CN103302096B - 用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法 - Google Patents
用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种小型方扁钢的制造方法，具体说是采用冷轧-拉拔的方式将低碳高硫易切削钢轧制成小型方扁钢的方法。该方法包括选材、轧头、酸洗/抛丸、冷轧、再结晶退火、酸洗/抛丸磷皂化、冷拉拔和矫直等步骤。采用该方法，可降低轧制作业的坯料报废率，提高成品精度和表面质量，减少轧制作业中原材料的损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种小型方扁钢的制造方法，具体说是采用冷轧-拉拔的方式将低碳高硫易切削钢轧制成小型方扁钢的方法。
背景技术
低碳高硫易切削结构钢是一种特殊的钢种，具体是指中国GB/T8731-2008标准中的Y08、Y12、Y15、Y20、Y08Pb、Y12Pb、Y15Pb，美国ASTM29/A29M（2005）标准中的1215、12L14，以及德国DIN EN 10087标准中的11SMn30、11SMnPb30等钢种，在这些钢种的化学成分中，碳的含量较低（一般≤0.20%），硫的含量较高（0.10~0.30%），因此，这种结构的钢种较易切削，主要用于制造表面光洁度要求高、精度要求高且切削后不需进行热处理的零件，在电子、汽车、阀门等行业中得到了广泛的应用。
传统工艺中，低碳高硫易切削钢制造小型方扁钢，都是采用热轧制坯后再进行冷拔的方式来实现。但是，由于横列式轧机本身不具备温控功能，原料的始轧和终轧温度难以控制，往往会造成坯料的过烧、过热，或者因终轧温度偏低而造成坯料角部出现裂纹等现象，使得轧制作业的坯料报废率非常高。在装备水平较低的横列式轧机上，其热轧作业的坯料报废率高达20%以上。如果在横列式轧机上外接温控装置，将会大幅度提高装置的制造成本。而且，热轧的生产方式由于能耗较大，在大批量生产时相对成本较低，但小型方扁钢的生产量通常达不到大批量的要求，使用热轧的方式将会大大提高制造成本。另外，热轧作业的产品精度仅能达到0.4mm，而且在轧制过程中，制品表面容易发生氧化并形成氧化皮，轧制时很容易被压入制品，因此在轧制作业后还需要进行去氧化皮的处理。而且，热轧的作业方式还会造成原材料的热损失，其损失的重量比例为4~5%。
相对于热轧方式而言，另外一种方式就是冷轧。冷轧工艺发展至今已经非常成熟，但是由于人们还不能完全掌握低碳高硫易切削结构钢的常温脆性，因此，人们习惯性的认为：利用低碳高硫易切削结构钢来制造小型的方扁钢，都必须通过热轧制坯的作业方式实现，冷轧方式无法制造出合格的小型方扁钢坯料。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法，采用该方法，可降低轧制作业的坯料报废率，提高成品精度和表面质量，减少轧制作业中原材料的损失。
为解决上述问题，采取以下方案：
本发明的用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法的特点是包括以下步骤：
第一步，选材。选取所需尺寸的热轧圆钢。
第二步，轧头。将热轧圆钢的一端头部放入扁钢轧头机，利用扁钢轧头机将其轧制成断面尺寸略小于成品尺寸、长度在13cm左右的扁钢或方钢头部。
第三步，一次酸洗/抛丸。对轧头后的热轧圆钢，进行酸洗/抛丸，去除氧化皮。
第四步，一次冷轧。在常温下，通过轧机进行不多于两次的连轧作业，将热轧圆钢轧制成横截面为双头圆弧形或方形的小型方扁钢坯料。
第五步，一次再结晶退火。将一次冷轧后的坯料放入温度为680~690℃的退火炉中，保温5~7小时，进行一次再结晶退火。
第六步，二次酸洗/抛丸。对一次再结晶退火后的半成品，进行酸洗/抛丸，去除氧化皮。
第七步，二次冷轧。在常温下，通过轧机再次进行不多于两次的连轧作业，将上述双头圆弧形或方形的小型方扁钢轧制成长方形或方形小型方扁钢坯料。
第八步，二次再结晶退火。将二次冷轧后的坯料放入温度为680~690℃的退火炉中，保温5~7小时，进行二次再结晶退火。
第九步，三次酸洗/抛丸磷皂化。对二次再结晶退火后的半成品，进行酸洗/抛丸，去除氧化皮，将其表面做磷皂化处理。
第十步，冷拉拔。采用链式拉拔机将该半成品冷拉拔成所需尺寸。
第十一步，矫直。采用悬臂式矫直机对拉拔后的半成品进行矫直作业，得到成品的小型方扁钢。
本发明的进一步改进方案是所述热轧圆钢的直径≤36mm、总延伸率≤1.83，且热轧圆钢的直径与总延伸率成反比。按照这样的规格选取的热轧圆钢作为生产小型方扁钢的原料，可进一步降低冷轧作业的坯料报废率。
采取上述方案，具有以下优点：
由于本发明的用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法中，对原料热轧圆钢的轧制是在常温下进行，即冷轧，因此，其轧制的坯料不会出现过烧、过热或者角部裂纹等问题，从而使得轧制作业的坯料报废率明显降低（5%以下）。而且，由于冷轧作业前可先对原料进行酸洗净，去除氧化皮后再进行轧制，其产品精度可以达到0.1mm以下，从而明显提高产品的表面质量。另外，常温下的轧制作业可避免高温作业造成的原材料热损失。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
利用本发明的用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法，制造横截面尺寸为5mm*20mm的小型扁钢的步骤如下：
第一步，选材。选取ASTM29/A29M（2005）标准中的12L14钢种，且直径为16mm的热轧圆钢，其长度为1.72m。
第二步，轧头。将φ16的热轧圆钢的一端头部放入扁钢轧头机，利用扁钢轧头机将其轧制成断面尺寸为4.5mm*19.5mm左右的扁钢头部，该头部长度约为13cm。
第三步，一次酸洗/抛丸。对轧头后的热轧圆钢，进行第一次酸洗/抛丸，去除氧化皮。
第四步，一次冷轧。在常温下，利用轧机对该热轧圆钢进行一道平轧作业，将其轧制成横截面为8mm*20.7mm、长2.32m的双头圆弧形坯料。
第五步，一次再结晶退火。将一次冷轧后的扁钢坯料放入温度为690℃的退火炉中，保持5 小时，进行一次再结晶退火。
第六步，二次酸洗/抛丸。对一次再结晶退火后的半成品，进行第二次酸洗/抛丸，去除氧化皮。
第七步，二次冷轧。在常温下，利用轧机再次进行两次连轧作业。第一道轧制作业为立轧，轧制后的坯料变更为横截面为8.3mm*20mm、长度为2.45m的扁钢；第二道轧制作业为平轧，轧制后的坯料变更为横截面为6.3mm*20.8mm、长度为2.65m的扁钢。此时，与原料的热轧圆钢相比，坯料的总压下量为9.7mm，总的延伸率为1.54。
第八步，二次再结晶退火。将二次冷轧后的坯料放入温度为690℃的退火炉中，保持5小时，进行二次再结晶退火。
第九步，三次酸洗/抛丸磷皂化。对二次再结晶退火后的半成品，进行第三次酸洗/抛丸，去除氧化皮，将其表面做磷皂化处理。
第十步，冷拉拔。采用链式拉拔机对三次酸洗/抛丸磷皂化后的坯料进行冷拉拔作业，使得该半成品的横截面尺寸为5mm*20mm。
第十一步，矫直。采用悬臂式矫直机对冷拉拔后的坯料进行矫直作业，得到成品的小型扁钢。
实施例二
利用本发明的用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法，制造横截面尺寸为20mm*30mm的小型扁钢的步骤如下：
第一步，选材。选取ASTM29/A29M（2005）标准中的12L14钢种，且直径为36mm的热轧圆钢，其长度为1m。
第二步，轧头。将φ36的热轧圆钢的一端头部放入扁钢轧头机，利用扁钢轧头机将其轧制成断面尺寸为19.5mm*29.5mm左右的扁钢头部，该头部长度约为13cm。
第三步，一次酸洗/抛丸。对轧头后的热轧圆钢，进行第一次酸洗/抛丸，去除氧化皮。
第四步，一次冷轧。在常温下，利用轧机对该热轧圆钢进行两道平轧作业。第一道平轧作业将其轧制成横截面为26.2mm*37.2mm、长1.15m的双头圆弧形坯料；第二道平轧作业将其轧制成横截面为23mm*38mm、长1.3m的双头圆弧形坯料。
第五步，一次再结晶退火。将一次冷轧后的扁钢坯料放入温度为680℃的退火炉中，保持7 小时，进行一次再结晶退火。
第六步，二次酸洗/抛丸。对一次再结晶退火后的半成品，进行第二次酸洗/抛丸，去除氧化皮。
第七步，二次冷轧。在常温下，利用轧机再次进行两次连轧作业。第一道轧制作业为立轧，轧制后的坯料变更为横截面为23.5mm*30.5mm、长度为1.42m的扁钢；第二道轧制作业为平轧，轧制后的坯料变更为横截面为21.3mm*31mm、长度为1.55m的扁钢。此时，与原料的热轧圆钢相比，坯料的总压下量为14.7mm，总的延伸率为1.55。
第八步，二次再结晶退火。将二次冷轧后的坯料放入温度为680℃的退火炉中，保持7小时，进行二次再结晶退火。
第九步，三次酸洗/抛丸磷皂化。对二次再结晶退火后的半成品，进行第三次酸洗/抛丸，去除氧化皮，将其表面做磷皂化处理。
第十步，冷拉拔。采用链式拉拔机对三次酸洗/抛丸磷皂化后的坯料进行冷拉拔作业，使得该半成品的横截面尺寸为20mm*30mm。
第十一步，矫直。采用悬臂式矫直机对拉拔后的坯料进行矫直作业，得到成品的小型扁钢。
实施例三
利用本发明的用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法，制造横截面尺寸为11mm*12mm的小型扁钢（近似于方钢）的步骤如下：
第一步，选材。选取ASTM29/A29M（2005）标准中的1215钢种，且直径为18mm的热轧圆钢，其长度为1.43m。
第二步，轧头。将φ18的热轧圆钢的一端头部放入扁钢轧头机，利用扁钢轧头机将其轧制成断面尺寸为10mm*10mm左右的扁钢头部，该头部长度约为13cm。
第三步，一次酸洗/抛丸。对轧头后的热轧圆钢，进行第一次酸洗/抛丸，去除氧化皮。
第四步，一次冷轧。在常温下，利用轧机对该热轧圆钢进行一道轧制作业，将其轧制成横截面为14mm*14mm、长1.95m的方钢坯料。
第五步，一次再结晶退火。将一次冷轧后的扁钢坯料放入温度为685℃的退火炉中，保持6 小时，进行一次再结晶退火。
第六步，二次酸洗/抛丸。对一次再结晶退火后的半成品，进行第二次酸洗/抛丸，去除氧化皮。
第七步，二次冷轧。在常温下，利用轧机再次进行两次连轧作业，将上述方形的小型方钢半成品轧制成长方形小型扁钢坯料。第一道轧制作业将其轧制成横截面为12.8mm*12.8mm、长度为2.19m的方钢坯料；第二道轧制作业将其轧制成横截面为12.3mm*13mm、长度为2.28m的扁钢坯料。此时，与原料的热轧圆钢相比，坯料的压下量为5.7mm，总的延伸率为1.59。
第八步，二次再结晶退火。将二次冷轧后的坯料放入温度为685℃的退火炉中，保持6小时，进行二次再结晶退火。
第九步，三次酸洗/抛丸磷皂化。对二次再结晶退火后的半成品，进行第三次酸洗/抛丸，去除氧化皮，将其表面做磷皂化处理。
第十步，冷拉拔。采用链式拉拔机对二次酸洗/抛丸磷皂化后的坯料进行冷拉拔作业，使得该半成品的横截面尺寸为11mm*12mm。
第十一步，矫直。采用悬臂式矫直机对拉拔后的坯料进行矫直作业，得到成品的小型扁钢。
实施例四
利用本发明的用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法，制造横截面尺寸为24mm*25mm的小型扁钢（近似于方钢）的步骤如下：
第一步，选材。选取ASTM29/A29M（2005）标准中的1215钢种，且直径为36mm的热轧圆钢，其长度为1.46m。
第二步，轧头。将φ36的热轧圆钢的一端头部放入扁钢轧头机，利用扁钢轧头机将其轧制成断面尺寸为23mm*23mm左右的扁钢头部，该头部长度约为13cm。
第三步，一次酸洗/抛丸。对轧头后的热轧圆钢，进行第一次酸洗/抛丸，去除氧化皮。
第四步，一次冷轧。在常温下，利用轧机对该热轧圆钢进行两道轧制作业。第一道轧制作业将其轧制成横截面为29.3mm*29.3mm、长1.78m的方钢坯料；第二道轧制作业将其轧制成横截面为27mm*27mm、长2.01m的方钢坯料。
第五步，一次再结晶退火。将一次冷轧后的扁钢坯料放入温度为685℃的退火炉中，保持7小时，进行一次再结晶退火。
第六步，二次酸洗/抛丸。对一次再结晶退火后的半成品，进行第二次酸洗/抛丸，去除氧化皮。
第七步，二次冷轧。在常温下，利用轧机再次进行两次连轧作业，将上述方形的小型方钢半成品轧制成长方形小型扁钢坯料。第一道轧制作业将其轧制成横截面为25.8mm*25.8mm、长度为2.21m的方钢坯料；第二道轧制作业将其轧制成横截面为25.3mm*26mm、长度为2.27m的扁钢坯料。此时，与原料的热轧圆钢相比，坯料的压下量为10.7mm，总的延伸率为1.55。
第八步，二次再结晶退火。将二次冷轧后的坯料放入温度为685℃的退火炉中，保持7小时，进行二次再结晶退火。
第九步，三次酸洗/抛丸磷皂化。对二次再结晶退火后的半成品，进行第三次酸洗/抛丸，去除氧化皮，将其表面做磷皂化处理。
第十步，冷拉拔。采用链式拉拔机对三次酸洗/抛丸磷皂化后的坯料进行冷拉拔作业，使得该半成品的横截面尺寸为24mm*25mm。
第十一步，矫直。采用悬臂式矫直机对拉拔后的坯料进行矫直作业，得到成品的小型扁钢。
以下表格是发明人针对两种不同钢种、多种不同尺寸的热轧圆钢原料，按照本发明的用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法将原料轧制成小型方扁钢的轧制道次、尺寸、变形量及生产的小型方扁钢尺寸的实验数据。
表1 采用ASTM29/A29M（2005）标准中的12L14钢种冷轧-拉拔成小型扁钢的实验数据。
表2 采用ASTM29/A29M（2005）标准中的1215钢种冷轧-拉拔成小型扁钢（近似于方钢）的实验数据。
通过上述实施例和实验数据可以验证，利用美国ASTM29/A29M（2005）标准中的1215和12L14这两种易切削结构钢种，均可通过本发明的冷轧-拉拔方法生产小型方扁钢。同时，中国GB/T8731-2008标准中的Y08、德国DIN EN 10087标准中的11SMn30与美国ASTM29/A29M（2005）标准中的1215钢种特性相近，以及中国GB/T8731-2008标准中的Y15Pb、德国DIN EN 10087标准中的11SMn30Pb与美国ASTM29/A29M（2005）标准中的12L14钢种特性相近。因此，根据上述实验数据可以推断，利用中国GB/T8731-2008标准中的Y08、Y15Pb和德国DIN EN 10087标准中的11SMn30、11SMn30Pb钢种，通过本发明的冷轧-拉拔方法均可生产出符合要求的小型方扁钢。
Claims (2)
1. 用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，选材
选取所需尺寸的热轧圆钢；
第二步，轧头
将热轧圆钢的一端头部放入扁钢轧头机，利用扁钢轧头机将其轧制成断面尺寸略小于成品尺寸、长度在13cm左右的扁钢或方钢头部；
第三步，一次酸洗/抛丸
对轧头后的热轧圆钢，进行酸洗/抛丸，去除氧化皮；
第四步，一次冷轧
在常温下，通过轧机进行不多于两次的连轧作业，将热轧圆钢轧制成横截面为双头圆弧形或方形的小型方扁钢坯料；
第五步，一次再结晶退火
将一次冷轧后的坯料放入温度为680~690℃的退火炉中，保温5~7小时，进行一次再结晶退火；
第六步，二次酸洗/抛丸
对一次再结晶退火后的半成品，进行酸洗/抛丸，去除氧化皮；
第七步，二次冷轧
在常温下，通过轧机再次进行不多于两次的连轧作业，将上述双头圆弧形或方形的小型方扁钢轧制成长方形或方形小型方扁钢坯料；
第八步，二次再结晶退火
将二次冷轧后的坯料放入温度为680~690℃的退火炉中，保温5~7小时，进行二次再结晶退火；
第九步，三次酸洗/抛丸磷皂化
对二次再结晶退火后的半成品，进行酸洗/抛丸，去除氧化皮，将其表面做磷皂化处理；
第十步，冷拉拔
采用链式拉拔机将该半成品冷拉拔成所需尺寸；
第十一步，矫直
采用悬臂式矫直机对拉拔后的半成品进行矫直作业，得到成品的小型方扁钢。
2.如权利要求1所述的用低碳高硫易切削钢生产小型方扁钢的冷轧-拉拔方法，其特征在于所述热轧圆钢的直径≤36mm、总延伸率≤1.83，且热轧圆钢的直径与总延伸率成反比。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Cold rolling-drawing method for producing small-sized square flat steel with low-carbon and high-sulfur free-cutting steel Effective date of registration: 20190912 Granted publication date: 20150318 Pledgee: Bank of Jiangsu Wuxi branch, Limited by Share Ltd, Huishan Pledgor: Wuxi Tianchen Cold-drawing Steel Co., Ltd. Registration number: Y2019990000231 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |