При производстве металлопродукции заданных геометрических размеров, в том  числе листового проката, применяют устройства, оборудованные ножами холодной резки проката. Ножи для резки металла изготавливают из специальных легированных сталей, так как они предназначены для работы в сложных условиях и должны обладать более высокими прочностными свойствами, чем разрезаемый с их помощью на заданные геометрические размеры прокат различных толщин. Во время работы ножи подвержены значительным циклическим напряжениям, что приводит к преждевременному износу их режущих кромок. Они выходят из строя в основном из-за сколов и трещин. На одном из металлургических предприятий в качестве материала для ножей выбрана и применяется сталь, химический состав которой приведен в табл. 1.

Таблица 1. Химический состав стали  для ножей холодной резки проката

Сталь выплавляется по действующей технологии в 3-тонной электродуговой сталеплавильной печи. Требования по механическим свойствам стали представлены в табл. 2, в которой приведены граничные значения прочностных (σ_т, σ_в HRC) и пластичных (δ, ψ, а_н) свойств.

Прочностные характеристики стали обеспечиваются химическим составом стали и режимами термической обработки. Наряду с прочностными характеристиками стали для ножей холодной резки проката применяют понятие износостойкости, зависящей также и от  пластичных свойств металла.

Пластичность металла характеризуется его ударной вязкостью и относительными удлинением δ и сужением ψ. Износостойкость указанных ножей зависит от химического состава стали, в первую очередь от  концентрации и соотношения легирующих элементов в ней, а также от особенностей выбранных режимов термической обработки стали [1].

Таблица 2. Механические свойства стали для ножей резки проката

Увеличение пластичности металла, которая оказывает влияние на сколы и трещины ножей холодной резки проката,  может быть достигнуто путем снижения содержания серы в стали и/или в результате ее модифицирования [2]. При этом технология должна улучшать пластичные свойства металла без потери достигнутого уровня прочностных свойств. Для предотвращения сколов режущей кромки сталь для ножей должна иметь запас вязкости на уровне значений KCU = 35…40 Дж/см² при сохранении твердости не ниже HRC 51…52. Эта цель была поставлена при разработке технологии производства стали для ножей холодной резки проката.

Повышения ударной вязкости стали  можно достичь исключением из состава стали вольфрама, уменьшением содержания углерода на 0,05…0,06%, увеличением массовой доли молибдена до 1%, уменьшением содержаний марганца и кремния  до обычных пределов. Дополнительным резервом улучшения пластичности легированной стали  может  быть  закалка  стали  от  950 ^оС с последующим отпуском при 300 ^оС, обеспечивающая высокую прочность металла в сочетании с повышенной пластичностью.

По результатам исследований оптимальным был выбран вариант технологии с рафинированием стали твердой шлакообразующей смесью (ТШС) из свежеобожженной металлургической извести СаО и плавикового шпата СаF₂ при массовом соотношении компонентов (3÷4):1 соответственно и модифицирования силикокальцием марки СК 30 [3]. Увеличению сульфидной емкости полученного рафинировочного шлака способствует снижение содержания оксида железа (FeO) до значений ≤ 1,0%. Максимально достигнутая по этой технологии степень десульфурации стали составила  45%. Изучено также влияние составов рафинировочных шлаков на коэффициент распределения серы между металлом и шлаком . Показано увеличение коэффициента распределения серы  на опытных плавках по предлагаемой технологии в сравнении с плавками, выплавляемыми по обычной технологии. Оценка морфологии и количественных характеристик НВ в  исследованной стали после дополнительной ее обработки показала, что наряду с глобуляризацией НВ имеет место существенное снижение максимальных размеров НВ. Так, максимальный балл сульфидов, определяемый как среднее значение по опытным плавкам, составил 0,5. По требованиям НТД это значение не должно превышать величину в 4 балла. Оксиды характеризуются снижением размера НВ до 0,9 балла по сравнению с 4 баллами по требованию НТД. Для силикатов эти величины составляют 3,4 и 4,5 балла соответственно.

Предлагаемая технология производства стали для ножей холодной резки проката обеспечивает получение следующего комплекса механических свойств: твердость HRC 53…54, σ_Т = 1710…1820 Н/мм², σ_В = 1820…1940 Н/мм², δ = 8…10%,   КСU = 32…37 Дж/см², что повышает эксплуатационные свойства ножей резки металла.

Применение указанной технологии производства стали для ножей холодной резки металла позволяет снизить металлоемкость изделий, повысить надежность увеличить их эксплуатационную долговечность.