鋸切冷金屬用圓鋸片及熱處理方法技術

本發明專利技術是高速鋸切冷金屬用圓鋸片鋼及其熱處理制度。其化學成分（ｗｔ％）Ｃ：０．５２～０．６０，最佳含量：Ｃ：０．５５～０．５７；Ｓｉ：０．８０～１．４０，最佳含量：１．０～１．２０；Ｍｎ：０．８０～１．３０，最佳含量：１．００～１．２０；Ｖ：０．１０～０．１６，最佳含量：０．１２～０．１４；Ｐ，Ｓ≤０．０３０，最佳含量：≤０．０２０，余下為Ｆｅ。鋸片板面的熱處理工藝：淬火溫度８００～８５０℃，回火溫度５５０～６２０℃，鋸齒尖的熱處理工藝：淬火加熱溫度８００～９４０℃，最佳溫度為８４０～９４０℃，回火溫度為１５０～２５０℃。本發明專利技術鋸片合金含量低，成本低，生產工藝簡單，使用壽命高，也適用于高速鋸切熱金屬。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及高速鋸切冷金屬時所用的圓鋸片材料及其熱處理方法。我國冶金行業鋸切熱金屬，包括各種熱軋板帶材、型材、管材、棒材等，均采用65Mn鋼制作的圓鋸片，現行標準是ZBJ41001-85<金屬熱切圓鋸片>。近幾年，許多冶金工廠已將原來舊工藝，即加熱-軋鋼-熱鋸切-冷床-矯直-包裝，改造成新的工藝，即加熱-軋鋼-冷床-矯直-冷鋸切-包裝。新工藝可以生產出高質量的鋼材。然而，新工藝使65Mn圓鋸由熱鋸切金屬變為冷鋸切金屬，工作條件發生了巨大變化。圓鋸片以120m/s的線速度鋸切冷態金屬時，65Mn鋸片發生碎、裂、磨禿等，其使用壽命大幅度下降。以鞍鋼中型廠為例65Mn圓鋸片在鋸切熱金屬時，每片圓鋸可鋸切1萬噸型材，但鋸切冷金屬時，僅為500噸/片。更嚴重的是，鋸片發生碎裂，要危及人身安全。同時，每換一次鋸片需30分鐘，這樣大大影響軋鋼作業率，影響了企業的經濟效益。為了解決圓鋸片的壽命問題，曾從德國西馬克公司買來鋸片，它們的化學成分是C=0.82％,Si=0.33％,Mn=0.36％,Cr=0.57％,V=0.16％。德國提供鋼號特點是碳高、硬度高，用以提高耐磨性；加入Cr和V用以提高抗回火軟化能力。但另一方面，增碳會降低韌性及抗回火軟化能力；Cr和V雖然都是抗回火軟化能力很強的元素，但同時加入會抵消單個元素的抗回火軟化能力。據鞍鋼中型廠使用德國西馬克公司提供的冷鋸片的統計，其使用壽命也只有500噸/片，且直徑為1000mm，厚為6mm的冷鋸片為20000元/片，而同樣65Mn鋸片為2000元/片。日本公開特許公報公開一項《金屬切斷用圓鋸》(昭62-161937)，其化學成分為C=0.5～1.0％,V=0.1～0.5％，余下為Fe及不可避免的夾雜物。或在上述元素中含有Cr=0.1～3.0，或2Mo+W=0.0～5.0％。其熱處理工藝為淬火溫度為810～830℃，回火溫度為540～560℃，為整個圓鋸片的處理工藝，包括鋸身和鋸齒。文中沒有介紹其機械性能。據我們調查統計和研究，現有鋸片用于高速鋸切冷金屬存在以下問題1、圓鋸板面的硬度及韌性不合使用條件要求。硬度是決定鋸片板面的剛度，韌性關系到鋸齒根部、頭部是否容易碎裂的指標。我們對65Mn鋸片檢驗的結果是碎裂鋸片ak(U)≤25J/cm2，不碎裂鋸片的ak(U)=35～40J/cm2，據國內外研究指出，鋸片安全運轉時ak(U)≥40J/cm2，而65Mn鋼只有10～25J/cm2的ak值。2、低溫韌性不好。65Mn鋼在稍低于零度時就已變脆，我們測定其室溫ak(U)值不到20J/cm2，在低溫時ak值就更低了。國內鋸片廠普遍反映，冬季使用時，65Mn鋸片更易碎裂。3、淬透性能不好。65Mn圓鋸片是整體淬火，淬火后的HRC值波動大，齒尖淬火時，也經常出現HRC值很低的現象，原因之一是65Mn鋼的淬透性差。4、鋸片齒尖易崩齒。齒尖在鋸切后，尖角處易崩掉造成崩齒。崩齒后第一降低鋸切質量，使被鋸切鋼材出現毛碴，第二降低鋸切效率。造成崩齒的原因有二其一是鋼的韌性差，65Mn鋼齒尖經熱處理后，(淬火后低溫回火)，ak(U)=2～4J/cm2。其二是淬火加熱時，溫度不均勻。實踐證明，淬火加熱時(電極或火焰加熱)，齒尖的尖角處很易過熱，甚至是半熔化狀態，結果造成韌性過低及使用的崩齒現象。5、抗回火軟化能力差。在高速鋸切冷金屬時，齒尖、齒根不但受到很大的沖擊力，而且在切削區由于強烈的磨擦會產生高溫。經驗表明在水冷條件較好的情況下鋸切時，齒尖溫度約有280～350℃，在水冷條件較差的情況下，會產生500～700℃的高溫，所以鋸片鋼的抗回火軟化能力或紅硬性是非常重要的。而65Mn鋼的紅硬性很差，在300℃回火后HRC＜50，在600℃回火后HRC=35～37。有人研究出50Mn2V，專利技術者著重使用Mn，含量1.6～2.0％，但Mn元索有以下不足1)低中溫(280～350℃)抗回火軟化能力很弱。2)Mn含量高時易發生回火脆性。3)Mn高時，加工困難，易變形，不易校平。本專利技術的目的是針對上述圓鋸片鋼存在的問題，設計出一種適于鋸切冷金屬用圓鋸片鋼化學成分及相匹配的圓鋸板面和鋸齒的熱處理方法。圓鋸鋼的化學成分設計，要滿足1、在高速鋸切冷金屬條件下，對圓鋸鋼的基本要求，即在高速(120m/s)鋸切金屬時，鋸齒尖和鋸齒根部受到強烈的沖擊，并產生高溫，為了防止鋸片鋸切時發生碎裂，并提高使用壽命，故對冷鋸片用鋼提出以下基本的要求①要有足夠的強韌性，根據實驗結果，圓鋸板面經調質處理以后，HRC=30～40，最好為35～40ak(U)≥35J/cm2，齒尖經淬火低溫回火后，HRC＞54,ak(U)＞10J/cm2。②低溫韌性-20℃圓鋸板面ak(U)＞27J/cm2。⑧淬透性在空冷或弱風冷卻條件下淬火，保證齒尖HRC＞54。④抗回火軟化能力鋸片鋼齒尖淬火后，在280～350℃淬火后的硬度值HRC＞54，或比淬火后的HRC值下降1～3度。⑤其他該鋼易生產、易加工、成本低，脫碳傾向小，不產生回火脆性等。2、成分設計基本原則①在高速沖擊磨損條件下，提高材料的耐磨性，必須兼顧硬度和韌性。本專利技術的具體做法是在保證鋸片硬度足夠的條件下，提高韌性值，它區別于在靜載條件下用單純提高硬度來提高耐磨性的方法。②要充分利用微量元素V、Nb、Ti的特性，即這些元素的二次化硬及抗回火軟化能力，這些元素的碳、氮化物的高硬度及彌散分布、對提高耐磨性的重要作用，及這些元素提高鋼淬透性的能力。⑧要提高低、中溫(280～350℃)的抗回火軟化能力。這個溫度范圍是齒尖正常的較長時間的工作條件，因此提高鋸片鋼在該溫度范圍的抗回火軟化能力，對提高鋸片的使用壽命有著極重要作用，這是本專利技術的重點之一。依據上述的對鋸片鋼基本要求及對成分設計的基本要求，本專利技術的化學成分如下(重量百分比)C=0.52～0.60,Si=0.80～1.40,Mn=0.80～1.30,V=0.10～0.16,P≤0.030,S≤0.03，余下為Fe及不可避免雜質。其最佳成分范圍為C=0.55～0.57,Si=1.00～1.20,Mn=0.90～1.10,V=0.12～0.14,P≤0.020,S≤0.02，余下為Fe及不可避免的雜質。本專利技術化學成分設計具體說明如下碳的化學成分保證淬火后的HRC=58～62，與65Mn鋼相比，降低碳可增加鋼的韌性，減少脫碳傾向，同時降低破可減小熱軋及火焰切割后產生開裂傾向。硅的成分設計是本專利的主要專利技術點。因為鋸片是由齒尖及板面組成的，由于工作條件不同，對二部分有不同的性能要求，二者的熱處理工藝也不相同。鋸片在鋸切金屬時，齒尖與鋸切工件之間產生強烈的磨擦而形成高溫狀態。齒尖工作時其溫度范圍為當鋸片冷卻水充足時，齒尖溫度為280～350℃，當鋸片冷卻水不足時，齒尖溫度可達500～700℃。所以齒尖工作時，要經受回火-冷卻-回火-冷卻……快速周期變化。因此防止回火軟化，特別是300℃左右的回火軟化是提高鋸齒對耐磨性的重要環節。本專利針對上述情況，采用以加Si0.80～1.40％為主的合金化方案，其原理及優點如下1、硅對提高鋼低、中溫的抗回火軟化能力較強。元素的抗回火軟化能力由強到弱的排列為V、Si、Cr本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋸切冷金屬用的圓鋸片，其特征是它的化學成分為（重量百分比）：Ｃ＝０．５２～０．６０，Ｓｉ＝０．８０～１．４０，Ｍｎ＝０．８０～１．３０，Ｖ＝０．１０～０．１６，Ｐ≤０．０３０，Ｓ≤０．０３，余下為Ｆｅ及不可避免夾雜物。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋嵐，徐貴仙，楊杰，
申請(專利權)人：鞍山鋼鐵集團公司，
類型：發明
國別省市：21[中國|遼寧]