一种Y55牌号易切削钢板及其制造方法

摘要

本发明公开了一种Y55牌号易切削钢板及其制造方法，该钢板化学成分质量百分数为：C0.50~0.58%，Si0.05~0.15%，Mn0.70~1.10%，P≤0.040%，S0.050~0.150%，Ti0.010~0.020%，Ca0.0015~0.0040%，Alt≤0.015%。制造方法是转炉铁水不脱硫，氧含量控制30~70ppm；中间包温度1505~1525℃，板坯拉速0.70~1.0m/min；加热总时间按铸坯厚度0.95~1.05min/mm控制；开轧温度1000~1050℃，终轧温度≥980℃；热轧后钢板缓冷，缓冷时间≥48小时。本发明钢板切削性能好，制造方法生产效率高。

权利要求

1.一种Y55牌号易切削钢板，其特征在于，化学成分按质量百分数为:0.50％＜C≤0.58％，Si 0.05～0.15％，Mn 0.70～1.10％，P0.025～0.040％,0.050％＜S≤0.150％，Ti 0.010～0.020％，Ca0.0015～0.0040％，Alt 0.003～0.015％，其余量为铁Fe和不可避免的杂质；所述钢板采用转炉冶炼→LF炉精炼→板坯连铸→加热→再结晶轧制→缓冷制得，其基体组织为珠光体和不连续的铁素体，钢板性能：抗拉强度Rm

630MPa以上，断后伸长率A＞14％，纵向V型0℃冲击功49J以上，布氏硬度HBW在190～

225范围。

2.一种Y55牌号易切削钢板的制造方法，通过冶炼+连铸+再结晶轧制+钢板缓冷工艺，其特征在于，化学成分按质量百分数为:0.50％＜C≤0.58％，Si 0.05～0.15％，Mn

0.70～1.10％，P 0.025～0.040％,0.050％＜S≤0.150％，Ti 0.010～0.020％，Ca

0.0015～0.0040％，Alt0.003～0.015％，其余量为铁Fe和不可避免的杂质，其生产工艺具体如下：

1、转炉冶炼：转炉铁水不进行脱硫，仅脱碳和磷，出钢1/4时按硅锰-硅铝钡铁-硫化铁顺序加入进行弱脱氧，氧含量控制在30～70ppm；

2、LF炉精炼：加入精炼渣、埋弧渣，加入硫化铁控制硫含量，不进行白渣处理，出站温度1540～1550℃；

3.连铸工艺：中间包温度控制在1505～1525℃，板坯拉速控制在0.70～1.0m/min，二冷水采用弱冷，喷嘴雾冷；

4.加热制度：将连铸坯热送，进加热炉加热到1200～1240℃，加热总时间按铸坯厚度

0.95～1.05min/mm控制；

5.轧制、冷却工艺：采用再结晶区轧制，开轧温度1000℃至小于1050℃，终轧温度≥980℃，轧后空冷；

6.缓冷工艺：热轧后钢板720～760℃进保温箱缓冷，缓冷时间≥48小时，其基体组织为珠光体和不连续的铁素体，钢板性能：抗拉强度Rm 630MPa以上，断后伸长率A＞14％，纵向V型0℃冲击功49J以上，布氏硬度HBW在190～225范围。

说明书

一种Y55牌号易切削钢板及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及中厚钢板制造技术领域，特别涉及一种Y55牌号易切削钢板及其制造方法。

背景技术

[0002] 随着机械切削加工不断向自动化、高速化和精密化方向发展，制造企业对易切削钢板提出了改善加工性能和更高强度的要求，以降低刀具损耗和提高机加件使用寿命。中国从20世纪50年代开始生产硫系易切削钢，1975年制定了易切削钢的行业标准YB
191-75。从70年代起，开始试生产钙系、钛系和含铅、硒、碲或稀土的易切削钢，目前执行标准是GB/T 8731-2008，标准中硫系易切削钢牌号按“易”字的汉语拼音第一个字母“Y”和钢中碳含量的范围命名，该标准最高牌号为Y45（C 0.42~0.50%），热轧状态的条钢抗拉强度为
560～800MPa，断后伸长率A≥12%，布氏硬度HBW≤229，对于易切削钢板的性能，该标准没提出具体要求，由供需双方协商。

[0003] 目前，国内大部分钢厂采用模铸的方法或利用方坯连铸机生产易切削钢锭（坯），模铸工艺能耗高、金属收得率低、环境污染大，不适应当前的节能减排和环境保护的社会发展方向。方坯连铸机生产易切削钢，只能轧制棒线材。由于易切削钢硫含量高，板坯连铸过程中控制不好极易产生表面纵裂纹，对铸坯合格率和生产成本的影响巨大，主要表现在：1）表面裂纹严重，导致铸坯报废或轧后钢板表面质量差判为废次品；2）铸坯表面严重的纵裂纹极易导致裂纹漏钢事件发生，损坏设备，影响生产；3）高强度的易切削钢碳含量高，板坯必须实行热送热装，否则铸坯冷却后会自然断裂。因此，国内外未见有板坯连铸生产含硫易切削钢的报道，都是使用模铸后轧制含硫易切削钢板，无法满足机械加工行业对易切削钢板的大量需求。

发明内容

[0004] 本发明提供一种高强度易切削钢板及其利用连铸板坯来制造的方法，根据GB/T8731-2008标准硫系易切削钢牌号命名法则，本发明易切削钢牌号命名为Y55。

[0005] 本发明利用连铸板坯生产Y55牌号易切削钢板，采用了Mn-S-P-Ti-Ca系的成分设计，通过合理的冶炼连铸工艺、再结晶轧制和钢板缓冷处理来保证钢板的易切削性能及钢板加工后的强韧性。

[0006] 本发明所述一种Y55牌号易切削钢板，其化学成分按质量百分数为：C 0.50~0.58%，Si 0.05~0.15%，Mn 0.70~1.10%，P ≤ 0.040%，S 0.050~0.150%，Ti
0.010~0.020%，Ca 0.0015~0.0040%， Alt ≤0.015%，其余量为铁Fe和不可避免的杂质。

[0007] 一种Y55牌号易切削钢板的制造方法，通过冶炼+连铸+再结晶轧制+钢板缓冷工艺，其特征在于，其生产工艺具体如下：

[0008] 1、转炉冶炼：转炉铁水不进行脱硫，仅脱碳和磷，出钢1/4时按硅锰-硅铝钡铁-硫化铁顺序加入进行弱脱氧，氧含量控制在30~70ppm；

[0009] 2、LF炉精炼：加入精炼渣、埋弧渣，加入硫化铁控制硫含量，不进行白渣处理，出站温度1540~1550℃；

[0010] 3、连铸工艺：中间包温度控制在1505~1525℃，板坯拉速控制在0.70~1.0m/min，二冷水采用弱冷，喷嘴雾冷；

[0011] 4、加热制度：将连铸坯热送，进加热炉加热到1200~1240℃，加热总时间按铸坯厚度0.95~1.05min/mm控制；

[0012] 5、轧制、冷却工艺：采用再结晶区轧制，开轧温度1000~1050℃，终轧温度≥980℃，轧后空冷；

[0013] 6、缓冷工艺：热轧后钢板720~760℃进保温箱缓冷，缓冷时间≥48小时。

[0014] 本发明方法制备的钢板，充分利用了硫化锰夹杂及被氧化物包裹的硫化物夹杂，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径，而易于排除，降低加工表面粗糙度，减少刀具磨损，提高刀具寿命；同时，磷固溶于铁素体中会提高硬度和强度，降低韧性，使切屑易于折断和排除，从而获得良好的表面粗糙度；钢中钙与铝、硅结合形成低熔点的复合氧化物(主要是CaO·Al2O3·SiO2)，高速切削时，钙系氧化物附着于切削工具表面起润滑和减摩作用，从而提高刀具的使用寿命。但是铝的含量要控制，脱氧产物Al2O3是一种硬质质点,对刀具磨损严重，从而严重影响易切削钢的使用性能。大部分钢种中氧会降低钢的力学性能，但易切削钢中控制氧含量在30~70ppm之间，使硫化物呈纺锤形分布，有利于改善钢的切削性能。钢中保持0.50~0.58%的碳含量，保证了钢板加工后具有高强度。加入钢中的钛以脱氧产物Ti02的形式存在，形成Ti02-MnO –CaO-A1202-Al2O3系复合夹杂物，此化合物在高速切削时对刀具有良好的保护作用。

[0015] 本发明的优点在于：

[0016] 1、硫系易切削钢采用了Mn-S-P-Ti-Ca系的成分设计，充分利用了呈条状、纺锤型的硫化锰及硫化铁夹杂、被氧化物和氮化钛夹杂包裹的硫化物夹杂、奥氏体晶界呈不连续网状析出的先共析铁素体、珠光体和不连续的铁素体组织。所获得的夹杂物形态、分布改进了Y55钢的切削性能；

[0017] 2、连铸板坯生产Y55牌号易切削钢板，表面脱碳层浅，氧化物偏析轻，探伤合格率高，成材率高。按此成分设计生产成本低，生产周期短，加工性能好；

[0018] 3、利用板坯连铸机生产易切削钢，与模铸方式生产易切削钢相比，生产效率高，大大降低了工序能耗，大幅度提高了金属收得率，降低了环境污染，适应了当前的节能减排和环境保护的社会发展方向。

具体实施方式

[0019] 下列实施例中钢板均为本发明所设计的化学成分、冶炼连铸工艺、轧制工艺和缓冷工艺所制备。

[0020] 实施例1：本实施例的一种Y55牌号易切削钢板，是由以下重量百分比的组分组成：C 0.58%，Mn 1.10%，Si 0.08%， P 0.025%，S 0.050%，Ca 0.0019%，Ti 0.013%，Alt0.008%，其余量为铁Fe和不可避免的杂质。铸坯厚度420mm，轧制后钢板的厚度为115mm。

[0021] 本实施例的冶炼、连铸、加热、轧制和堆冷工艺如下：

[0022] 1）冶炼工艺：转炉脱碳、脱磷，不脱硫，出站弱脱氧，氩站不喂铝线，检测氧含量30ppm。为提高硫化亚铁合金的收得率，精炼不加石灰，精炼渣加入450kg，埋弧渣加入量
500kg。本次冶炼硫化亚铁合金的收得率73.4%。出站温度1550℃；

[0023] 2）连铸工艺：中间包温度1515℃，拉速0.70m/min；

[0024] 3)加热工艺：均热段： 1240℃。存炉时间（加热总时间）在440分钟；

[0025] 4）轧制工艺：采用再结晶区轧制开轧温度为1035℃，终轧温度为1022℃；热轧后采用空冷；

[0026] 5）缓冷工艺：轧制后的钢板高温下线进保温箱缓冷，进箱温度为735℃，缓冷时间60小时。

[0027] 实施例2：本实施例的一种连铸板坯生产Y55牌号易切削钢板，是由以下重量百分比的组分组成：C 0.50%，Mn 0.9%，Si 0.15%， P 0.045%，S 0.08%，Ca 0.0015%，Ti 0.010%，Alt 0.015%，其余量为铁Fe和不可避免的杂质。铸坯厚度300mm，轧制后钢板的厚度为85mm。

[0028] 本实施例的冶炼、连铸、加热、轧制和堆冷工艺如下：

[0029] 1）冶炼工艺：转炉脱碳、脱磷，不脱硫，出站弱脱氧，氩站不喂铝线，检测氧含量58ppm。精炼不加石灰，精炼渣加入400kg,，埋弧渣加入量450kg。本次冶炼硫化亚铁合金的收得率76.6%。出站温度1545℃；

[0030] 2）连铸工艺：中间包温度1505℃，拉速0.85m/min；

[0031] 3)加热工艺：均热段：1220℃。存炉时间（加热总时间）在300分钟；

[0032] 4）轧制工艺：采用再结晶区轧制开轧温度为1000℃，终轧温度为980℃；热轧后采用空冷；

[0033] 5）缓冷工艺：轧制后的钢板高温下线进保温箱缓冷，进箱温度为720℃，缓冷时间48小时。

[0034] 实施例3：本实施例的一种连铸板坯生产Y55牌号易切削钢板，是由以下重量百分比的组分组成：C 0.53%，Mn 0.70%，Si 0.05%， P 0.038%，S 0.15%，Ca 0.0040%，Ti0.011%，Alt 0.003%，其余量为铁Fe和不可避免的杂质。铸坯厚度250mm，轧制后钢板的厚度为55mm。

[0035] 本实施例的冶炼、连铸、加热、轧制和堆冷工艺如下：

[0036] 1）冶炼工艺：转炉脱碳、脱磷，不脱硫，出站弱脱氧，氩站不喂铝线，检测氧含量70ppm。精炼不加石灰，精炼不加石灰，精炼渣加入350kg,，埋弧渣加入量400kg。本次冶炼硫化亚铁合金的收得率81.6%。出站温度1540℃；

[0037] 2）连铸工艺：中间包温度1525℃，拉速1.0m/min；

[0038] 3)加热工艺：均热段1200℃，存炉时间（加热总时间）在237分钟；

[0039] 4）轧制工艺：采用再结晶区轧制开轧温度为1050℃，终轧温度为1010℃，热轧后采用空冷；

[0040] 5）缓冷工艺：轧制后的钢板高温下线进保温箱缓冷，进箱温度为760℃，堆冷时间60小时。

[0041] 分别对实施例1-3的钢板取样，进行力学性能测试，结果见表1。

[0042] 表1 Y55牌号易切削钢板性能。

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