CN104759469B - 免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法 - Google Patents

免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法，其方法步骤为：（1）冶炼钢水然后连铸成钢坯；（2）所述钢坯经缓冷释放应力；（3）将缓冷后的热轧坯加热至1150～1190℃，保温时间110～140min；然后高压水除磷；（4）将除磷后的热轧坯进行粗中轧、预精轧和精轧，其中进精轧温度965～995℃，精轧结束后，卷取温度控制在960～980℃；尺寸精度执行负公差；（5）热轧后的盘条进入冷却线，风机和保温罩均关闭，确保盘条在保温罩内的停留时间不小于40分钟；即可得到所述的热轧线材。本发明减少了拉拔量，防止因拉拔量大造成的硬度上升；既满足了下游用户免退火生产，减低成本的诉求，又避免了退火对环境的污染，具有节能环保、低成本的特点。

Description

免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法
技术领域
本发明涉及一种热轧线材的生产方法，尤其是一种免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法。
背景技术
随着生产成本的增加和环境保护的压力，冷镦钢棒线材趋向高强高塑性紧固件用钢、向环保友好和生产成本低的方向发展。因此可以节省能源、减少污染和成本、提高生产效率的免退火冷镦钢的地位逐渐显现。所以，为在目前钢铁行业的“寒冬”中，积极寻求自救，在竞争激烈的国际市场占得一席之地，迎合客户降低成本的要求，开发出生产免退火产品的专有技术尤为重要。
目前国内外有一些厂家可以生产免退火或简易免退火线材，但多数方法为采用热机轧制，又叫低温终轧技术，而对于利用优化合金成分设计、高温轧制以及产品负公差孔型轧制技术进行免退火线材生产还鲜有报道。申请号201210408163.4公开了“一种免退火低碳钢盘条及其生产方法”，其包括转炉脱氧控制、精炼增碳控制、卷取温度控制、辊道速度控制，该方法主要针对低碳冷镦钢。申请号201110411594.1公开了“一种免退火处理热轧S50C板带的生产方法”，其包括粗轧温度控制、精轧温度控制、卷取温度控制和冷却速度控制在内的免退火生产方法，但主要针对板带。申请号200410103089.0公开了“8.8级高强度冷镦钢用热轧免退火盘条的生产方法”，其包括利用具有热机械轧制功能的高速线材轧机生产免退火的中碳免退火盘条；但需要对高线生产线进行在线升级，增加超重载精轧机组等设备投资。
针对下游客户希望中碳冷镦钢热轧盘条在深加工过程中免去退火工艺的需求，如何在不增加设备投资的基础上，根据下游制造企业的生产工艺特点，通过钢厂自身的技术方案设计实现下游免退火生产成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用合理的成分与工艺设计的免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的方法步骤为：（1）冶炼钢水然后连铸成钢坯，所述钢坯成分按重量百分比为：C0.17～0.20%、Si≤0.10%、Mn0.60～0.70%、Cr0.90～1.00%，P≤0.03%、S≤0.03%，其余为铁和不可避免的杂质；
（2）所述钢坯经缓冷释放应力；
（3）将缓冷后的热轧坯加热至1150～1190℃，保温时间110～140min；然后高压水除磷；
（4）将除磷后的热轧坯进行粗中轧、预精轧和精轧，其中进精轧温度965～995℃，精轧结束后，卷取温度控制在960～980℃；尺寸精度执行负公差；
（5）热轧后的盘条进入冷却线，风机和保温罩均关闭，确保盘条在保温罩内的停留时间不小于40分钟；即可得到所述的热轧线材。
本发明所述步骤（3）中，除磷温度为1100～1150℃，要求除磷水压至少10MPa；
本发明所述步骤（2）中，钢坯经缓冷70～75小时后开坯，开坯后的热轧坯进行70～75小时缓冷。
本发明所述步骤（4）中，热轧坯进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧。
本发明所述热轧线材的成品尺寸23.5～24.0mm，椭圆度≤0.45mm。
本发明的原理是：通过化学成分的优化设计，减少P、S、Si等元素，降低材料脆性，改善材料冷作硬化率等指标；在标准范围内寻找淬透性和硬度的平衡点，尽量降低C、Mn、Cr元素，实现强度与塑性的友好匹配。热轧坯通过步骤（3）的加热保温，提高热轧坯奥氏体化温度下的保温时间，使奥氏体晶粒充分长大。通过控制轧制和卷取温度，使之在较高的终轧温度下轧制，延长奥氏体向铁素体的转变时间，促进铁素体形核及长大，同时提高铁素体的晶粒尺寸。采用控制冷却，尽可能延长盘条在保温罩内的停留时间，使线材（盘条）缓慢冷却至室温，促进最终晶粒的长大，防止冷却过程中出现贝氏组织等异常组织。依照下游企业的加工工艺，采取产品尺寸负公差轧制，减少热轧线材至精线的变形量和冷作硬化率。综上所述，本发明从冶炼到拉拔整个工艺链的每个节点进行控制实现下游用户深加工过程中免去退火工艺、减少成本的目的。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明针对下游企业希望使用Φ24mm规格中碳冷镦钢热轧盘条时免去退火工艺，减少成本的需求，优化成分设计，采用高温轧制技术，增加铁素体量和晶粒尺寸，线材硬度满足不大于80HRB的免退火材要求；同时采用负公差孔型轧制，使热轧线材尺寸接近精线尺寸，减少拉拔量，防止因拉拔量大造成硬度上升。
本发明既满足了下游用户免退火生产，减低成本的诉求，又避免了退火对环境的污染，是一种节能环保、低成本的热轧线材生产方法。
本发明利用钢厂现有设备和工艺条件，仅进行负公差孔型设计，在不增加投资和生产成本并保证线材基本技术指标的前提下，最终实现免退火Φ24mm规格中碳冷镦钢热轧线材的生产。
本发明不仅保证热轧线材的硬度达到不大于80HRB的免退火要求，而且考虑下游客户的后续加工工艺，实现线材尺寸、精线尺寸和拉拔量的合理匹配，实现加工硬化最小化，最终实现产品生产过程的免退火化。增强了热轧盘条的竞争优势。
本发明尤其在对钢坯缓冷时间进行限定时，能有效地保证钢坯（热轧坯）的表面应力在缓冷过程中充分释放。本发明进一步限定了除磷温度和除磷水压力，用以保证氧化铁皮清除干净。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例1金相组织照片；
图2是本发明实施例2金相组织照片；
图3是本发明实施例3金相组织照片。
具体实施方式
实施例1：本免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法如下所述。
（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.19%、Si0.06%、Mn0.63%、Cr0.95%、P0.013%、S0.005%，其余为铁和不可避免的杂质。
（2）钢坯缓冷72小时后开坯，开坯后的热轧坯缓冷72小时。
（3）将缓冷后的热轧坯加热至1160℃，保温时间120min；然后高压水除磷，除磷温度为1140℃，要求除磷水压至少10MPa。
（4）将除磷后的热轧坯进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧；进精轧温度970℃，精轧结束后，卷取温度控制在965℃；其中，尺寸精度执行负公差。
（5）热轧的盘条进入辊道冷却线，风机和保温罩均关闭，板链一步一走，盘条在保温罩内的停留时间为43分钟；即可得到所述的热轧线材。
本热轧线材的小面直径Φ23.54mm，大面直径Φ23.95mm，椭圆度0.41；取样，抛光后在AT200DR-TM硬度计下测得热轧线材横截面1/2半径处的硬度为79.2HRB，达到免退火产品要求。本热轧线材的金相组织照片如图1所示，由图1可知，本热轧线材显微组织主要由铁素体和珠光体组成，其中软韧项的铁素体量超过90%,晶粒度7级，利于后续加工过程中的变形。
实施例2：本免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法如下所述。
（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.20%、Si0.09%、Mn0.64%、Cr0.93%、P0.016%、S0.005%，其余为铁和不可避免的杂质。
（2）钢坯缓冷75小时后开坯，开坯后的热轧坯缓冷73小时。
（3）将热轧坯加热至1175℃，保温时间110min；然后高压水除磷，除磷温度为1150℃，要求除磷水压至少10MPa。
（4）将除磷后的热轧坯进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧，进精轧温度980℃，精轧结束后，卷取温度控制在970℃；其中，尺寸精度执行负公差。
（5）热轧的盘条进入冷却线，风机和保温罩均关闭，板链一步一走，盘条在保温罩内的停留时间为47分钟；即可得到所述的热轧线材。
本热轧线材的小面直径Φ23.59mm,，大面直径Φ23.90mm，椭圆度0.31。取样，抛光后在AT200DR-TM硬度计下测得本热轧线材横截面1/2半径处的硬度为76.2HRB，达到免退火产品要求。本热轧线材的金相组织照片如图1所示，由图1可知，本热轧线材显微组织主要由铁素体和珠光体组成，其中软韧项的铁素体量超过90%,晶粒度7级，利于后续加工过程中的变形。
实施例3：本免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法如下所述。
（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.18%、Si0.04%、Mn0.66%、Cr0.95%、P0.012%、S0.007%，其余为铁和不可避免的杂质。
（2）钢坯缓冷72小时后开坯，开坯后的热轧坯缓冷70小时。
（3）将热轧坯加热至1155℃，保温时间135min；然后高压水除磷，除磷温度为1130℃，要求除磷水压至少10MPa。
（4）将除磷后的热轧坯进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧，进精轧温度990℃，精轧结束后，卷取温度控制在975℃；其中，尺寸精度执行负公差。
（5）热轧的盘条进入冷却线，风机和保温罩均关闭，板链一步一走，盘条在保温罩内的停留时间为48分钟。
本热轧线材的小面直径Φ23.62mm,，大面直径Φ23.94mm，椭圆度0.32。取样，抛光后在AT200DR-TM硬度计下测得本热轧线材横截面1/2半径处的硬度为73.8HRB，达到免退火产品要求。本热轧线材的金相组织照片如图1所示，由图1可知，本热轧线材显微组织主要由铁素体和珠光体组成，其中软韧项的铁素体量超过90%,晶粒度7级，利于后续加工过程中的变形。
实施例4：本免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法如下所述。
（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.17%、Si0.05%、Mn0.70%、Cr0.96%、P0.03%、S0.01%，其余为铁和不可避免的杂质。。
（2）钢坯缓冷70小时后开坯，开坯后的热轧坯缓冷74小时。
（3）将热轧坯加热至1150℃，保温时间130min；然后高压水除磷，除磷温度为1120℃，要求除磷水压至少10MPa。
（4）将除磷后的热轧坯进行粗中轧、预精轧和精轧，进精轧温度995℃，精轧结束后，卷取温度控制在975℃；其中，尺寸精度执行负公差。
（5）热轧的盘条进入冷却线，风机和保温罩均关闭，板链一步一走，盘条在保温罩内的停留时间为42分钟。
本热轧线材的小面直径Φ23.56mm,，大面直径Φ23.91mm，椭圆度0.35。取样，抛光后在AT200DR-TM硬度计下测得本热轧线材横截面1/2半径处的硬度为75.3HRB，达到免退火产品要求。
实施例5：本免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法如下所述。
（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.18%、Si0.10%、Mn0.65%、Cr0.90%、P0.021%、S0.03%，其余为铁和不可避免的杂质。。
（2）钢坯缓冷73小时后开坯，开坯后的热轧坯缓冷75小时。
（3）将热轧坯加热至1190℃，保温时间125min；然后高压水除磷，除磷温度为1100℃，要求除磷水压至少10MPa。
（4）将除磷后的热轧坯进行粗中轧、预精轧和精轧，进精轧温度990℃，精轧结束后，卷取温度控制在980℃；其中，尺寸精度执行负公差。
（5）热轧的盘条进入冷却线，风机和保温罩均关闭，板链一步一走，盘条在保温罩内的停留时间为40分钟。
本热轧线材的小面直径Φ23.57mm,，大面直径Φ23.93mm，椭圆度0.36。取样，抛光后在AT200DR-TM硬度计下测得本热轧线材横截面1/2半径处的硬度为74.5HRB，达到免退火产品要求。
实施例6：本免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法如下所述。
（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.18%、Si0.07%、Mn0.60%、Cr1.00%、P0.017%、S0.016%，其余为铁和不可避免的杂质。。
（2）钢坯缓冷74小时后开坯，开坯后的热轧坯缓冷73小时。
（3）将热轧坯加热至1170℃，保温时间140min；然后高压水除磷，除磷温度为1130℃，要求除磷水压至少10MPa。
（4）将除磷后的热轧坯进行粗中轧、预精轧和精轧，进精轧温度965℃，精轧结束后，卷取温度控制在960℃；其中，尺寸精度执行负公差。
（5）热轧的盘条进入冷却线，风机和保温罩均关闭，板链一步一走，盘条在保温罩内的停留时间为52分钟。
本热轧线材的小面直径Φ23.61mm,，大面直径Φ23.97mm，椭圆度0.36。取样，抛光后在AT200DR-TM硬度计下测得本热轧线材横截面1/2半径处的硬度为76.1HRB，达到免退火产品要求。

Claims (5)

1.一种免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法，其特征在于，其方法步骤为：（1）冶炼钢水然后连铸成钢坯，所述钢坯成分按重量百分比为：C0.17～0.20%、Si≤0.10%、Mn0.60～0.70%、Cr0.90～1.00%，P≤0.03%、S≤0.03%，其余为铁和不可避免的杂质；
（2）所述钢坯经缓冷释放应力；
（3）将缓冷后的钢坯加热至1150～1190℃，保温时间110～140min；然后高压水除磷；
（4）将除磷后的钢坯进行粗中轧、预精轧和精轧，其中进精轧温度965～995℃，精轧结束后，卷取温度控制在960～980℃；尺寸精度执行负公差；
（5）热轧后的线材进入冷却线，风机和保温罩均关闭，确保线材在保温罩内的停留时间不小于40分钟；即可得到所述的热轧线材。
2.根据权利要求1所述的免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中，除磷温度为1100～1150℃，要求除磷水压至少10MPa。
3.根据权利要求1所述的免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法，其特征在于：所述步骤（2）中，钢坯经缓冷70～75小时后开坯，开坯后的钢坯进行70～75小时缓冷。
4.根据权利要求1所述的免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法，其特征在于：所述步骤（4）中，钢坯进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧。
5.根据权利要求1－4任意一项所述的免退火中碳冷镦钢热轧线材的生产方法，其特征在于：所述热轧线材的成品尺寸直径23.5～24.0mm，椭圆度≤0.45mm。
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