技术领域
[0001] 本申请涉及钢材制备技术领域，尤其涉及一种锯片钢板及其制备方法。
相关背景技术
[0002] 随着农机行业发展，市场对高性能薄规格热轧中高碳工具钢需求不断增长。近年来，国内以日钢ESP为代表的短流程产线，能够批量稳定的生产薄规格中高碳钢产品，得到了市场的广泛认可，首钢MCCR产线的投产打破了其薄规格中高碳工具钢产品市场的垄断地位，MCCR多模式薄板坯连铸连轧产线与ESP产线区别在于：板坯厚度最厚可达到123mm，连铸机出口和粗轧之间增加了一座80米长度的辊底式隧道炉，具备板坯下线功能，可实现单坯、半无头和全无头多模式轧制，而且大幅拓展产品厚度范围。
[0003] 中高碳工具用钢，热轧主要采用2.0mm以上厚规格产品，常规热轧产线生产锯片钢因为其单坯生产，频繁的穿带轧制，其产品存在板型差，强度波动大、尺寸精度控制稳定性差的问题。
具体实施方式
[0033] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0034] 本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
[0035] 在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a‑b(即a和b),a‑c,b‑c,或a‑b‑c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
[0036] 除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0037] 第一方面，本申请提供了一种锯片钢板的制备方法，请参见图1，所述方法包括：
[0038] S1、对具有设定化学成分的铸坯进行加热，并控制所述加热的终点温度；
[0039] 在一些实施方式中，所述设定化学成分包括：C、Si、Mn、Al、P、S、Mo、Cu、Cr、N以及Fe；其中，以质量分数计，
[0040] C的含量为0.60‑0.70％，Si的含量为0.20‑0.35％，Mn的含量为0.9‑1.2％，Al的含量为0.02‑0.35％，P的含量为≤0.010％，S的含量为≤0.005％，Mo的含量为≤0.10％，Cu的含量为≤0.20％，Cr的含量为≤0.20％，N的含量为≤0.005％。
[0041] 控制C的含量为0.60‑0.70％的积极效果：C是钢中最重要的合金元素，也是最经济地提高强度的元素之一，碳原子有限地固溶于γ‑Fe中，并扩大γ相区，对组织和性能影响极大，对强度和硬度起主要控制作用，在上述数值范围内，它还会与微合金元素形成碳氮化物，在很大范围内调节着钢材的性能。当C的含量过高，将可能导致的不利影响是在板坯冶炼和轧制过程中容易形成带状组织，严重的带状组织对钢板的冷成形性能、疲劳性能造成不利的影响，另外，C含量较高，对材料的焊接性能不利；当C的含量过低，将可能会增加冶炼难度，无法满足钢板厚度和强度的要求。具体地，该C的含量可以为0.60％、0.65％、0.70％等。
[0042] 控制Si的含量为0.20‑0.35％，Mn的含量为0.9‑1.2％的积极效果：Si和Mn是钢的重要强化元素，其强化效应主要来自固溶强化和组织强化，同时Mn和Si又是重要脱氧剂。具体地，该Si的含量可以为0.20％、0.25％、0.30％、0.35％等，该Mn的含量可以为0.9％、1.0％、1.1％、1.2％等。
[0043] 控制Al的含量为0.02‑0.35％的积极效果：Al元素是常用的脱氧剂，用于在炼钢过程中去除钢中氧，避免钢中出现气孔缺陷。但是如果Al添加太多，会导致钢水粘度增大，使得钢水凝固时流动不充分，同时Al含量太高还会导致钢水与钢包之间出现激烈反应，使得钢包寿命缩短。除此之外，Al元素添加太多会使得钢中的氮元素与Al元素形成很多氮化Al颗粒物，消耗了氮元素，使得氮元素在本申请实施例中的钢中无法起到应有作用。具体地，该Al的含量可以为0.02％、0.1％、0.2％、0.25％、0.35％等。
[0044] 控制P的含量为≤0.010％，S的含量为≤0.005％的积极效果：P元素和S元素过高均会对钢材的塑性、韧性及疲劳性能产生不利影响。具体地，该P的含量可以为0.010％、0.008％、0.006％等，该S的含量可以为0.005％、0.004％、0.0045％等，
[0045] 控制Mo的含量为≤0.10％的积极效果：Mo能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，结构钢中适当的加入钼，能提高机械性能，但加入量过多，造成成本增加。具体地，该Mo的含量可以为0.10％、0.09％、0.08％等。
[0046] 控制Cu的含量为≤0.20％的积极效果：可以提高耐腐蚀性能、提高强度和韧性、改善热处理性能和改善加工性能。具体地，该Cu的含量可以为0.20％、0.15％等。
[0047] 控制Cr的含量为≤0.20％的积极效果：Cr是强淬透性元素，在基体中起固溶强化的作用，提高钢的钝化能力；当Cr的含量过高，将可能导致材料焊接性能恶化。具体地，该Cr的含量可以为0.20％、0.15％等。
[0048] 控制N的含量为≤0.005％的积极效果：N是有害元素，它容易与合金元素生成氮化物是非金属夹杂，并降低了合金元素的作用，因而尽量降低N的含量。具体地，该N的含量可以为0.005％、0.004％、0.0045％等。
[0049] 在上述步骤S1中，得到上述铸坯的工艺参数包括：连铸的拉速为3.5‑5.5m/min，所述连铸的板坯厚度为110‑123mm。
[0050] 在本申请实施例中，采取多模式薄板连铸连轧工艺。并在在粗轧和精轧过程中设置两道次除鳞，保证带钢的表面质量。
[0051] 在一些实施方式中，所述加热的终点温度为1140‑1180℃。
[0052] 控制加热的终点温度为1140‑1180℃的积极效果：该温度范围能保证板坯进入轧机的温度，使板坯均匀，减小强度波动。若该温度过高，在一定程度上会将造成能源浪费；若该温度过低，在一定程度上会使得轧制不稳定。具体地，该加热的终点温度可以为1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃等。
[0053] S2、对加热后的所述铸坯进行粗除磷，后进行粗轧，并控制所述粗轧的工艺参数，得到中间坯；
[0054] 在一些实施方式中，所述对加热后的所述铸坯进行粗除磷，后进行粗轧，并控制所述粗轧的工艺参数，得到中间坯，包括：
[0055] 对加热后的所述铸坯进行粗除磷，并控制所述粗除磷的压力，后进行粗轧，并控制所述粗轧的工艺参数，得到中间坯；其中，所述粗除磷的压力为≥30MPa。
[0056] 控制粗除磷的压力为≥30MPa的积极效果：充分清除带钢表面氧化铁皮；当粗除磷的压力过小，可能导致带钢表面有氧化铁皮残留，从而将影响带钢表面质量。具体地，该粗除磷的压力可以为30MPa、31MPa、32MPa、33MPa等。
[0057] 在一些实施方式中，所述粗轧的工艺参数包括：粗轧的入口温度和粗轧的出口温度；其中，
[0058] 所述粗轧的入口温度为≥1000℃，和或所述粗轧的出口温度为930‑980℃。
[0059] 控制粗轧的入口温度为≥1000℃的积极效果：在该温度范围内，能保证板坯进入轧机的温度。当该温度过小，将造成轧制不稳定，进而影响钢板的强度波动。具体地，该粗轧的入口温度可以为1000℃、1050℃、1100℃等。
[0060] 控制粗轧的出口温度为930‑980℃的积极效果：在该温度范围内，能保证板坯稳定轧制，减小强度波动。当该温度过高，可能造成能源浪费；当该温度过小，将造成轧制不稳定。具体地，该粗轧的出口温度可以为930℃、950℃、970℃、980℃等。
[0061] S3、对所述中间坯进行感应加热，后进行精除磷和精轧，并控制所述精轧的工艺参数，得到热轧板；
[0062] 在本申请实施例中，上述精轧为单坯模式轧制、半无头模式轧制和全无头模式轧制中的任意一种。上述精除鳞为单排除磷或双排除磷。当所述精轧为单坯模式轧制时，所述精除鳞为双排除磷；当所述精轧为半无头模式轧制或全无头模式轧制时，所述精轧为单排除磷。
[0063] 通过采用多模式薄板坯连铸连轧的方式，相比传统产线而言，连铸机出口和粗轧之间增加了辊底式隧道炉，隧道炉包括固定段和移动段，具备板坯下线功能，可实现单坯、半无头和全无头多模式轧制，拓展产品厚度范围，因此通过多模式薄板坯连铸连轧的方式可得到性能均匀的热轧带钢。并且，通过在精轧前进行感应加热，使得在粗轧过形成的碳氮化物回溶，精轧阶段再次析出，细化奥氏体晶粒，进而细化铁素体晶粒，提高钢材的强度，使得钢板的强度波动小。
[0064] 需要说明的是，单坯模式轧制、半无头模式轧制和全无头模式轧制分别指：
[0065] 单坯模式轧制：轧机在轧制时不与连铸构成直接连铸连轧，带卷的切分通过卷取前高速飞剪实现；半无头模式轧制：轧机在轧制时不与连铸构成直接连铸连轧,可实现3‑5块板坯的连续轧制；无头模式轧制：轧机与连铸形成连铸连轧，摆剪不进行剪切，轧速与拉速匹配。
[0066] 单排除磷或双排除磷分别指：
[0067] 除鳞机设备配备有前后两排集管，单独使用其中一排集管即为单排除鳞模式，两排均投入使用即为双排除鳞模式。通过精轧的方式来选取精除鳞方式的原因在于：半无头、无头模式生产带钢的温度偏低，考虑除鳞水对温度的影响，保证表面良好的前提下选用单排除鳞模式；单坯模式生产，无温度影响选用双排除鳞模式。
[0068] 在一些实施方式中，所述对所述中间坯进行感应加热，后进行精除磷和精轧，并控制所述精轧的工艺参数，得到热轧板，包括：
[0069] 对所述中间坯进行感应加热，后进行精除磷和精轧，并控制所述精轧的工艺参数，得到热轧板；其中，控制所述精除磷的工艺参数，
[0070] 所述精除磷的工艺参数包括：精除磷的压力和精除磷的喷嘴与板坯的距离，[0071] 所述精除磷的压力为≥30MPa，所述精除磷的喷嘴与板坯的距离为60‑110mm。
[0072] 控制精除磷的压力为≥30MPa的积极效果：充分清除带钢表面氧化铁皮；当粗除磷的压力过小，可能导致带钢表面有氧化铁皮残留，从而将影响带钢表面质量。具体地，该粗除磷的压力可以为30MPa、31MPa、32MPa、33MPa等。
[0073] 控制精除磷的喷嘴与板坯的距离为60‑110mm的积极效果：保证除磷效果。当该距离过大，将可能导致除鳞喷嘴的效果不好，存在过除鳞区域；当该距离过小，将可能导致除鳞喷嘴效果不好，存在未除鳞区域。具体地，该精除磷的喷嘴与板坯的距离可以为60mm、80mm、100mm、110mm等。
[0074] 在一些实施方式中，所述精轧的工艺参数包括：精轧的累计变形量和精轧的终轧温度；其中，
[0075] 所述精轧的累计变形量为70‑80％，所述精轧的终轧温度为830‑880℃。
[0076] 控制精轧的累计变形量为70‑80％的积极效果：细化晶粒组织，力学性能均匀，减小强度波动，提高产品的强度和韧性。当精轧的累计变形量过高，将导致产品的强度偏高；当当精轧的累计变形量过低，将可能导致产品的强度不足。具体地，该精轧的累计变形量可以为70％、75％、80％等。
[0077] 控制精轧的终轧温度为830‑880℃的积极效果：保证产品的最终组织均匀，使得力学性能均匀，减小强度波动。当精轧的终轧温度过大，将可能导致轧制不稳定；当精轧的终轧温度过小，将可能导致精轧在两相区轧制，得到的微观组织不均匀，强度波动大。具体地，该精轧的终轧温度可以为830℃、850℃、870℃、880℃等。
[0078] S4、对所述热轧板进行层流冷却，后进行卷取，并控制所述卷取的温度，得到锯片钢板。
[0079] 在一些实施方式中，所述卷取的温度为600‑660℃。
[0080] 控制卷取的温度为600‑660℃的积极效果：保证产品的最终组织均一。当卷取的温度过大，将得到不同组织，影响最终成品性能，当卷取的温度过小，将得到不同组织，影响最终成品性能。
[0081] 在一些实施方式中，所述层流冷却的冷却速度为≥35℃。
[0082] 控制层流冷却的冷却速度为≥35℃的积极效果：获取理想的金相组织和力学性能。当冷却速度过大，将得到不同组织，将影响最终成品性能，当冷却速度过小，将得到不同组织，影响最终成品性能。具体地，该层流冷却的冷却速度可以为35℃、36℃、37℃、38℃等。
[0083] 总工艺流程：高拉速连铸→除鳞→辊底式隧道均热→立辊调宽→粗轧高压水除鳞→3架粗轧→转鼓切头剪→感应加热→精轧除鳞→5架精轧机→层冷→高速飞剪→地下卷取→打捆机→称重→喷号→入库。
[0084] 第二方面，本申请提供了一种锯片钢板，所述锯片钢板由第一方面任一项实施例所述的方法制备得到。
[0085] 本申请实施例制备得到的锯片钢板，以体积百分比计，其金相组织包括：铁素体：5‑10％，珠光体：90％‑95％，可参见图2。
[0086] 珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较好，当珠光体的体积百分比过高时，将导致材料强度及硬度偏高；当珠光体的体积百分比过低时，将导致材料强度硬度不足。铁素体具有良好的塑性和韧性，当铁素体的体积百分比过高时，将导致材料的强度和硬度偏低，当铁素体的体积百分比过低时，将导致材料的塑性和韧性不足。
[0087] 该锯片钢板是基于上述锯片钢板的制备方法来实现，该锯片钢板的制备方法的具体步骤可参照上述实施例，由于该锯片钢板采用了上述实施例的部分或全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0088] 下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
[0089] 本申请实施例提供了一种锯片钢板的制备方法，所述方法包括：
[0090] S11、对具有设定化学成分的铸坯进行加热，并控制所述加热的终点温度；
[0091] S21、对加热后的所述铸坯进行粗除磷，后进行粗轧，并控制所述粗轧的工艺参数，得到中间坯；
[0092] S31、对所述中间坯进行感应加热，后进行精除磷和精轧，并控制所述精轧的工艺参数，得到热轧板；其中，精轧为全无头模式轧制；精除鳞为单排除磷；
[0093] S41、对所述热轧板进行层流冷却，后进行卷取，并控制所述卷取的温度，得到锯片钢板。具体的工艺参数请参见表1‑表2。
[0094] 表1锯片钢板的化学成分(wt％)，其余为Fe以及不可避免的杂质
[0095]
[0096]
[0097] 表2锯片钢板的制备工艺参数
[0098]
[0099] 对比例3
[0100] 与实施例1的区别仅在于：采用常规的连铸和轧制工艺替换多模式薄板连铸连轧。常规的连铸及轧制工艺，主要采用单独的连铸机进行铸坯，下线后冷却后进行加热轧制的过程；而多模式多模式薄板连铸连轧工艺连铸机与轧制刚性连接采用直接轧制工艺，无铸坯下线工序。
[0101] 对实施例1‑5和对比例1‑3提供的薄规格锯片钢板进行性能检测，具体结果见表3。
[0102] 处理方法：
[0103] 屈服强度：按照GB/T 228.1‑2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法；
[0104] 抗拉强度：按照GB/T 228.1‑2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法；
[0105] 延伸率：按照GB/T 228.1‑2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法；
[0106] 横向冷弯：按照GB/T 228.1‑2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法。
[0107] 表3锯片钢板的力学性能测试结果及其金相组织
[0108]
[0109] 在上述表3中，屈服强度是指钢材发生屈服现象时的屈服极限，也就是抵抗微量塑性变形的应力，当屈服强度越高，说明钢材发生屈服现象的屈服极限越大；抗拉强度是指钢材在拉断前承受最大应力值，抗拉强度越大，说明细丝的最大应力值越高；延伸率是指钢材拉伸断裂后标距段的总变形ΔL与原标距长度L之比的百分数，延伸率越高，说明钢材的抗拉伸能力越强；横向冷弯是指钢材在常温下能承受的弯曲程度，横向冷弯越大，说明钢材能够承受的弯曲程度越大。
[0110] 从表1‑表3对比分析，可得知：
[0111] 本申请实施例提供的薄规格锯片用钢，通过采用含C、Si、Mn和P的成分体系，依靠C、Mn的固溶强化提高钢材的力学性能，结合轧制工艺的改进，得到的钢屈服强度＞540Mpa、抗拉强度为＞620Mpa、延伸率＞18％，横向冷弯D＝2a、180°合格，钢板厚度可达1.5‑3.0mm。相比钢板厚度相同的实施例而言，对比例1‑3钢的屈服强度、抗拉强度和延伸率均达不到实施例效果。此外，通过本申请实施例提供的图3锯片钢板的表面图片，测试浪高为＜3mm，表明该钢板的板形平整度较好。
[0112] 为了验证钢板性能均匀性与稳定性，对钢板的头部、尾部及中部进行取样，检测材料的头部、尾部及中部强度波动情况。具体地，请参见表4‑表11。
[0113] 表4实施例1的锯片钢板的强度波动结果
[0114]
[0115] 表5实施例2的锯片钢板的强度波动结果
[0116]
[0117] 表6实施例3的锯片钢板的强度波动结果
[0118]
[0119] 表7实施例4的锯片钢板的强度波动结果
[0120]
[0121] 表8实施例5的锯片钢板的强度波动结果
[0122]
[0123] 表9对比例1的锯片钢板的强度波动结果
[0124]
[0125] 表10对比例2的锯片钢板的强度波动结果
[0126]
[0127]
[0128] 表11对比例3的锯片钢板的强度波动结果
[0129]
[0130] 从表4‑表11对比分析，可得知：
[0131] 本申请实施例1‑5提供的薄规格锯片用钢，通过采用含C、Si、Mn和P的成分体系，依靠C、Mn的固溶强化提高钢材的力学性能，结合连铸连铸温度的轧制工艺，得到的钢屈服强度＞540Mpa、抗拉强度为＞620Mpa的材料，且材料头中尾性能均匀，屈服强度及抗拉强度波动＜15Mpa。相比钢板厚度相同的实施例而言，对比例1‑3钢的屈服强度、抗拉强度均匀性达不到实施例效果。
[0132] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
