金剛石鋸片基體用鋼50Mn2V的研制開發

吾塔，張愛梅，陳勇，趙亮，張建新，吳軍，李立民，郭慶華

（1.寶鋼集團八鋼公司制造管理部；2.新疆八一鋼鐵股份有限公司）

1 前言

刀模鋸片廣泛應用于金屬及石材加工、建筑行業、道路維護等國民經濟各個領域。利用刀模鋸片進行切削加工是現代制造業應用最廣泛的加工技術之一。據統計，國外切削加工在整個制造加工中所占比例約為80%～85%，而在國內這一比例則高達90%。刀模鋸片分為冶金鋸片和石材鋸片。近年來，隨著經濟的迅速發展，加工石材用的金剛石基體用鋼需求量迅速上升。八鋼公司根據用戶需求，參照寶鋼企業標準，通過多次工業試驗與應用，成功開發了厚度為3.0～8.0mm的50Mn2V金剛石鋸片基體用鋼。

2 鋼的成分設計及性能要求

（1）采用碳、錳和加入釩微合金化元素強化的成分設計方案，見表1。鋼中碳元素含量低于傳統的50Mn2V，碳元素的控制范圍窄，保證了鋼材各項性能的穩定性。提高了軋制時板型控制，同時添加一定量的鉻，提高了材質淬透性、淬硬性。

表1 50Mn2V化學成分要求 %

（2）性能要求。熱軋帶鋼的硬度控制在20～30HRC。熱處理工藝，淬火溫度800～830℃，淬火后油冷，回火溫度420～450℃，回火后空冷，回火硬度控制在37～45HRC。

（3）全脫碳層要求如表2所示。

表2 全脫碳層(鐵素體)深度

3 50Mn2V的生產工藝及過程控制

3.1 生產工藝路線

主要裝備：公稱容量為120t頂底復吹轉爐3座；120tLF鋼包精煉爐2座；雙工位RH-OB真空循環脫氣爐1臺；1600mm板坯連鑄機3臺。連鑄板坯厚度分別為220mm和250 mm,板坯寬度750～1600mm；1750mm半連軋生產線1條，軋制帶鋼厚度為2.0～16.0mm。這些裝備為開發50Mn2V金剛石基體用鋼提供了保證。生產50Mn2V的工藝流程如圖1。

圖1 50Mn2V的生產工藝流程

3.2 冶煉、連鑄的關鍵點控制

鐵水預脫硫處理工序保證出站鐵水中的[S]≤0.002%，扒干凈鐵水脫硫頂渣以防止回流；轉爐冶煉要求留碳操作，出鋼根據終點碳含量添加增碳劑。LF精煉采用復合脫氧方式脫氧合金化，保證鋼水中[Al]≥0.020%；采用鋼包底吹氬攪拌；白渣保持時間大于15min，軟攪拌時間8min以上，深脫硫，熔煉成品硫小于0.005%，非金屬夾雜物充分上浮去除。

轉爐控制拉碳再吹次數，提高并穩定出鋼溫度，加強轉爐出鋼口維護和擋渣出鋼；LF采取埋弧操作和減少送電時間，減少鋼水增氮，可以使鋼水中的[N]<0.005%、[H]<0.0003%。連鑄中包鋼水過熱度控制在30℃以內，嚴格全過程保護澆鑄，保證拉速穩定在1.0～1.2m/min。

3.3 成分控制

50Mn2V鋼中[C]控制在0.50%～0.53%，[Si]控制在0.23%～0.26%,[Mn]控制在1.16%～1.51%,[V]含量控制在0.12%～0.14%，[Cr]含量控制在0.21%～0.23%。

熔煉成品成分控制精確，高精度的控制不但保證了鋼材性能的穩定性，節約了合金使用量，降低了鋼材成本。由于是高碳鋼，鋼水的氧含量低。因此，成品鋁含量控制在0.14%～0.20%較低范圍，鋼中[P]≤0.020%，[S]≤0.005%，熔煉的鋼水成品成分實績見直方圖的圖2。成分精確控制為軋制鋼材的性能穩定性提供了良好的條件。

3.4 軋制過程控制

為保證鋼帶的脫碳層，軋制時板坯加熱溫度不易太高，板坯加熱溫度控制在1200±30℃。設定中間坯厚度為40mm(控制實績為38mm～45mm)。為保證鋼板的表面硬度，設定精軋終軋溫度910±20℃，卷取溫度740±20℃，層流水全關閉。軋后鋼卷堆放保溫緩冷，實際控制狀況良好。

3.5 鋼水純凈度控制

鋼中的夾雜物（特別是顆粒尺寸大于30μm的夾雜物）嚴重影響鋼的韌性。50Mn2V鋼生產中，首先保證充分脫磷的前提下，轉爐出鋼碳含量不能低于0.2%，防止鋼水過氧化，以降低脫氧鋁的使用量，減少Al2O3夾雜的來源；二是LF精煉在保證充分還原渣精煉的前提下，鋼包軟吹氬攪拌時間大于8min；三是連鑄做好保護澆鑄，鋁損小于0.003%。

4 鋼材組織和性能實績

4.1 金相組織及夾雜

軋制過程中充分發揮1750mm熱連軋機組的設備優勢，板坯通過控制軋制和控制冷卻，生產的50Mn2V鋸片鋼組織均勻，組織為鐵素體+珠光體，鋼材在500倍下的組織見圖3的照片a1和a2，非金屬夾雜物檢驗結果見圖3的照片b1和b2。鋼材分析顯示，非金屬夾雜A、B、D三類的粗系、細系夾雜物都不大于1級。

圖3 金相組織和夾雜照片

4.2 鋼材的性能

檢測50Mn2V鋸片鋼卷的性能(檢測力學性能取樣方向為橫向)。熱軋態屈服強度610～750MPa，抗拉強度930～1030 MPa，斷后延伸率15%～22%，斷面硬度20～28HRC；回火態屈服強度1370～1395MPa，抗拉強度1410～1450 MPa，斷后延伸率11.5%～17.0%，斷面硬度為38～45HRC；單面全脫碳層深度絕對值0.06～0.07mm。

5 結束語

（1）通過對50Mn2V鋸片鋼成功開發，形成了一套適應八鋼設備特點的中、高碳合金鋼的轉爐冶煉、LF精煉的深脫硫去夾雜、板坯連鑄及板坯下線保溫緩冷的工藝控制技術。

（2）開發的50Mn2V鋸片鋼鋼質純凈，性能穩定。熱軋鋼帶的硬度值控制在20～28HRC，單面全脫碳層深度絕對值0.06～0.07mm,完全滿足用戶協議要求，用戶應用良好。