專利名稱：用于剪切軋制產(chǎn)品的剪刀及相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于剪切長(zhǎng)的軋制產(chǎn)品的剪刀，尤其是適合用于在淬火和回火(quenching and tempering) (Q&T)區(qū)的出口處直接進(jìn)行剪切的剪刀。
現(xiàn)有技術(shù)目前，對(duì)于在中等溫度范圍內(nèi)，即可分類為高于冷剪切溫度(因此高于150°C)且同時(shí)低于熱剪切溫度(即低于800°C)下剪切長(zhǎng)的軋制產(chǎn)品，尤其是具有趨向于該溫度范圍的下限的軋制產(chǎn)品表面及其趨向于上限的內(nèi)部的軋制產(chǎn)品，各種類型的工具鋼被用于制造剪刀刀片，然而，所述剪刀刀片不夠堅(jiān)固，且因此，從由存在于軋鋼機(jī)中的各種剪刀組成的鏈的性能的角度，構(gòu)成了薄弱環(huán)節(jié)。這個(gè)薄弱環(huán)節(jié)使得僅為了更換有問(wèn)題的剪刀刀片而頻繁地停止軋鋼機(jī)成為必要，在所有的情況下，在程序停機(jī)之外發(fā)生停機(jī)時(shí)，涉及相當(dāng)大的額外的維修成本和生產(chǎn)損失。而且，關(guān)鍵要記住，在150_800°C的溫度范圍內(nèi)，溫度變化本身造成了剪切的材料的最大單位負(fù)荷(MPa)的顯著變化，且因此造成了刀片本身的磨損率隨其硬度而變化的顯著變化，及造成了用于進(jìn)行剪切的通過(guò)其傳遞的能量的顯著變化。當(dāng)前，在軋鋼機(jī)中，設(shè)想用于在中等溫度下，在適合用于進(jìn)行軋制的材料的淬火和回火處理的淬火&回火箱(QTB)的下游且定位在冷卻板的上游進(jìn)行剪切的剪刀:-由用于冷剪切的工具鋼制成的刀片的用途，這通過(guò)在約第二硬度峰值(參考鋼的回火圖)下進(jìn)行回火的熱處理，使得以相對(duì)小的韌性損失和因此相對(duì)小的耐磨性損失為代價(jià)來(lái)獲得最大的材料韌性成為可能。這些刀片盡管在約第二峰值下回火，表現(xiàn)出高的耐磨性，但不能抵抗熱沖擊，且當(dāng)在較低溫度范圍下使用時(shí)，它們的韌性通常變得不足以進(jìn)行剪切，尤其是較大厚度的剪切。這些效應(yīng)導(dǎo)致形成深表面裂縫，其損害了刀片的進(jìn)一步使用且造成其破損；-或由用于熱剪切的工具鋼制成的刀片的用途，其在經(jīng)歷了設(shè)想用于這個(gè)類別的標(biāo)準(zhǔn)的熱處理后，表現(xiàn)出高的甚至足以用于進(jìn)行相當(dāng)大厚度的冷剪切的韌性及良好的抗熱沖擊強(qiáng)度，但相反地，具有比前述鋼低的耐磨性，且太軟并因此易于由剪切的條(shearedbar)留下痕跡。上述兩種類型的刀片之間的差異歸因于碳和鉻的不同濃度，在用于冷剪切的工具鋼的情況下，該濃度較高且因此使得在接近第二硬度峰值下進(jìn)行熱處理后獲得較高的硬度值和耐磨性成為可能。其次，鑰的較高濃度連同碳濃度的下降使得，對(duì)由用于熱處理的工具鋼制成的刀片來(lái)說(shuō)，獲得較好的韌性和改進(jìn)的耐熱性是可能的。最后，據(jù)說(shuō)，從操作的角度，即使它們表現(xiàn)出良好的耐磨性，由于在刀片自身的切割邊緣上形成的裂縫，用于冷剪切的工具鋼的應(yīng)用過(guò)早地需要刀片更換；而即使它們的特征在于令人滿意的韌性和抗熱沖擊強(qiáng)度，由于低的硬度，用于熱剪切的工具鋼的應(yīng)用也導(dǎo)致刀片的切割表面上的痕跡及切割邊緣的快速鈍化，且因此快速磨損。而且，當(dāng)設(shè)想所述冷卻時(shí)，由用于冷剪切的工具鋼制成的刀片的應(yīng)用不允許刀片本身的冷卻。
因此，存在對(duì)使得克服前述缺點(diǎn)成為可能的剪刀的需要。發(fā)明概沭本發(fā)明的主要目的是設(shè)計(jì)剪刀，所述剪刀設(shè)置有至少一個(gè)刀片，該刀片具有用于熱剪切的工具鋼的家族所特有的韌性和抗熱沖擊強(qiáng)度的特性且同時(shí)具有用于冷剪切的工具鋼所特有的足夠高的表面硬度和耐磨性的特性。本發(fā)明的另一個(gè)目的是設(shè)計(jì)剪刀，在用于長(zhǎng)的產(chǎn)品的軋制線中，所述剪刀相對(duì)于已知的剪刀能夠以較高的效率且在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，在段或條的淬火&回火熱處理的下游處，在150-800°C之間的段或條溫度下對(duì)該段或條進(jìn)行剪切。本發(fā)明的另一目的是提供用于使得前述結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)的剪刀刀片的相關(guān)聯(lián)的生
產(chǎn)方法。因此，本發(fā)明提出通過(guò)提供軋鋼機(jī)剪刀來(lái)實(shí)現(xiàn)前面討論的目的，根據(jù)權(quán)利要求1，所述剪刀包括由鋼制成的至少一個(gè)刀片，所述鋼的化學(xué)組成由按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)
O,45-0，55% 的碳、0，10-0，30% 的硅、0，20-0, 50% 的錳、4，00-5, 50% 的鉻、2，00-3, 00% 的鑰、0，45-0，65%的釩、剩余部分組成，所述剩余部分為鐵和不可避免的雜質(zhì)，且所述鋼的微觀結(jié)構(gòu)由回火馬氏體構(gòu)成。本發(fā)明的第二方面設(shè)想了用于剪刀刀片的生產(chǎn)方法，根據(jù)權(quán)利要求4，該生產(chǎn)方法包括以下階段:-提供第一鋼錠，所述第一鋼錠的化學(xué)組成由按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)0，45-0，55%的碳、
O,10-0，30% 的硅、0，20-0，50% 的錳、4，00-5, 50% 的鉻、2，00-3, 00% 的鑰、0，45-0, 65% 的釩、剩余部分組成，所述剩余部分為鐵和不可避免的雜質(zhì)；-提供所述第一錠的電洛重熔(ElectroslagRemelting)且得到第二新固化的錠；-提供所述第二錠的軋制，直到獲得具有預(yù)定形狀的刀片坯件(blank)；-提供由以下組成的淬火循環(huán):通過(guò)在分別等于590-610°C和840_860°C的中等溫度下的兩個(gè)預(yù)熱步驟，將刀片加熱至包括在1035-1055°C之間的鋼奧氏體化溫度，且然后在真空下使刀片冷卻至室溫；-提供在510和550°C之間的溫度下進(jìn)行的三次回火循環(huán)。本發(fā)明的剪刀及方法給出以下益處:-使得刀片或刀對(duì)小直徑(約16mm)的條的使用壽命增加了約5倍且對(duì)大直徑(約25mm-32mm)的條的使用壽命增加了約2.5倍；-由于刀片更換的軋鋼機(jī)的停機(jī)數(shù)目減少，且因此由于生產(chǎn)損失、刀片更換等的相對(duì)成本減少。在長(zhǎng)期、艱苦的研究后，用于制造本發(fā)明的剪刀刀片的材料具有與目前用于軋鋼機(jī)剪刀的用于冷剪切的工具鋼的碳含量(約0，5%)相似的碳含量，連同用于熱剪切的工具鋼所特有的合金元素的以下量和特性:-相對(duì)于用于冷剪切的鋼，錳的量減少(Mn小于0，5%),以在淬火后以材料的彈性減少為代價(jià)增加硬度；-相對(duì)于用于冷剪切的鋼，硅的量減少(Si小于0，3%)，以減少耐磨性和回彈性的降低；
-鉻的量(Cr約5%)等于目前用于剪刀刀片的應(yīng)用中的鋼中的那些鉻的量，以保持足夠的韌性；-相對(duì)于用于冷剪切的鋼，鑰的量增加(Mo大于或等于2，0%)，為了利于碳化鑰的形成，增加耐磨性、機(jī)械性能及耐熱性；-釩的存在(V約0，55% )，其有利地促進(jìn)非常細(xì)且極其硬(約2000HV)的碳化釩的形成，這還改進(jìn)耐磨性且改善微觀結(jié)構(gòu)，使得切割邊緣在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持鋒利。從屬權(quán)利要求描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。附圖簡(jiǎn)沭在附圖的幫助下，從作為非限制性實(shí)例而闡述的優(yōu)選但非排他性的剪刀的實(shí)施方式的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的另外的特性和益處將變得更加明顯，附圖中:

圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的剪刀刀片的表面微觀結(jié)構(gòu)的圖像；圖2顯示相應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的剪刀刀片的厚度的最深區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)的圖像。發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的剪刀的優(yōu)選實(shí)施方式包括由具有按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下化學(xué)組成的鋼制成的至少一個(gè)刀片:
權(quán)利要求
1.具有由鋼制成的至少一個(gè)刀片的軋鋼機(jī)剪刀，所述鋼的化學(xué)組成由按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì) O，45 + 0，55 % 的碳、0，10 + 0，30 % 的硅、0，20 + 0，50 % 的錳、4，00 + 5，50 % 的鉻、2，00 + 3，00%的鑰、0，45 + 0，65 %的釩和剩余部分組成，所述剩余部分為鐵和不可避免的雜質(zhì)，且所述鋼的微觀結(jié)構(gòu)由回火馬氏體構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪刀在軋鋼機(jī)中的用途，其中所述剪刀被布置在淬火和回火機(jī)的下游且在冷卻板的上游。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的剪刀的用途，其中所述剪刀被布置在所述淬火和回火機(jī)的下游，在所述淬火和回火機(jī)與所述剪刀之間沒(méi)有另外的中間設(shè)備。
4.一種用于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪刀的刀片的生產(chǎn)方法，包括以下步驟: -提供第一鋼錠，所述第一鋼錠的化學(xué)組成由按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)0，45 + 0，55%的碳、0，10 + 0，30 % 的硅、0，20 + 0，50 % 的錳、4，00 + 5，50 % 的鉻、2，00 + 3，00 % 的鑰、O, 45 + 0，65%的釩和剩余部分組成，所述剩余部分為鐵和不可避免的雜質(zhì)； -提供所述第一錠的電渣重熔且得到第二新固化的錠； -提供所述第二錠的軋制，直到獲得具有預(yù)定形狀的刀片坯件； -提供由以下組成的淬火循環(huán):通過(guò)在分別等于590-610°C和840-860°C的中等溫度下的兩個(gè)預(yù)熱步驟，將所述刀片加熱至包括在1035°C _1055°C之間的鋼奧氏體化溫度，且然后在真空下使所述刀片冷卻至環(huán)境溫度； -提供在510°C和550°C之間的溫度下進(jìn)行的三次回火循環(huán)。
全文摘要
設(shè)置有至少一個(gè)刀片的軋鋼機(jī)剪刀，所述刀片具有用于熱剪切的工具鋼的家族所特有的韌性和抗熱沖擊強(qiáng)度的特性且同時(shí)具有用于冷剪切的工具鋼所特有的足夠高的表面硬度和耐磨性的特性。相對(duì)于已知的剪刀，這種剪刀尤其適合用于以較高的效率且在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，在段或條的淬火&回火熱處理的下游處，在150-800℃之間的溫度下剪切該段或條。
文檔編號(hào)B23D35/00GK103180075SQ201180043589
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者邁克爾·薩瓦茨基, 馬可·迪吉亞科莫 申請(qǐng)人:丹尼爾和科菲森梅克尼齊有限公司