CN105132815A

CN105132815A - 高强度大尺寸螺栓用冷镦钢及其生产方法

Info

Publication number: CN105132815A
Application number: CN201510625573.8A
Authority: CN
Inventors: 阮士朋; 田新中; 张治广; 郭明仪; 李永超; 陈继林; 回士旭; 李宝秀; 戴永刚; 翟进坡; 黄翠环; 李世琳
Original assignee: Xingtai Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Xingtai Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明公开了一种高强度大尺寸螺栓用冷镦钢及其生产方法，其包括加热、轧制和冷却工序，所采用的钢坯化学成分的重量百分含量为：C0.17～0.23%，Mn0.70～1.00%，Si0.30%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cr0.65～1.20%，B0.0008～0.0050%，Ti0.01～0.06%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；所述加热工序中，钢坯加热至1000～1100℃，保温时间80～130min。本方法通过成分及工艺优化，使所生产的盘卷具有较低的强度和硬度，满足免退火进行冷加工的工艺性能，同时具有良好的淬透性，满足大尺寸螺栓淬透性的要求，还具有一定的耐延迟断裂性能；微观组织由均匀的铁素体+珠光体组成，抗拉强度500～560MPa，面缩≥60%，1/3冷顶锻合格，生产成本低，具有良好的冷加工性能和淬透性能。

Description

高强度大尺寸螺栓用冷镦钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种冷墩钢盘条，尤其是一种10.9级高强度大尺寸螺栓用冷镦钢及其生产方法。

背景技术

传统的10.9级高强度螺栓大多采用中碳钢和中碳合金钢生产，然而，这类钢材碳含量高，工艺性能差，在冷加工前需进行耗能、费时的球化软化退火处理，同时针对大尺寸的螺栓来说，中碳钢的淬透性稍显不足，因此通过成分及控轧控冷工艺的优化开发一种具有良好加工性能和淬透性能，且适合生产大尺寸的10.9级高强度螺栓的冷镦钢盘卷显得非常必要和非常有意义。

目前国内外有一些厂家能够生产免退火或简化退火的含硼钢线材，主要是通过降低碳含量来改善冷加工性能，同时添加一定量的硼元素来改善钢的淬透性；但是这种线材存在下述不足之处：其主要用于生产8.8级螺栓，如生产更高级别的螺栓则需要增加碳含量，会使盘条冷加工性能恶化，增加模具损耗，甚至需要进行球化退火处理。

专利号为CN201010127837.4公开了“高强度紧固件用含硼冷镦钢及其制备工艺”，包括了钢种的化学成分及其制备工艺，可用于生产8.8级及以上高强度紧固件，其主要是在中低碳钢基础上添加硼元素，Cr元素含量偏低为0.08～0.50％；这种方法存在不足之处是：不能够保证10.9级及以上强度大规格螺栓稳定的淬透性能。

专利号为CN200910144282.1公布了“10.9级含铬非调质冷镦钢及其热轧盘条的轧制方法”，包括了化学成分及轧制工艺，其属于低碳高锰含量的非调质钢，主要成分C0.08～0.14%，Mn1.80～2.30%，Cr0.20～0.40%；但这种方法存在下述不足之处：会增加下游客户冷加工过程的模具损坏，增加裂纹萌生几率，同时该方法生产盘条需要进行低温轧制，目前大多数钢厂的设备不具备低温精轧能力，生产不易实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高性能的高强度大尺寸螺栓用冷镦钢；本发明还提供了一种易生产的高强度大尺寸螺栓用冷镦钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其化学成分的重量百分含量为：C0.17～0.23%，Mn0.70～1.00%，Si≤0.30%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cr0.65～1.20%，B0.0008～0.0050%，Ti0.01～0.06%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明所述螺栓为10.9级。

本发明方法包括加热、轧制和冷却工序，所采用的钢坯化学成分的重量百分含量如上所述；

所述加热工序中，钢坯加热至1000～1100℃，保温时间80～130min。

本发明方法所述轧制工序中，进精轧温度900～950℃。

本发明方法所述轧制工序中，卷取温度控制在850～900℃；所述冷却工序中，辊道冷却线的风机和保温罩均关闭。

本发明方法采用的原理是：采用低的碳含量降低热轧盘卷硬度，以保证钢的冷加工性能，省略退火处理，同时为了保证大规格盘条的淬透性能添加适当的Cr和B元素；降低P、S等元素，避免材料脆性，改善高强度螺栓的耐延迟断裂性能。调整钢坯加热温度，使合金元素充分奥氏体化，同时避免晶粒过度长大。控制轧制温度，使奥氏体晶粒完成充分再结晶细化。适当降低卷取温度，关闭辊道冷却线的风机和保温罩，以降低冷却速度，延长奥氏体向铁素体的转变时间，促进铁素体形核及长大，提高铁素体含量比例。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明的微观组织由铁素体+珠光体组成，抗拉强度500～560MPa，面缩≥60%，1/3冷顶锻合格，具有良好的冷加工性能和淬透性能，能够满足下游用户生产大尺寸10.9级高强度紧固件的要求。

本发明方法通过成分及工艺优化，使所生产的含硼含铬冷镦钢热轧盘卷具有较低的强度和硬度，满足免退火进行冷加工的工艺性能，同时具有良好的淬透性，满足大尺寸螺栓淬透性的要求，还具有一定的耐延迟断裂性能。本发明方法生产的φ20～38mm大规格热轧盘条，微观组织由均匀的铁素体+珠光体组成，抗拉强度500～560MPa，面缩≥60%，1/3冷顶锻合格，生产成本低，具有良好的冷加工性能和淬透性能，能够满足下游用户生产大尺寸10.9级高强度紧固件的要求。产品在大尺寸螺栓用钢方面具有一定的竞争优势。

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是本发明的显微组织照片。

具体实施方式

实施例1：本高强度大尺寸螺栓用冷镦钢采用下述生产方法。

（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.20%、Si0.19%、Mn0.81%、Cr0.82%、P0.012%、S0.004%、B0.0023%、Ti0.035%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

（2）加热工序：将钢坯加热至1080℃，保温时间100min；然后高压水除磷，将钢坯表面氧化皮去除干净。

（3）轧制工序：将除磷后的钢坯进行6+6道次粗中轧，4道次预精轧，2道次精轧，进精轧温度923℃，精轧结束后，卷取温度控制在880℃。

（4）冷却工序：进入板链式运输辊道冷却线，风机和保温罩均关闭，板链一步一走，以控制盘卷在保温罩内的停留时间。

本实施例所得Φ36mm规格的冷镦钢热轧盘条，抗拉强度513MPa，面缩率68%，冷顶锻1/3合格。所得冷镦钢热轧盘条的显微组织照片见图1，由图1可见，其组织为铁素体＋珠光体，且分布均匀。经某下游客户进行深加工制作的10.9级大尺寸螺栓各项性能良好。

实施例2：本高强度大尺寸螺栓用冷镦钢采用下述生产方法。

（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.21%、Si0.20%、Mn0.83%、Cr0.80%、P0.014%、S0.003%、B0.0022%、Ti0.040%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

（2）加热工序：将钢坯加热至1085℃，保温时间105min；然后高压水除磷，将钢坯表面氧化皮去除干净。

（3）轧制工序：将除磷后的钢坯进行6+6道次粗中轧，4道次预精轧，2道次精轧，进精轧温度915℃，精轧结束后，卷取温度控制在878℃。

（4）冷却工序：进入板链式运输辊道冷却线，风机和保温罩均关闭，板链一步一走。

本实施例所得Φ34mm规格的冷镦钢热轧盘条，抗拉强度518MPa，面缩率65%，冷顶锻1/3合格。经某下游客户进行深加工制作的10.9级大尺寸螺栓成型性能好，外观质量优，无开裂现象，100%合格。

实施例3：本高强度大尺寸螺栓用冷镦钢采用下述生产方法。

（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.19%、Si0.20%、Mn0.82%、Cr0.85%、P0.015%、S0.005%、B0.0020%、Ti0.040%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

（2）加热工序：将钢坯加热至1088℃，保温时间106min；然后高压水除磷，将钢坯表面氧化皮去除干净。

（3）轧制工序：将除磷后的钢坯进行6+6道次粗中轧，4道次预精轧，2道次精轧，进精轧温度910℃，精轧结束后，卷取温度控制在875℃。

本实施例所得Φ30mm规格的冷镦钢热轧盘条，抗拉强度523MPa，面缩率64%，冷顶锻1/3合格。经某下游客户进行深加工制作的10.9级大尺寸螺栓成型性能好，无开裂现象，100%合格。

实施例4：本高强度大尺寸螺栓用冷镦钢采用下述生产方法。

（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.17%、Si0.26%、Mn1.00%、Cr1.02%、P0.025%、S0.014%、B0.0008%、Ti0.026%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

（2）加热工序：将钢坯加热至1000℃，保温时间110min；然后高压水除磷，将钢坯表面氧化皮去除干净。

（3）轧制工序：将除磷后的钢坯进行6+6道次粗中轧，4道次预精轧，2道次精轧，进精轧温度900℃，精轧结束后，卷取温度控制在850℃。

本实施例所得Φ26mm规格的冷镦钢热轧盘条，抗拉强度525MPa，面缩率65%，冷顶锻1/3合格。经某下游客户进行深加工制作的10.9级大尺寸螺栓成型性能好，无开裂现象，100%合格。

实施例5：本高强度大尺寸螺栓用冷镦钢采用下述生产方法。

（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.23%、Si0.22%、Mn0.70%、Cr1.20%、P0.018%、S0.025%、B0.0035%、Ti0.06%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

（2）加热工序：将钢坯加热至1050℃，保温时间130min；然后高压水除磷，将钢坯表面氧化皮去除干净。

（3）轧制工序：将除磷后的钢坯进行6+6道次粗中轧，4道次预精轧，2道次精轧，进精轧温度940℃，精轧结束后，卷取温度控制在900℃。

本实施例所得Φ24mm规格的冷镦钢热轧盘条，抗拉强度519MPa，面缩率65%，冷顶锻1/3合格。经某下游客户进行深加工制作的10.9级大尺寸螺栓成型性能好，无开裂现象，100%合格。

实施例6：本高强度大尺寸螺栓用冷镦钢采用下述生产方法。

（1）冶炼钢水并连铸成钢坯，其成分按重量百分比为：C0.22%、Si0.30%、Mn0.94%、Cr0.65%、P0.021%、S0.012%、B0.0050%、Ti0.01%，其余为铁和不可避免的杂质元素。

（2）加热工序：将钢坯加热至1100℃，保温时间80min；然后高压水除磷，将钢坯表面氧化皮去除干净。

（3）轧制工序：将除磷后的钢坯进行6+6道次粗中轧，4道次预精轧，2道次精轧，进精轧温度950℃，精轧结束后，卷取温度控制在890℃。

本实施例所得Φ20mm规格的冷镦钢热轧盘条，抗拉强度515MPa，面缩率66%，冷顶锻1/3合格。经某下游客户进行深加工制作的10.9级大尺寸螺栓成型性能好，无开裂现象，100%合格。

Claims

1.一种高强度大尺寸螺栓用冷镦钢，其特征在于，其化学成分的重量百分含量为：C0.17～0.23%，Mn0.70～1.00%，Si≤0.30%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cr0.65～1.20%，B0.0008～0.0050%，Ti0.01～0.06%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的高强度大尺寸螺栓用冷镦钢及其生产方法，其特征在于：所述螺栓为10.9级。

3.一种高强度大尺寸螺栓用冷镦钢的生产方法，其包括加热、轧制和冷却工序，其特征在于，所采用的钢坯化学成分的重量百分含量为：C0.17～0.23%，Mn0.70～1.00%，Si≤0.30%，P≤0.025%，S≤0.025%，Cr0.65～1.20%，B0.0008～0.0050%，Ti0.01～0.06%，其余为Fe和不可避免的杂质元素；

4.根据权利要求3所述的高强度大尺寸螺栓用冷镦钢的生产方法，其特征在于：所述轧制工序中，进精轧温度900～950℃。

5.根据权利要求3或4所述的高强度大尺寸螺栓用冷镦钢的生产方法，其特征在于：所述轧制工序中，卷取温度控制在850～900℃；所述冷却工序中，辊道冷却线的风机和保温罩均关闭。