工具钢及其制备方法与流程

本申请涉及钢材制备，尤其涉及一种工具钢及其制备方法。

背景技术：

1、工具钢中的碳含量一般在0.7%以上，热处理后具有良好的强度、硬度、耐磨性及一定的韧性，可用于制造各种切削刀具、测量工具、精密五金工具和成形工具，钢带厚度越薄（最薄达到0.05mm），尺寸精度越高，市场价格越高。因此，薄规格工具钢具有良好的效益前景。目前工具钢热轧钢带的生产以窄带或传统热连轧生产为主，其中窄带尺寸精度差，化学成分和性能波动较大，不能用于高端材料，而传统热连轧卷脱碳较严重，且产品厚度较厚，一般为2.0mm以上，下游用户在制造过程中需要进行多道次的退火及冷轧，工序繁琐、制造成本高、能源消耗高。

2、有鉴于此，有必要设计一种工具钢及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种工具钢及其制备方法，以解决目前工具钢不能满足下游同时对薄度和强度的需求，以及目前制备工具钢工序复杂等问题。

2、第一方面，本申请提供了一种工具钢，按质量百分比计，所述工具钢的化学成分包含：c：0.7%-0.8%，si：0.2%-0.5%，mn：0.8%-1.0%，p≤0.015%，s≤0.0008%，al≤0.05%，cr≤0.6%，其余为铁及不可避免的杂质。

3、在一些实施例中，所述工具钢的屈服强度为410mpa-470mpa，所述工具钢的抗拉强度为710mpa-760mpa，所述工具钢的延伸率为19%-30%，所述工具钢的硬度为180hv-230hv。

4、在一些实施例中，所述工具钢的显微组织包括：铁素体、珠光体；

5、按面积份数计，在所述工具钢中，所述铁素体的面积≤5%，所述珠光体的面积＞90%。

6、在一些实施例中，所述工具钢的带状组织≤2.0级；所述工具钢的晶间氧化层厚度＜5μm。

7、第二方面，本申请提供了一种上述工具钢的制备方法，包括以下步骤：

8、提供铁水，对所述铁水进行脱硫处理，得到低硫铁水；

9、对所述低硫铁水依次进行冶炼处理﹑双联精炼处理，得到钢水；

10、对所述钢水进行连铸连轧处理、卷取处理，得到热轧卷；

11、对所述热轧卷进行平整处理，得到平整热轧卷；

12、对所述平整热轧卷进行酸洗处理，得到酸洗卷；

13、对所述酸洗卷进行球化退火处理，得到工具钢；

14、其中，所述双联精炼处理包括：lf精炼、vd精炼；

15、所述工具钢的厚度为2.2mm-3.0mm。

16、在一些实施例中，所述脱硫处理包括：机械搅拌式铁水脱硫法；和/或，

17、所述脱硫处理使所述低硫铁水中的s含量≤0.002%；和/或，

18、所述冶炼处理的出炉温度为1600℃-1640℃。

19、在一些实施例中，所述lf精炼的精炼时间为50min-60min；所述lf精炼的气氛为还原性气氛；和/或，

20、所述vd精炼的精炼时间为29min-31min；所述vd精炼的软吹时间为15min。

21、在一些实施例中，所述连铸连轧处理包括对所述钢水进行连铸处理、粗轧处理、精轧处理；

22、所述连铸处理的拉速为3.8m/min-4.2m/min；所述连铸处理时，在隧道炉内的空气过剩系数为0.9-1.0；所述连铸处理时，在隧道炉内的出炉温度为1140℃-1180℃；

23、所述精轧处理的入口温度为990℃-1010℃；所述精轧处理的出口温度为840℃-880℃。

24、在一些实施例中，所述卷取处理的卷取温度为600℃-630℃；和/或，

25、所述热轧卷的厚度为2.23mm-3.03mm；和/或，

26、所述平整处理的轧制力为500t-550t；所述卷取处理的开卷张力为120kn-150kn；所述卷取处理的卷取张力为200kn-250kn。

27、在一些实施例中，所述球化退火处理的保温温度为710℃-730℃；和/或，

28、所述球化退火处理的保温时间为18h-28h；和/或，

29、所述球化退火处理的冷却过程为：对经过保温的所述酸洗卷依次进行第一冷却、第二冷却、第三冷却；

30、所述第一冷却满足如下条件：将经过保温的所述酸洗卷自然冷却至540℃~570℃；

31、所述第二冷却满足如下条件：将经过所述第一冷却的所述酸洗卷采用风冷方式冷却至320℃~370℃；

32、所述第三冷却满足如下条件：将经过所述第二冷却的所述酸洗卷采用水冷方式冷却到70℃~90℃。

33、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

34、1、本申请实施例提供的工具钢，其成分包括：c：0.7%-0.8%，si：0.2%-0.5%，mn：0.8%-1.0%，p≤0.015%，s≤0.0008%，al≤0.05%，cr≤0.6%，，其余为铁及不可避免的杂质，使得制备的工具钢能具备较高的屈服强度和抗拉强度。

35、2、本申请实施例还提供了上述工具钢的制备方法，通过对铁水进行冶炼、双联精炼、连铸连轧、卷取、酸洗、球化退火等处理，得到厚度为2.2mm~3.0mm的工具钢；其中，双联精炼处理包括lf精炼、vd精炼，如此可以提高钢水纯净度﹑精确控制成分与温度；且采用的在线连铸连轧可以保证钢卷通卷厚度控制和性能稳定；如此协同处理保证工具钢的屈服强度为410mpa-470mpa，抗拉强度为710mpa-760mpa，延伸率为19%-30%，硬度为180hv-220hv，工具钢的晶间氧化层厚度＜5μm；从而解决目前对工具钢厚度和强度的需求。其中，采用双联精炼处理是进一步提高钢水纯净度，最终获得高品质钢；采用在线连铸连轧处理替代传统热连轧生产，可以完成从板坯到钢卷不间断一贯生产，使工艺时长大幅缩短，且减少离线板坯再加热导致的能耗。

1.一种工具钢，其特征在于，按质量百分比计，所述工具钢的化学成分包含：c：0.7%-0.8%，si：0.2%-0.5%，mn：0.8%-1.0%，p≤0.015%，s≤0.0008%，al≤0.05%，cr≤0.6%，其余为铁及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的工具钢，其特征在于，所述工具钢的屈服强度为410mpa-470mpa，所述工具钢的抗拉强度为710mpa-760mpa，所述工具钢的延伸率为19%-30%，所述工具钢的硬度为180hv-230hv。

3.根据权利要求2所述的工具钢，其特征在于，所述工具钢的显微组织包括：铁素体、珠光体；

4.根据权利要求3所述的工具钢，其特征在于，所述工具钢的带状组织≤2.0级；所述工具钢的晶间氧化层厚度＜5μm。

5.一种如权利要求1至4任意一项所述的工具钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的工具钢的制备方法，其特征在于，所述脱硫处理包括：机械搅拌式铁水脱硫法；和/或，

7.根据权利要求5所述的工具钢的制备方法，其特征在于，所述lf精炼的精炼时间为50min-60min；所述lf精炼的气氛为还原性气氛；和/或，

8.根据权利要求7所述的工具钢的制备方法，其特征在于，所述连铸连轧处理包括对所述钢水进行连铸处理、粗轧处理、精轧处理；

9.根据权利要求5所述的工具钢的制备方法，其特征在于，所述卷取处理的卷取温度为600℃-630℃；和/或，

10.根据权利要求9所述的工具钢的制备方法，其特征在于，所述球化退火处理的保温温度为710℃-730℃；和/或，