CN103710609A

CN103710609A - 一种优质高强度冷镦钢及其生产方法

Info

Publication number: CN103710609A
Application number: CN201310672996.6A
Authority: CN
Inventors: 刘志龙; 张旭昌; 郑安民; 王重庆; 郝渊滨; 李钧前
Original assignee: SHANXI XINTAI STEEL CO Ltd
Current assignee: SHANXI XINTAI STEEL CO Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: CN103710609B

Abstract

一种优质高强度冷镦钢的生产工艺方法，是在生产普通高强度冷镦钢时，额外加入（质量分数）Al≤0.050%，RE：0.005%~0.040%，Ca≤0.004%，并控制其他化学成分C：0.30%~0.50%，Si≤0.30%，Mn：0.50%~0.90%，P≤0.030%，S≤0.015%，Cr≤1.20%，其余为Fe含量和痕量元素。炼钢采用铁水→转炉→LF→方坯连铸生产工艺，轧钢采用钢坯→加热炉→（粗、中、预精、精、减定径）轧机机组→控制冷却速度运输线→集卷生产工艺。通过控制LF脱硫、后期加合金和软吹氩气搅拌去除夹杂物和球化夹杂物，连铸保护浇铸和稳定拉速，控制轧制过程温度，吐丝后在运输线上控制冷却速度，生产出优质高强度冷镦钢盘条。本方法操作简便、适用范围广、冷镦性能稳定、夹杂物较少、大部分夹杂物呈球形且晶粒细小均匀。

Description

一种优质高强度冷镦钢及其生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼和轧制领域，涉及一种高强度冷镦钢的生产方法，主要应用于优质高强度冷镦钢的生产过程。

背景技术

高强度冷镦钢主要用于制作紧固件，根据紧固件机械性能GB/T 3098.1-2010的规定：8.8~10.9级的紧固件要求，化学成分质量分数C:0.15%~0.55%，P≤0.025%，S≤0.025%，B≤0.005%，其余为Fe含量和痕量元素。这类紧固件冷镦钢抗拉强度高，退火后冷镦变形量大，简称为高强度冷镦钢。根据国标GB/T 6478-2001中表3中序号9、10、11高强度用钢规定：化学成分（质量分数）C:0.32%~0.45%，Si≤0.30%，Mn：0.60%~0.90%，P≤0.035%，S≤0.035%，Cr≤1.2%，其余为Fe含量和痕量元素。

优质高强度冷镦钢主要工艺要求是晶粒度细小而均匀，夹杂物较少而被球化，退火前拉拔使用时硬度低，退火后冷镦变形量大而不开裂，但如果按国标化学成分生产，不控制轧制过程温度和冷却速度，容易产生质量波动，夹杂物较多且呈不规则形状，顶锻开裂率高，退火前拉拔时硬度较高的问题。

鉴于以上问题，本申请的解决方法是在生产优质高强度冷镦钢的过程中，控制好LF的处理工艺，增加Al含量、稀土和Ca含量，细化晶粒，去除夹杂物和球化夹杂物，连铸保护浇铸，避免大型夹杂物的生成，控制轧制过程温度，细化晶粒，吐丝后缓慢冷却，增加铁素体比例，降低硬度，利于拉拔。在炼钢中，根据钢产品强度等级的要求，选择不同的化学成分控制范围，通过LF去除夹杂和球化夹杂控制，轧制过程温度控制和运输线冷却速度控制，达到冷镦性能稳定、夹杂物较少、夹杂物呈球形和晶粒度细小均匀的目的。

发明内容

本发明针对高强度冷镦钢质量不稳定，冷镦性能不稳定，夹杂物含量较多且成不规则形状的问题，提供一种生产优质高强度冷镦钢的方法，实现在高强度冷镦钢生产的过程中，达到冷镦性能稳定、夹杂物较低，大部分夹杂物成球形和铁素体较多的目的。

本发明的技术方案为：

一种高强度冷镦钢的制备方法，包括炼钢和轧制工序，炼钢工序为铁水经转炉熔炼、LF精炼和小方坯连铸得到钢坯：轧制工序为将钢坯经加热炉、轧机机组、运输线和集卷生产设备得到高强度冷镦钢；其中轧机机组包括粗轧机、中轧机、预精轧机、精轧机和减定径轧机。

其中，LF精炼时加入Al、石灰、萤石、碳化硅先脱硫，当控制S≤0.015%以下时，软吹氩气搅拌去除夹杂物，再加入Ca合金和稀土球化夹杂物。

钢坯经加热炉加热，开轧温度为950℃~1050℃，进精轧机温度为900℃~1000℃，吐丝温度为820℃~920℃。

运输线上，吐丝温度到集卷温度之间控制冷却速度在0.5℃/s~0.8℃/s之间。

使用上述方法制备的高强度冷镦钢，其包含的组份及其重量百分比分别为：C：0.30%~0.50%，Si≤0.30%，Mn：0.50%~0.90%，P≤0.030%，S≤0.015%，Cr≤1.20%，Al≤0.050%，RE：0.005%~0.040%，Ca≤0.004%，其余为Fe含量和痕量元素。

本方法通过转炉脱碳、脱磷和去除氢等有害杂质，控制LF脱硫、软吹氩气搅拌去除夹杂物和加合金球化夹杂物，连铸全程氩气保护浇铸和稳定拉速，结晶器水口堵塞后，及时更换水口的方法，有效减少了夹杂物的含量和铁素体的数量，达到了冷镦性能的稳定。

本方法操作简便、适用范围广、冷镦性能稳定、夹杂物较少、大部分夹杂物呈球形且晶粒细小均匀。

附图说明

图1(a)和(b)为实施例1中冷镦钢的金相组织图片。

图2(a)和(b)为实施例2中冷镦钢的金相组织图片。

图3为实施例3中冷镦钢的金相组织图片。

具体实施方式

实施例1：

8.8级高强度冷镦钢，化学成分C为0.36%，Si为0.14%，Mn为0.70%，P为0.025%，S为0.012%，Al为0.015%，Ca为0.0014%，Cr为0.91%，RE为0.005%，其余为Fe含量和痕量元素。

其制备方法为铁水经转炉熔炼、LF精炼和小方坯连铸得到钢坯：轧制工序为将钢坯经加热炉、轧机机组、运输线和集卷生产设备得到高强度冷镦钢；LF精炼时加入Al、石灰、萤石和碳化硅先脱硫，当控制S≤0.015%以下时，软吹氩气搅拌去除夹杂物，再加入Ca合金和稀土球化夹杂物；连铸全程氩气保护浇铸，钢坯开轧温度1000℃，进精轧机温度1000℃，吐丝温度900℃。运输线上冷却速度为0.65℃/s，轧制成Ф16mm的盘条。

该盘条冷镦性能优良，切除头尾后，合格率为100%，晶粒度和夹杂物见图1，其中夹杂物较少、大部分夹杂物呈球形且晶粒细小均匀。

实施例2：

10.9级高强度冷镦钢，化学成分C为0.41%，Si为0.17%，Mn为0.74%，P为0.020%，S为0.007%，Al为0.032%，Ca为0.0029%，Cr为1.01%，RE为0.010%，其余为Fe含量和痕量元素。

其制备方法为铁水经转炉熔炼、LF精炼和小方坯连铸得到钢坯：轧制工序为将钢坯经加热炉、轧机机组、运输线和集卷生产设备得到高强度冷镦钢；LF精炼时加入Al、石灰、萤石和碳化硅先脱硫，当控制S≤0.015%以下时，软吹氩气搅拌去除夹杂物，再加入Ca合金和稀土球化夹杂物；连铸全程氩气保护浇铸，钢坯开轧温度1010℃，进精轧机温度990℃，吐丝温度840℃。运输线上冷却速度为0.58℃/s，轧制成Ф12mm的盘条。

该盘条冷镦性能优良，切除头尾后，合格率为100%，晶粒度和夹杂物见图2，其中夹杂物较少、大部分夹杂物呈球形且晶粒细小均匀。

实施例3：

8.8级高强度冷镦钢，化学成分C为0.30%，Si为0.20%，Mn为0.70%，P为0.020%，S为0.007%，Al为0.010%，Ca为0.0010%，Cr为0.63%，稀土为0.020%，其余为Fe含量和痕量元素。

其制备方法为铁水经转炉熔炼、LF精炼和小方坯连铸得到钢坯：轧制工序为将钢坯经加热炉、轧机机组、运输线和集卷生产设备得到高强度冷镦钢；LF精炼时加入Al、石灰、萤石和碳化硅先脱硫，当控制S≤0.015%以下时，软吹搅拌去除夹杂物，再加入Ca合金和稀土球化夹杂物；连铸全程氩气保护浇铸，钢坯开轧温度1030℃，进精轧机温度970℃，吐丝温度890℃。运输线上冷却速度为0.70℃/s，轧制成Ф20mm的盘条。

该盘条冷镦性能优良，晶粒度和夹杂物见图3，其中夹杂物较少、大部分夹杂物呈球形且晶粒细小均匀。

Claims

1.一种高强度冷镦钢的制备方法，包括炼钢和轧制工序，炼钢工序为铁水经转炉熔炼、LF精炼和小方坯连铸得到钢坯：轧制工序为将钢坯经加热炉、轧机机组、运输线和集卷生产设备得到高强度冷镦钢；其中轧机机组包括粗轧机、中轧机、预精轧机、精轧机和减定径轧机，其特征在于，LF精炼时加入Al、石灰、萤石和碳化硅先脱硫，当控制S≤0.015%以下时，软吹氩气搅拌去除夹杂物，再加入Ca合金和稀土球化夹杂物；

所述高强度冷镦钢包含的组份及其重量百分比分别为：C：0.30%~0.50%，Si≤0.30%，Mn：0.50%~0.90%，P≤0.030%，S≤0.015%，Cr≤1.20%，Al≤0.050%，RE：0.005%~0.040%，Ca≤0.004%，其余为Fe含量和痕量元素。

2.如权利要求1所述的高强度冷镦钢的制备方法，其特征在于所述钢坯经加热炉加热，开轧温度为950℃~1050℃，进精轧机温度为900℃~1000℃，吐丝温度为820℃~920℃。

3.如权利要求1所述的高强度冷镦钢的制备方法，其特征在于控制运输线上吐丝温度到集卷温度之间冷却速度为0.5℃/s~0.8℃/s。

4.如权利要求1-3之一所述的制备方法制备得到的高强度冷镦钢。