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CN116037873B - 一种m2高速钢及其制备方法 - Google Patents

一种m2高速钢及其制备方法

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Abstract

本发明涉及高速钢的连铸连轧技术领域，具体涉及一种M2高速钢及其制备方法。本发明提供了M2高速钢的制备方法，包括以下步骤：提供钢液；所述钢液的化学组成和M2高速钢的化学组成相同；将所述钢液进行弧形连铸，得到连铸坯；将所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到所述M2高速钢。本发明制备的M2高速钢的中心疏松级别可以达到传统工艺(模铸)生产水平，并且无缩孔、无裂纹、无网状碳化物存在，碳化物尺寸更细小。

Description

一种M2高速钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及高速钢的连铸连轧技术领域，具体涉及一种M2高速钢及其制备方法。
背景技术
高速钢具有良好的机加工性能和综合性能，它在工具材料领域中具有广泛的应用，近年来随着技术的不断发展及国际需求的不断增多，促使高速钢进入全面综合的发展。
目前，国内M2高速钢的制备方法为：将合金原料经冶炼，所得钢液采用模铸工艺生产得到M2高速钢，然而，上述制备方法制备得到的M2高速钢的成品质量较差，例如存在成品中存在细小的裂纹和M2高速钢中的晶内碳化物的尺寸大等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种M2高速钢及其制备方法，本发明提供的M2高速钢的制备方法，制备得到的M2高速钢成品质量较好，成品中无裂纹，碳化物的尺寸更细小。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种M2高速钢的制备方法，包括以下步骤：
按照所述M2高速钢的组成提供钢液；
所述钢液进行弧形连铸，得到连铸坯；
将所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到所述M2高速钢。
优选地，所述弧形连铸包括依次进行钢液中转、制冷成型和拉矫。
优选地，所述钢液中转时，钢液的出钢温度为1500～1600℃；
所述制冷成型包括依次进行的冷却水冷却和二冷区冷却；所述冷却水的进出水温差为6～8℃；二冷区的比水量为6～8L/kg；
所述拉矫的速度为0.80～1.40m/min。
优选地，所述第一退火的温度为860～880℃，保温时间为4～8h。
优选地，所述连轧包括依次进行的粗轧和精轧。
优选地，所述粗轧的初始轧制温度为1090～1110℃；终轧温度为970～990℃；
所述精轧的终轧温度为890～910℃。
优选地，所述连轧时，单道次变形量为10％～15％。
优选地，第二退火的温度为860～880℃，保温时间为1～4h。
优选地，所述钢液的获取，包括以下步骤：
将对应所述M2高速钢化学元素组成的合金原料进行冶炼，得到钢液。
本发明还提供了上述所述的制备方法制备得到的M2高速钢，所述M2高速钢中碳化物尺寸为5～15μm。
本发明提供了M2高速钢的制备方法，包括以下步骤：提供钢液；所述钢液的化学组成和M2高速钢的化学组成相同；所述钢液进行弧形连铸，得到连铸坯；将所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到所述M2高速钢。本发明的制备方法能够有效提高M2高速钢的质量(无裂纹，且碳化物的尺寸更细小)。
实施例的数据表明：本发明制备的M2高速钢的中心疏松级别可以达到传统工艺(模铸)生产水平，并且无缩孔、无裂纹、无网状碳化物存在，碳化物尺寸更细小。
附图说明
图1为实施例1制备的M2高速钢棒线材的碳化物OM图；
图2为实施例1制备的M2高速钢棒线材的碳化物SEM图；
图3为对比例1制备的M2高速钢棒线材的碳化物OM图；
图4为对比例2制备的M2高速钢棒线材的碳化物SEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种M2高速钢的制备方法，包括以下步骤：
按照所述M2高速钢的组成提供钢液；
将所述钢液进行弧形连铸，得到连铸坯；
将所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到所述M2高速钢。
在本发明中，以质量百分比计，所述M2高速钢的化学组成优选包括：
C0.80～0.90％；Si0.15～0.40％；Mn0.20～0.45％；Cr3.80～4.40％；
W5.50～6.75％；Mo4.50～5.50％；V1.75～2.20％；Nb0.01～0.03％；
余量Fe和不可避免的杂质。
本发明将冶炼后的钢液进行弧形连铸，得到连铸坯；所述钢液的组成为上述所述的M2高速钢的成分组成。
在本发明中，所述钢液的获取，优选包括以下步骤：
将对应所述M2高速钢化学元素组成的合金原料进行冶炼，得到钢液。
在本发明中，所述冶炼优选包括依次进行的初炼和炉外精炼。
在本发明中，所述合金原料的形态优选为粉体或块体。在本发明中，所述合金原料的纯度优选为大于等于99wt.％，更优选大于等于99.9wt.％。在本发明中，所述合金原料优选包括石墨电极、硅铁、纯猛、纯铬、纯钨、纯钼、纯钒、纯铌和纯铁。
在本发明中，所述炉外精炼的同时优选还包括真空脱气。在本发明中，对所述真空脱气的操作不作具体限定，采用本领域技术人员熟知的操作即可。
得到钢液后，本发明将所述钢液进行弧形连铸，得到连铸坯。
在本发明中，所述弧形连铸包括依次进行钢液中转、制冷成型和拉矫，得到连铸坯。
在本发明中，所述钢液中转时，钢液的出钢温度优选为1500～1600℃，更优选为1550℃。在本发明中，所述钢液中转优选在连铸中包中进行。在本发明中，所述钢液中转前，优选包括将连铸中包进行预热，所述预热的温度优选为1485℃～1495℃，更优选为1490℃。在本发明中，所述钢液中转优选在中包覆盖剂的条件下进行。
在本发明中，所述制冷成型包括依次进行的冷却水冷却和二冷区冷却；所述冷却水的进出水温差优选为6～8℃，更优选为7℃；二冷区的比水量优选为6～8L/kg，更优选为7L/kg。在本发明中，所述拉矫的速度优选为0.80～1.40m/min，更优选为1.0～1.2m/min。在本发明中，所述制冷成型优选在结晶器中进行，所述制冷成型优选在结晶器保护渣的条件下进行。
在本发明中，所述拉矫优选在拉矫机和结晶振动器的作用下进行。在本发明中，所述拉矫时，结晶振动器的振动频率优选为90～100Hz，更优选为95Hz；振幅优选为2mm。在本发明中，所述拉矫的速度优选为0.80～1.40m/min，更优选为1.00～1.20m/min。
在本发明中，拉矫后，优选还包括定尺切断。在本发明实施例中，定尺切断后的连铸坯的尺寸优选为180mm×180mm。
得到连铸坯后，本发明将所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到所述M2高速钢。
在本发明中，所述第一退火的温度优选为860～880℃，更优选为860℃，保温时间优选为4～8h，更优选为6h。在本发明中，所述第一退火优选在保护气体下进行，所述保护气体优选包括氮气。
在本发明中，所述第一退火后，优选还包括进行冷却。在本发明中，所述冷却的目标温度优选＜400℃，更优选为200～350℃。在本发明中，所述冷却优选为随炉冷却。
在本发明中，所述连轧包括依次进行的粗轧和精轧。在本发明中，所述粗轧的初始轧制温度优选为1090～1110℃，更优选为1100℃；终轧温度为970～990℃。在本发明中，所述精轧的初始轧制温度为950～970℃；终轧温度为890～910℃。在本发明中，所述连轧时，单道次变形量优选为10％～15％，更优选为12～14％。
在本发明中，所述第二退火的温度优选为860～880℃，更优选为860℃，保温时间优选为1～4h，更优选为2h。在本发明中，所述第二退火优选在保护气体下进行，所述保护气体优选包括氮气。
在本发明中，所述第二退火后，优选还包括进行冷却。在本发明中，所述冷却的目标温度优选为200℃。在本发明中，所述冷却优选为随炉冷却。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按质量百分比，M2高速钢棒线材的组成为：C＝0.89％，Si＝0.30％，Mn＝0.30％，Cr＝4.05％，W＝5.95％，Mo＝4.93％，V＝1.97％，Nb＝0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质。
将合金原料置于电弧炉初炼后，在进行炉外精炼，炉外精炼的同时真空脱气，得到钢液。
对连铸中包进行烘烤5h，连铸中包的温度达到1490℃后，将所述钢液转入连铸中包，并向钢液中加入中包覆盖剂，然后将所述连铸中包内钢液通过浸入式水口流入连铸结晶器，结晶器进出水温差为7℃，水流量为95t/h，二冷水采用自动控制方式，比水量为7L/kg，并加入结晶器保护渣控制，结晶后，采用R9m弧形连铸机以1.15～1.20m/min的速度连续拉矫出尺寸为180mm×180mm的连铸方坯，同时开启结晶器振动振幅为2mm，振动频率为95Hz。
将所述经定尺切断的连铸方坯直接热送至退火炉中进行退火工艺处理，退火温度为860℃，保温时间为6h后随炉冷却，冷却至400℃以下出炉。然后，将连铸方坯送入连轧机，开轧温度为1100℃，粗轧终轧温度为980℃，精轧终轧温度为900℃，单道次变形量为10％，轧制至成品尺寸为的钢棒线材。将连轧后的M2钢棒线材直接热送至罩式保护气氛退火炉中进行退火工艺处理，退火温度为860℃，保温2h后进行随炉冷却，冷却至200℃出炉。
对比例1
按质量百分比，M2高速钢棒线材的组成为：C＝0.86％，Si＝0.30％，Mn＝0.30％，Cr＝4.20％，W＝6.05％，Mo＝4.95％，V＝2.00％，余量为Fe和不可避免的杂质。
采用电弧炉→炉外精炼→真空脱气→模铸→退火→热轧→退火工艺路线制备M2高速钢。
图1为实施例1制备的M2高速钢棒线材的碳化物OM图；图2为实施例1制备的M2高速钢棒线材的碳化物SEM图；图3为对比例1制备的M2高速钢棒线材的碳化物OM图；图4为对比例2制备的M2高速钢棒线材的碳化物SEM图，从图1～4可知：本发明制备的M2高速钢的碳化物尺寸更加细小。
测试例
本发明对实施例1和对比例1制备得到的M2高速钢棒线材进行了性能测试，测试结果见表1。
表1实施例1和对比例1制备得到的M2高速钢棒线性能
综上：实施例1制备的M2高速钢的中心疏松级别与模铸相同，中心偏析略高，无缩孔、无裂纹、无网状碳化物存在，碳化物尺寸更细小。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种M2高速钢的制备方法，其特征在于，步骤为：
按照所述M2高速钢的组成提供钢液；
所述钢液进行弧形连铸，得到连铸坯；
将所述连铸坯依次进行第一退火、连轧和第二退火，得到所述M2高速钢；
所述弧形连铸包括依次进行钢液中转、制冷成型和拉矫；
所述钢液中转时，钢液的出钢温度为1500～1600℃；
所述制冷成型包括依次进行的冷却水冷却和二冷区冷却；
所述冷却水的进出水温差为6～8℃；二冷区的比水量为6～8L/kg；
所述拉矫的速度为0.80～1.40m/min；
所述第一退火的温度为860～880℃，保温时间为4～8h；所述连轧包括依次进行的粗轧和精轧；
所述粗轧的初始轧制温度为1090～1110℃；终轧温度为970～990℃；
所述精轧的终轧温度为890～910℃；
所述连轧时，单道次变形量为10％～15％；
所述第二退火的温度为860～880℃，保温时间为1～4h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钢液的获取，包括以下步骤：
将对应所述M2高速钢化学元素组成的合金原料进行冶炼，得到钢液。
3.权利要求1～2任一项所述的制备方法制备得到的M2高速钢，其特征在于，所述M2高速钢中碳化物尺寸为5～15μm。
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