CN103290187B - 一种细化低碳钢线材组织的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种细化低碳钢线材组织的方法，属于材料技术领域。技术方案是工艺流程为：钢坯→加热炉加热→高压水除磷→粗、中轧、预精轧轧制→穿水冷却→精轧轧制→穿水冷却→吐丝机吐丝→风冷线冷却→集卷、空冷；本发明采取钛、钒、氮复合合金化方式，利用钢中钛、钒、氮钢碳氮化物不同析出温度和作用，在现有的钢的冶炼和轧制生产设备条件下，通过控制轧制工艺参数，控制碳氮化物的析出，细化原奥氏体晶粒、促进铁素体形核、细化线材的组织。通过增加氮含量及添加微量的钛，降低钒的加入量和钢的碳含量，充分发挥碳氮化物析出细化组织的作用和强化作用，获得高强度、低硬度的冷镦钢线材，提高拉拔性能，并降低生产成本。

Description

一种细化低碳钢线材组织的方法

技术领域

本发明涉及一种细化低碳钢线材组织的方法，特别是利用钛、钒、氮复合合金化细化组织的轧制工艺方法，属于材料技术领域。

背景技术

随钒微合金化钢技术的发展，非调质钢已开始应用于一些轴类等机械零件的生产，并在冷镦线材也开始应用。这种非调质冷镦线材主要应用钒的铁素体内析出，提高材料的强度，而冷变形能力则低于调质冷镦钢。而且这种非调质冷镦线材，由于钒的碳化物的析出，硬度也偏高，在标准件的拉拔过程中，对模具的消耗量大，拉拔困难。主要原因是钒的析出温度较低，集中在铁素体内析出，显著提高了钢的强度和硬度。近年来，研究发现在钢中，增加氮含量，可以显著提高钒的碳氮化物的析出温度，这样可以降低钒添加量，降低生产成本，并在线材生产上得到应用。例如：中国专利200910218248公开的钒氮高强度抗震钢筋及其生产方法中，提出利用0.055-0.70%V和0.0145-0.0165%N生产HRB500E抗震钢筋；而中国专利201110000979公开的富氮铌钒微合金化500MPa、550MPa高强度抗震钢筋及冶炼方法中，提出进一步增加在钒、氮的基础上进一步添加铌，生产500MPa、550MPa高强度抗震钢筋；中国专利201010131447公开的一种500MPa级高强抗震钢筋生产工艺中，提出含钒0.02-0.055%、铌0.02-0.055%、氮0.008-0.012%的钢，经1050-1250℃加热温度，开轧温度在950-1150 ℃之间，终轧温度在950-1050 ℃之间，轧后冷却速率在15-50℃/秒之间，生产550MPa级抗震钢筋。上述专利申请主要还是利用碳氮化物的析出强化作用生产棒材，但是，对于线材由于生产工艺的差异及性能要求不同，直接利用上述技术，仍然会导致硬度偏高的结果；而减少钒的含量，又会导致强度低。

发明内容

本发明目的是提供一种细化低碳钢线材组织的方法，利用钛、钒、氮复合合金化细化低碳钢组织，通过控制含钛、钒、氮的低碳钢的精轧温度、吐丝温度、冷却速度和集卷温度来控制碳氮化物的析出、奥氏体的再结晶及奥氏体的变形状态，细化最终的组织，保证轧材的强度、降低其硬度、提高冷拔性能，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种细化低碳钢线材组织的方法，工艺流程为：钢坯→加热炉加热→高压水除磷→粗、中轧、预精轧轧制→穿水冷却→精轧轧制→穿水冷却→吐丝机吐丝→风冷线冷却→集卷、空冷；所述钢坯成分的质量百分比为：C: 0.08-0.18%、Si: 0.40-0.70%、Mn: 1.25-1.85%、P: 0.007-0.02%、S: 0.007-0.015、Ti: 0.012-0.023%、V: 0.05-0.11%、N: 0.012-0.016%，其余为Fe和不可避免的不纯物；所述精轧轧制，轧件经穿水冷却至800-900℃，开始精轧，精轧开始温度为800-900℃，精轧结束温度为850-1000 ℃；所述吐丝机吐丝，经穿水冷却至750-800℃吐丝机吐丝；所述风冷线冷却，吐丝后采用前端强冷、后端缓冷的冷却方式冷却，冷却速度控制在5-10℃/s之间；所述的集卷、空冷，控制集卷温度为620-660℃集卷，集卷后空冷，最终实现细化组织的目的，即获得细化铁素体晶粒和低硬度的低碳冷锻钢线材。

所述的加热炉加热，是将上述钢坯放入均热段炉温为1130-1200℃的加热炉中加热，在均热段的保温时间为45-60分钟，使钢坯达到1130-1200℃的加热温度，出炉。

所述粗、中轧、预精轧轧制，粗轧开始温度为1050-1150 ℃；轧制道次、各道次变形量、轧制速度和时间，根据高线的轧制设备条件及轧材的规格视情况具体确定。

本发明的有益效果：在现有的钢的冶炼和轧制生产设备条件下，利用钢中钛、钒、氮钢碳氮化物不同析出温度和作用，即：以钛为主的碳氮化物高温析出细化原奥氏体晶粒；以部分依附于未溶及高温析出碳氮化物的低温析出钒为主碳氮化物为铁素体形核的核心，并减少铁素体中细小碳化物的析出量；部分低温析出钒为主碳氮化物抑制铁素体晶粒长大并保证铁素体强度；降低钢的碳和钒的加入量，获得低硬度、高强冷镦钢线材，提高拉拔性能，并降低生产成本。

附图说明

附图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明。

各实施例的钢坯成分见下表：

注：其余为Fe和不可避免的不纯物。

实施例1：

将序号1钢坯放入均热段炉温为1130-1200℃的加热炉中加热，在均热段的保温时间为50分钟，使钢坯达到1150℃的加热温度，出炉；加热的钢坯经高压水除磷后进行粗、中、预精轧轧制，粗轧开始温度为1090℃；轧件经穿水冷却至820℃，开始精轧，控制精轧结束温度为950℃；经穿水冷却至780℃吐丝；吐丝后采用前端强冷、后端缓冷的方式，冷却速度控制在5℃/s之间，控制集卷温度为640℃集卷，集卷后空冷，即获得细化铁素体晶粒和低硬度的低碳冷锻钢线材，铁素体的晶粒可达12级以上，硬度仅为HV200。

实施例2：

将序号2钢坯放入均热段炉温为1130-1200℃的加热炉中加热，在均热段的保温时间为50分钟，使钢坯达到1160℃的加热温度，出炉；加热的钢坯经高压水除磷后进行粗、中、预精轧轧制，粗轧开始温度为1100℃；轧件经穿水冷却至880℃，开始精轧，控制精轧结束温度为990℃；经穿水冷却至800℃吐丝；吐丝后采用前端强冷、后端缓冷的方式，冷却速度控制在10℃/s之间，控制集卷温度为640℃集卷，集卷后空冷，即获得细化铁素体晶粒和低硬度的低碳冷锻钢线材，铁素体的晶粒可达12级以上，硬度仅为HV175。

实施例3：

将序号3钢坯放入均热段炉温为1130-1200℃的加热炉中加热，在均热段的保温时间为50分钟，使钢坯达到1160℃的加热温度，出炉；加热的钢坯经高压水除磷后进行粗、中、预精轧轧制，粗轧开始温度为1090℃；轧件经穿水冷却至840℃，开始精轧，控制精轧结束温度为960℃；经穿水冷却至770℃吐丝；吐丝后采用前端强冷、后端缓冷的方式，冷却速度控制在6℃/s之间，控制集卷温度为640℃集卷，集卷后空冷，即获得细化铁素体晶粒和低硬度的低碳冷锻钢线材，铁素体的晶粒可达12级以上，硬度仅为HV183。

实施例4：

将序号4钢坯放入均热段炉温为1130-1200℃的加热炉中加热，在均热段的保温时间为50分钟，使钢坯达到1160℃的加热温度，出炉；加热的钢坯经高压水除磷后进行粗、中、预精轧轧制，粗轧开始温度为1110℃；轧件经穿水冷却至850℃，开始精轧，控制精轧结束温度为980℃；经穿水冷却至780℃吐丝；吐丝后采用前端强冷、后端缓冷的方式，冷却速度控制在8℃/s之间，控制集卷温度为640℃集卷，集卷后空冷，即获得细化铁素体晶粒和低硬度的低碳冷锻钢线材，铁素体的晶粒可达12级以上，硬度仅为HV190。

实施例5：

将序号5钢坯放入均热段炉温为1130-1200℃的加热炉中加热，在均热段的保温时间为50分钟，使钢坯达到1160℃的加热温度，出炉；加热的钢坯经高压水除磷后进行粗、中、预精轧轧制，粗轧开始温度为1100℃；轧件经穿水冷却至870℃，开始精轧，控制精轧结束温度为980℃；经穿水冷却至800℃吐丝；吐丝后采用前端强冷、后端缓冷的方式，冷却速度控制在9℃/s之间，控制集卷温度为640℃集卷，集卷后空冷，即获得细化铁素体晶粒和低硬度的低碳冷锻钢线材，铁素体的晶粒可达12级以上，硬度仅为HV194。

Claims (3)

1.一种细化低碳钢线材组织的方法，其特征在于工艺流程为：钢坯→加热炉加热→高压水除磷→粗、中轧、预精轧轧制→穿水冷却→精轧轧制→穿水冷却→吐丝机吐丝→风冷线冷却→集卷、空冷；所述钢坯成分的质量百分比为：C: 0.08-0.18%、Si: 0.40-0.70%、Mn: 1.25-1.85%、P: 0.007-0.02%、S: 0.007-0.015%、Ti: 0.012-0.023%、V: 0.05-0.11%、N: 0.012-0.016%，其余为Fe和不可避免的不纯物；所述精轧轧制，轧件经穿水冷却至800-900℃，开始精轧，精轧开始温度为800-900℃，精轧结束温度为850-1000 ℃；所述吐丝机吐丝，经穿水冷却至750-800℃吐丝机吐丝；所述风冷线冷却，吐丝后采用前端强冷、后端缓冷的冷却方式冷却，冷却速度控制在5-10℃/s之间；所述的集卷、空冷，控制集卷温度为620-660℃集卷，集卷后空冷，实现细化组织，即获得细化铁素体晶粒和低硬度的低碳冷锻钢线材。

2.根据权利要求1所述的一种细化低碳钢线材组织的方法,其特征在于：所述的加热炉加热，是将上述钢坯放入均热段炉温为1130-1200℃的加热炉中加热，在均热段的保温时间为45-60分钟，使钢坯达到1130-1200℃的加热温度，出炉。

3.根据权利要求1或2所述的一种细化低碳钢线材组织的方法,其特征在于：所述粗、中轧、预精轧轧制，粗轧开始温度为1050-1150 ℃。