金刚石锯片基体用钢50Mn2V的研制开发

吾塔，张爱梅，陈勇，赵亮，张建新，吴军，李立民，郭庆华

（1.宝钢集团八钢公司制造管理部；2.新疆八一钢铁股份有限公司）

1 前言

刀模锯片广泛应用于金属及石材加工、建筑行业、道路维护等国民经济各个领域。利用刀模锯片进行切削加工是现代制造业应用最广泛的加工技术之一。据统计，国外切削加工在整个制造加工中所占比例约为80%～85%，而在国内这一比例则高达90%。刀模锯片分为冶金锯片和石材锯片。近年来，随着经济的迅速发展，加工石材用的金刚石基体用钢需求量迅速上升。八钢公司根据用户需求，参照宝钢企业标准，通过多次工业试验与应用，成功开发了厚度为3.0～8.0mm的50Mn2V金刚石锯片基体用钢。

2 钢的成分设计及性能要求

（1）采用碳、锰和加入钒微合金化元素强化的成分设计方案，见表1。钢中碳元素含量低于传统的50Mn2V，碳元素的控制范围窄，保证了钢材各项性能的稳定性。提高了轧制时板型控制，同时添加一定量的铬，提高了材质淬透性、淬硬性。

表1 50Mn2V化学成分要求 %

（2）性能要求。热轧带钢的硬度控制在20～30HRC。热处理工艺，淬火温度800～830℃，淬火后油冷，回火温度420～450℃，回火后空冷，回火硬度控制在37～45HRC。

（3）全脱碳层要求如表2所示。

表2 全脱碳层(铁素体)深度

3 50Mn2V的生产工艺及过程控制

3.1 生产工艺路线

主要装备：公称容量为120t顶底复吹转炉3座；120tLF钢包精炼炉2座；双工位RH-OB真空循环脱气炉1台；1600mm板坯连铸机3台。连铸板坯厚度分别为220mm和250 mm,板坯宽度750～1600mm；1750mm半连轧生产线1条，轧制带钢厚度为2.0～16.0mm。这些装备为开发50Mn2V金刚石基体用钢提供了保证。生产50Mn2V的工艺流程如图1。

图1 50Mn2V的生产工艺流程

3.2 冶炼、连铸的关键点控制

铁水预脱硫处理工序保证出站铁水中的[S]≤0.002%，扒干净铁水脱硫顶渣以防止回流；转炉冶炼要求留碳操作，出钢根据终点碳含量添加增碳剂。LF精炼采用复合脱氧方式脱氧合金化，保证钢水中[Al]≥0.020%；采用钢包底吹氩搅拌；白渣保持时间大于15min，软搅拌时间8min以上，深脱硫，熔炼成品硫小于0.005%，非金属夹杂物充分上浮去除。

转炉控制拉碳再吹次数，提高并稳定出钢温度，加强转炉出钢口维护和挡渣出钢；LF采取埋弧操作和减少送电时间，减少钢水增氮，可以使钢水中的[N]<0.005%、[H]<0.0003%。连铸中包钢水过热度控制在30℃以内，严格全过程保护浇铸，保证拉速稳定在1.0～1.2m/min。

3.3 成分控制

50Mn2V钢中[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%。

熔炼成品成分控制精确，高精度的控制不但保证了钢材性能的稳定性，节约了合金使用量，降低了钢材成本。由于是高碳钢，钢水的氧含量低。因此，成品铝含量控制在0.14%～0.20%较低范围，钢中[P]≤0.020%，[S]≤0.005%，熔炼的钢水成品成分实绩见直方图的图2。成分精确控制为轧制钢材的性能稳定性提供了良好的条件。

3.4 轧制过程控制

为保证钢带的脱碳层，轧制时板坯加热温度不易太高，板坯加热温度控制在1200±30℃。设定中间坯厚度为40mm(控制实绩为38mm～45mm)。为保证钢板的表面硬度，设定精轧终轧温度910±20℃，卷取温度740±20℃，层流水全关闭。轧后钢卷堆放保温缓冷，实际控制状况良好。

3.5 钢水纯净度控制

钢中的夹杂物（特别是颗粒尺寸大于30μm的夹杂物）严重影响钢的韧性。50Mn2V钢生产中，首先保证充分脱磷的前提下，转炉出钢碳含量不能低于0.2%，防止钢水过氧化，以降低脱氧铝的使用量，减少Al2O3夹杂的来源；二是LF精炼在保证充分还原渣精炼的前提下，钢包软吹氩搅拌时间大于8min；三是连铸做好保护浇铸，铝损小于0.003%。

4 钢材组织和性能实绩

4.1 金相组织及夹杂

轧制过程中充分发挥1750mm热连轧机组的设备优势，板坯通过控制轧制和控制冷却，生产的50Mn2V锯片钢组织均匀，组织为铁素体+珠光体，钢材在500倍下的组织见图3的照片a1和a2，非金属夹杂物检验结果见图3的照片b1和b2。钢材分析显示，非金属夹杂A、B、D三类的粗系、细系夹杂物都不大于1级。

图3 金相组织和夹杂照片

4.2 钢材的性能

检测50Mn2V锯片钢卷的性能(检测力学性能取样方向为横向)。热轧态屈服强度610～750MPa，抗拉强度930～1030 MPa，断后延伸率15%～22%，断面硬度20～28HRC；回火态屈服强度1370～1395MPa，抗拉强度1410～1450 MPa，断后延伸率11.5%～17.0%，断面硬度为38～45HRC；单面全脱碳层深度绝对值0.06～0.07mm。

5 结束语

（1）通过对50Mn2V锯片钢成功开发，形成了一套适应八钢设备特点的中、高碳合金钢的转炉冶炼、LF精炼的深脱硫去夹杂、板坯连铸及板坯下线保温缓冷的工艺控制技术。

（2）开发的50Mn2V锯片钢钢质纯净，性能稳定。热轧钢带的硬度值控制在20～28HRC，单面全脱碳层深度绝对值0.06～0.07mm,完全满足用户协议要求，用户应用良好。