎn)線生產(chǎn)。
②所生產(chǎn)的產(chǎn)品為寬帶鋼（如1250mm），擴展了原有窄帶鋼在寬度規(guī)格上不能達到的范圍。
③熱連軋寬帶鋼軋機的設(shè)備水平較窄帶鋼軋機更為先進，寬帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品尺寸精度中的凸度、厚度，以及表面質(zhì)量比窄帶鋼更優(yōu)良。
④產(chǎn)品性能均勻性比窄帶鋼更為優(yōu)良，中碳合金結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)品的性能一般受軋后冷卻的影響較明顯，就帶鋼而言，其頭部、尾部及寬度的邊部因冷卻更快，比內(nèi)部的其它部位硬度明顯要高，加工難度要大。而寬帶鋼因卷重比窄帶重，下線時的自身熱量多，加上頭尾及邊部占全卷的比重要小，所以寬帶鋼產(chǎn)品的性能更加均勻，加工性能更好。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的詳細描述。
所述的D6A熱軋寬帶鋼，其化學(xué)成分質(zhì)量百分含量為：C=0.45~0.55、Si=0.05~0.30、Mn=0.6~1.0、P≤0.025、S≤0.010、Cr=0.9~1.20、V=0.08~0.15、Ni=0.50~0.70、Mo=0.90~1.20、Al=0.05~0.15、N=0.007~0.015，余量為Fe。熱軋寬帶鋼的規(guī)格為（3.0~8.0）×（960~1500）mm。
如上所述的D6A熱軋寬帶鋼采用中C及Cr-Ni-Mo-V合金化的成分設(shè)計，通過連鑄板坯熱裝熱送確保板坯不產(chǎn)生裂紋與斷裂等質(zhì)量問題，通過鋼卷下線緩冷，避免相變進入馬氏體區(qū)以降低帶鋼的硬度。
成分中各元素主要作用如下：
C：中碳含量，提高鋼的強度和淬火性能。
Si：固溶強化元素，添加適量的硅提高強度，改善產(chǎn)品的韌性。
Mn：固溶強化元素，提高強度，另外，Mn可以顯著推遲珠光體相變，提高淬透性。
S：有害元素，與Mn、Fe形成MnS、FeS有害夾雜物，會降低疲勞壽命。
P：晶界偏析元素，對鋼的低溫韌性有損害作用，其含量應(yīng)盡量控制到較低水平。
Cr；具有細化晶粒的作用，也是強烈抑制珠光體相變的元素，能顯著提高淬透性，回火后能與C形成(Fe，Cr）3C、(Cr,Fe)23C等第二相粒子，提高材料的熱穩(wěn)定性。
Ni：提高鋼的低溫韌性，一定程度上提高鋼的淬透性。
Mo：一方面為淬透性元素，提高淬透性能，另一方面，與C元素形成MoC、Mo2C等納米級碳化物，提高鋼的強度與熱穩(wěn)定性。
V：與C、N形成納米級析出物VC、VN，顯著提高鋼的強度，耐磨性能。
所述的D6A寬帶鋼生產(chǎn)方法，包括轉(zhuǎn)爐冶煉→LF+RH精煉→板坯連鑄→加熱爐加熱→粗軋→精軋→層流冷卻→卷取→緩冷罩/緩冷坑緩冷。
以鐵水、廢鋼、鎳鐵合金和鉬鐵合金為原料，按照鐵水：（廢鋼+鎳鐵合金和鉬鐵合金）的質(zhì)量百分比=（80~100）：（0~20）進行裝入，鎳鐵合金和鉬鐵合金與廢鋼一起從廢鋼槽加入，此時向轉(zhuǎn)爐鐵水中加入的鎳鐵合金和鉬鐵合金不會被氧化，兩者的加入量視合金中Ni和Mo質(zhì)量百分含量而定。采用210t氧氣頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐進行冶煉，冶煉時間30～50min，出鋼溫度1600～1700℃，鋼水終點碳質(zhì)量含量為0.10～0.30%。出鋼時向鋼包鋼水中加入硅鐵合金、錳鐵合金、鋁鐵合金脫氧，加入鉻鐵合金對鋼水合金化，加入石灰造渣。
將轉(zhuǎn)爐冶煉的初煉鋼水送LF精煉站，采用鋼包精煉爐對鋼水進行精煉，向鋼包中加入相應(yīng)的原料及合金調(diào)整鋼水中的C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、Al元素的質(zhì)量百分含量，加入石灰、預(yù)熔渣造渣脫硫，所述石灰和預(yù)熔渣的加入量可以選擇1：1的質(zhì)量比。各合金元素及雜質(zhì)元素硫調(diào)整到位后，再向鋼水中添加釩鐵合金，喂鈣線，調(diào)整溫度至1550～1600℃，鋼水出LF精煉站。
采用RH真空爐對鋼水進行真空處理，真空處理時間為30~40mim，而其中10～20min的極限真空處理可對鋼水進行脫氫和去除夾雜物。在RH真空爐冶煉末期，提升壓力并吹氮氣進行鋼水的氮合金化，使鋼水中氮的質(zhì)量含量為0.0120~0.0131%。
采用板坯連鑄機對鋼水進行連鑄，連鑄鋼水過熱度控制在15～40℃，連鑄拉速為0.6～1.5m/min，連鑄板坯出扇形段后用火焰切割成鋼錠。
連鑄板坯采用熱裝熱送工藝，保證連鑄板坯進入加熱爐時的入爐溫度大于等于400℃，連鑄板坯在加熱爐中的加熱溫度大于等于1200℃。
連鑄板坯熱軋終軋溫度控制在860~920℃。
熱軋后的3.0~8.0mm厚度的帶鋼采用層流稀疏冷卻的方式進行冷卻，將帶鋼卷成鋼卷，帶鋼的卷取溫度控制在650~720℃。
把卷取的鋼卷快速下線，進入緩冷坑或緩冷罩緩慢冷卻。
用如上方法提供的斷面為（3.0~8.0）×（960~1500）mmD6A熱軋寬帶鋼，帶鋼厚度波動在±0.08mm以內(nèi)，凸度=45~55цm，同卷硬度差在6RHC以內(nèi),晶粒尺寸細小（≤5цm），均勻。
實施例1：在210t-2250mm生產(chǎn)線生產(chǎn)。
將195噸鐵水、25噸廢鋼、2.5噸鉬鐵合金和1.0噸鎳鐵合金裝入210噸轉(zhuǎn)爐，冶煉35min出鋼，鋼水終點碳的質(zhì)量含量0.11%，出鋼溫度1638℃，出鋼時向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鍋鐵、高碳鉻鐵對鋼水進行脫氧并合金化。初煉鋼水經(jīng)鋼包（LF）精煉爐調(diào)整成分與升溫，1587℃出站。鋼水再經(jīng)RH真空爐處理37min，處理后期吹氮氣，讓鋼水增氮至0.0131%。鋼水經(jīng)連鑄機澆注成連鑄板坯，連鑄板坯化學(xué)成分質(zhì)量百分含量為：C 0.491，Si 0.214，Mn 0.885，P 0.011，S 0.0021，Cr 1.05，V 0.128，Ni 0.567，Mo 1.11，Al 0.098，N 0.0129，其余為Fe和其它不可避免的雜質(zhì)。
連鑄板坯厚度為230mm，在2250mm常規(guī)熱連軋生產(chǎn)線軋制成5.0mm×1250mm規(guī)格的鋼卷。連鑄板坯在加熱爐中的加熱溫度為1240℃，中間坯厚度為40mm，連鑄板坯終軋溫度為880℃，軋后經(jīng)層流冷卻至目標卷取溫度660℃，鋼卷卷取后吊入緩冷罩冷卻。
按照以上方法生產(chǎn)的雙金屬鋸條背材用D6A熱軋寬帶鋼，帶鋼厚度波動≤0.08mm，凸度≤50μm，同卷硬度差≤5 HRC。帶鋼顯微組織為鐵素體+退化珠光體+粒狀貝氏體的混合組織，自表層至中心，晶粒尺寸極其細小，大小非常均勻，平均晶粒尺寸在5μm以下。
實施例2：在210t-2250mm生產(chǎn)線生產(chǎn)。
將197噸鐵水、26噸廢鋼、2.6噸鉬鐵合金和0.9噸鎳鐵合金裝入210噸轉(zhuǎn)爐，冶煉32min出鋼，鋼水終點碳質(zhì)量含量0.13%，出鋼溫度1621℃，出鋼時向鋼水中加入硅鐵、錳鐵、鋁鐵、高碳鉻鐵對鋼水進行脫氧并合金化。初煉鋼水經(jīng)鋼包（LF）精煉爐調(diào)整成分與升溫，1569℃出站。鋼水再經(jīng)RH真空爐處理32min，處理后期吹氮氣，讓鋼水增氮至0.0120%。鋼水經(jīng)連鑄機澆注成連鑄板坯，連鑄板坯化學(xué)成分質(zhì)量百分含量為：C 0.502，Si 0.226，Mn 0.868，P 0.010，S 0.0018，Cr 1.02，V 0.132，Ni 0.596，Mo 1.23，Al 0.092，N 0.0123，其余為Fe和其它不可避免的雜質(zhì)。
連鑄坯厚度為230mm，在2250mm常規(guī)熱連軋生產(chǎn)線軋制成3.0mm×1250mm規(guī)格的鋼卷。連鑄板坯在加熱爐中的加熱溫度為1250℃，中間坯厚度為38mm。連鑄板坯終軋溫度為900℃，軋后經(jīng)層流冷卻至目標卷取溫度690℃，鋼卷卷取后吊入緩冷罩冷卻。
按照以上方法生產(chǎn)的雙金屬鋸條背材用D6A熱軋寬帶鋼，帶鋼厚度波動≤0.07mm，凸度≤45μm，同卷硬度差≤6 HRC。帶鋼顯微組織為鐵素體+退化珠光體+粒狀貝氏體的混合組織，自表層至中心，晶粒尺寸極其細小，大小非常均勻，平均晶粒尺寸在5μm以下。