CN108300938A

CN108300938A - 一种轧制线材钢及其加工方法

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Publication number: CN108300938A
Application number: CN201810055251.8A
Authority: CN
Inventors: 王忠伟; 安国生
Original assignee: TIANJIN ROCKCHECK STEEL GROUP
Current assignee: TIANJIN ROCKCHECK STEEL GROUP
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2018-07-20

Abstract

本发明公开了一种轧制线材钢及其加工方法，属于线材钢的生产加工技术领域，其技术要点为：一种轧制线材钢，所述轧制线材钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为碳0.78‑0.82%，硅0.15‑0.25%，锰0.70‑0.80%，磷≤0.025%，硫≤0.025%，铬0.30‑0.35%，钼≤0.25%，镍≤0.20%。其加工方法为转炉、精炼、连铸、加热、轧制、淬火回火、飞剪、卷取、剪切定尺以及收集、称重和打捆处理后挂牌入库后制得成品线材钢。本发明提高了轧制线材钢的机械加工性能，使其硬度均匀，具有较好额抛光性以及优异的延展性和韧性；通过添加一定含量的铜以及钛和铌制得的钛合金或铌合金后有效提高低合金钢的强度和抗大气腐蚀能力；通过添加定含量的钙，吸收了多余的硫原子后形成CaS，减少了轧制线材内部裂纹的现象产生。

Description

一种轧制线材钢及其加工方法

技术领域

本发明属于线材钢的生产加工技术领域，更具体地说，它涉及一种轧制线材钢及其加工方法。

背景技术

随着现代机械设备和制造技术的不断发展，对制线材钢零件的性能和质量都提出了越来越苛刻的要求。其中，轧制的线材钢是指采用高速线材在高速线材轧机中进行轧制处理后得到的线材钢，例如钢绞线制品、邮电打包钢丝以及盘条等重要用途的线材制品。

目前现有的轧制线材在轧制后会使得金属的晶格出现歪扭的现象，使得金属在加工的过程中变形不均匀，在其内部存在较大内应力，容易出现加工硬化的现象，此时影响了上述模具钢的延展性和韧性，在后收卷时容易在轧制线材钢出现裂纹的现象。因此需要提出一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种轧制线材钢，的提高了轧制线材钢的机械加工性能，使其硬度均匀，其具有较好的塑性、韧性、抛光性、淬透性以及较耐腐蚀性。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：一种轧制线材钢，所述轧制线材钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为碳0.78-0.82％，硅0.15-0.25％，锰0.70-0.80％，磷≤0.025％，硫≤0.025％，铬0.30-0.35％，钼≤0.20％，镍≤0.20％，铜≤0.20％。

通过采用上述技术方案，在轧制线材钢中加入硅Si后，使其具有较高的热强性和弹性极限，导磁率高，涡流损失少的优点；同时硅的含量小于0.5％，使其还能具有较大的脱氧能力。

而锰Mn能够提高轧制线材钢的强度和耐磨性能。并且在锰和硫的作用下，还能够抵消硫对铁的红脆影响。

磷P和硫S由于其切屑发脆而可得到非常光泽的表面而加进快削钢，所以可用于制要求负荷不大而具高表面光洁度的钢制件。

铬Cr具有许多有价值的性能，例如高硬度、高强度、屈服点、高的耐磨性而对塑性、韧性影响又不大，高的抗氧化性，耐蚀性，还能提高电阻和导磁率。

钼Mo的具有良好的细化晶粒的作用，能够降低钢的过热倾向性，提高轧制线材钢的强度、硬度、热稳定性；此外还能提高马氏体(M体)回火的稳定性，同时与Cr、Ni结合可大大提高淬透性，因其细化了晶粒组织，降低了回火脆性，从而使其就有较好的韧性，使锻造加工容易。同时还可提高Cr、Ni轧制线材钢的抗晶间腐蚀能力。

通过添加镍Ni轧制线材杆具有高的强度、高的韧性和良好的淬透性、高电阻、以及高的耐腐蚀性的优点。

此外，在轧制线材钢中添加一定含量的铜Cu后能够有效提高低合金钢的强度和抗大气腐蚀能力；此外0.25％含量左右的铜，因其在轧制线材钢表面能够形成薄膜，该薄膜的成分为铜、硫和氧等元素，所以得到的轧制线材钢还能具有一定的抑制氢脆发生的效果，进一步提高了其稳定性和抗腐蚀性能。

本发明进一步设置为：还包括0.02-0.2％的锡和0.02-0.2％的砷。

通过采用上述技术方案，锡Sn能够降低铜Cu在γ相中的溶解度，砷As也能略微降低铜在γ相中的溶解度，使熔溶相析出，并在晶界上富集，提高了轧制线材钢的热脆性能。

本发明进一步设置为：还包括0.01-0.02％的钙。

通过采用上述技术方案，在轧制线材钢中添加钙，能够吸收多余的硫原子，形成CaS，从而达到防止轧制线材内部裂纹的目的。

本发明进一步设置为：所述轧制线材钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为碳0.78-0.82％，硅0.15-0.25％，锰0.70-0.80％，磷≤0.025％，硫≤0.025％，铬0.30-0.35％，钼0.20-0.25％，镍≤0.20％，镍≤0.20％，铌0.04-0.05％，钛0.02-0.05％。

通过采用上述技术方案，钛Ti与碳C之间能形成很强固的TiC，可稳定到1300℃，有此稳定到高温的高度分散的TiC质点，所以可细化晶粒，降低钢的过热倾向性。同时所有的游离碳都被结合成了强固TiC，所以在加热过程中就不会再沿奥氏体晶界析出碳化铬，有效防止产生晶间腐蚀现象。

而铌Nb能生成高度分散的强固的碳化物NbC(熔点3500℃)由此NbC化合物在 3500℃以下的温度内均可稳定存在，所以可细化晶粒，直加热至于1100～1200℃，仍可阻止晶粒长大。同时在轧制线材钢中添加铌Nb可提高低碳钢的抗强度和屈服点(25％)，使得轧制线材钢具有高温抗蚀性、高强度和高抗酸能力的优点。

本发明进一步设置为：还包括0.0018-0.02％的硼。

通过采用上述技术方案，在轧制线材钢中加入微量的硼，即可显著提高钢的淬透性，此时对其它性能等无影响或影响甚小。同时在调质后轧制线材钢具有良好的综合机械性能(即，其回火稳定性，回火脆性、疲劳极限与强度、硬度的关系等基本上与无硼钢一致)。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的二在于提供一种轧制线材钢的加工方法，降低了金属的内应力，在保持机械强度的基础上，提高了轧制线材钢的抗拉强度、韧性和可塑性能。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：一种轧制线材钢的加工方法，包括以下步骤，

步骤S1、转炉：将高炉铁水以及其他原材料经熔融还原后依次加入到转炉中进行冶炼，得到钢水；

步骤S2、转炉中炼得的钢水转移到钢包中，在还原气氛和氩气搅拌下，同时利用白渣在LF 炉中进行LF精炼处理；

步骤S3、在氩气的保护下，将精炼后的钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却、凝固后切成连铸坯料；

步骤S4、连铸坯经过检查、称重和测长处理后投入加热炉中进行加热处理；

步骤S5、将加热后的连铸坯在轧机反复轧制；

步骤S6、以水为介质进行淬火以及回火处理，淬火温度为750-840℃；

步骤S7、经倍尺飞剪机进行分段剪切处理；

步骤S8、吐丝和卷取处理，吐丝温度为840-860℃；其首段辊道速度为1.15-1.4米/秒，各段辊道速度超前率依次设定为(8％/8％/8％/5％/4％/0％/0％/0％/80％/-18％/-5％/0％)后三段辊到速度可根据实际集卷情况进行调整，同时开启10-15台斯太尔摩风机，分量分别为1#-10#为 100％；11#-15#为80％；

步骤S9、经剪切机进行剪切成6-12m定尺；

步骤S10、收集、称重和打捆处理后挂牌入库。

通过采用上述技术方案，在转炉中高温加热后得到钢水，在经过钢包精炼LF(即钢包精炼型炉外精炼的简称，其特点是比钢包处理的精炼时间长(约60-180分钟)，具有多种精炼功能，有补偿钢水温度降低的加热装置。)能够有效的除去钢水中的氧、氮和氢含量，有利于提高钢水的纯净度。接着采用连铸机提高了生产连铸坯的生产效率；随后在上下轧辊之间进行轧制得到初成品钢，经过轧制后的初成品钢具有良好的机械强度；然后在经由淬火和回火处理后，进一步提高初成品钢的韧性和延展性能；随后在倍尺飞剪机的作用下间隙初步剪切处理；然后在将吐丝后的轧制线材钢在收卷机上进行收集以及定尺的剪切成所需的长度，随后在进行捆扎、称重以及挂牌后入库，由此即可得到成品的轧制线材钢。

本发明进一步设置为：在步骤S5中，轧机的轧制过程分为三部分，将加热后的连铸坯在初轧机进行初轧制处理，其开轧的温度为1050-1100℃；接着将轧制后的连铸坯经过飞剪进行切头或尾处理后，在中轧机上进行连续轧制；随后再经过精轧机进行精轧处理，其精轧机入口温度为940-960℃。

通过采用上述技术方案，采用三次轧制而非一次轧制成型，提高了轧制后钢材尺寸的准确度，同时金属组织致密、晶粒细化形成更加稳定的流线纹路，提高了工件整体的硬度和其他的机械性能。

本发明进一步设置为：在步骤S5经过中轧机轧制后，经过高压水进行除磷处理后再进行精轧处理。

通过采用上述技术方案，高压水一方面有助于除去轧制后的钢材表面的磷化物，使得金属表面非常光泽，有利于后期表面抛光处理。另一方面水能够起到水冷作用，即经过中轧机轧制后的钢材在水性介质下进行再次淬火处理以进一步提高轧制线材钢的硬度以及耐磨性能，大幅度地提高了轧制线材钢的强度、韧性及抗疲劳强度。

本发明进一步设置为：在步骤S5轧制处理后采用超声波预探伤检测。

通过采用上述技术方案，超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查轧制线材钢零件缺陷的一种方法，当超声波束自轧制线材钢零件表面由探头通至内部，遇到缺陷与轧制线材钢零件底面时就分别发生反射波，在荧光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。由此方便了操作者检测不合格工件，提高了轧制线材钢整体的质量和性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提高了轧制线材钢的机械加工性能，使其硬度均匀，具有较好额抛光性以及优异的延展性和韧性；

2、通过添加一定含量的铜后有效提高低合金钢的强度和抗大气腐蚀能力；

3、通过添加定含量的钙，吸收了多余的硫原子后形成CaS，从而达到防止轧制线材内部裂纹的目的；

4、添加钛和铌制得的钛合金或铌合金，有效的提高了轧制线材钢的机械强度、韧性和抗腐蚀性能；

5、通过添加微量的硼，可显著提高钢的淬透性，且对其它性能等无影响或影响甚小。

附图说明

图1为本实施例中1-14中Φ12.5规格的控冷曲线；

图2为本实施例1-14中Φ11.0规格的控冷曲线。

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。

一种轧制线材钢，轧制线材钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为碳0.78- 0.82％，硅0.15-0.25％，锰0.70-0.80％，磷≤0.025％，硫≤0.025％，铬0.30-0.35％，钼≤ 0.25％，镍≤0.20％，铜≤0.20％。

一种轧制线材钢的加工方法，包括以下步骤：

步骤S5、将加热后的连铸坯在轧机反复轧制，具体分为三部分：

首先将加热后的连铸坯在初轧机进行首次轧制处理，其开轧的温度为1050-1100℃，炉膛气氛为还原性气氛；接着将轧制后的连铸坯经过飞剪进行切头尾处理后，在中轧机上进行连续轧制，随后再经过高压水进行除磷处理，保证轧制线材钢表面的氧化皮去除干净；然后再经过精轧机进行精轧处理，其精轧机入口温度为940-960℃；接着精轧处理后再采用超声波预探伤检测，查看轧制线材钢零件的缺陷；

步骤S7、经倍尺飞剪机进行分段剪切处理；

步骤S9、经剪切机进行剪切成6-12m定尺；

步骤S10、收集、称重和打捆处理后挂牌入库。

表1实施例1-14的化学成分及其质量百分比

表2非金属夹杂物检测数据

检测结果：如表3-6以及图1和图2分析可知，

1、Φ12.5规格力学性能：抗拉强度最小值1154MPa，平均值为1187MPa。端面收缩率最小值为27％，最大值为36％，平均值31％。

2、Φ12.5规格高倍组织：其中1个试验检出3.5级超标马氏体，复检合格；未检出超标网状渗碳体组织。

3、Φ11.0规格力学性能：抗拉强度最小值为1165MPa，平均值为1238MPa。端面收缩率最小值24％，最大值39％，平均值为35％。

4、Φ11.0规格高倍组织：未检测处超标异常组织。

5、两种规格的控冷曲线数据显示正常，相变温度分别为610℃和600℃。显微组织基本为正常索氏体组织，索氏体体积>85％，说明设计冷却强度合适。

表3Φ12.5规格检测数据

表4Φ12.5规格高倍组织检测数据

表5Φ11.0规格检测数据

表6Φ11.0规格高倍组织检测数据

实施例15：一种轧制线材钢，与实施例1的不同之处在于：在上述轧制线材钢中添加了0.12％的锡和0.12％的砷。锡Sn能够降低铜Cu在γ相中的溶解度，砷As也能略微降低铜在γ相中的溶解度，使熔溶相析出，并在晶界上富集，提高了轧制线材钢的热脆性能。

检测结果：轧制线材钢的力学性能：规格在Φ11.0-13.0mm，抗拉强度Rm≥1160MPa,断面收缩率Z≥30％。另外轧制线材钢的尺寸、外形以允许偏差符合GB/T14981中B 级的规定；而其重量符合CB/T14981-2009的要求。

实施例16：一种轧制线材钢，与实施例1的不同之处在于：在上述轧制线材钢中添加了0.1％的锡和0.1％的砷。锡Sn能够降低铜Cu在γ相中的溶解度，砷As也能略微降低铜在γ相中的溶解度，使熔溶相析出，并在晶界上富集，提高了轧制线材钢的热脆性能。

实施例17：一种轧制线材钢，与实施例1的不同之处在于：在上述轧制线材钢中0.02％的钙。

实施例18：一种轧制线材钢，与实施例1的不同之处在于：在上述轧制线材钢中添加了0.1％的锡、0.1％的砷和0.02％的钙。

实施例19：一种轧制线材钢，与实施例1的不同之处在于：在上述轧制线材钢中添加了0.04％的铌和0.05％的钛。

实施例20：一种轧制线材钢，与实施例1的不同之处在于：在上述轧制线材钢中添加了0.1％的锡、0.1％的砷、0.02％的钙、0.04％的铌和0.05％的钛。

实施例21：一种轧制线材钢，与实施例1的不同之处在于：在上述轧制线材钢中添加了0.1％的锡、0.1％的砷、0.02％的钙、0.04％的铌、0.05％的钛和0.02％的硼。

具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种轧制线材钢，其特征在于：所述轧制线材钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为碳0.78-0.82%，硅0.15-0.25%，锰0.70-0.80%，磷≤0.025%，硫≤0.025%，铬0.30-0.35%，钼≤0.20%，镍≤0.20%，铜≤0.20%。

2.根据权利要求1所述的一种轧制线材钢，其特征在于：还包括0.02-0.2%的锡和0.02-0.2%的砷。

3.根据权利要求2所述的一种轧制线材钢，其特征在于：还包括0.01-0.02%的钙。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种轧制线材钢，其特征在于：所述轧制线材钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为碳0.78-0.82%，硅0.15-0.25%，锰0.70-0.80%，磷≤0.025%，硫≤0.025%，铬0.30-0.35%，钼0.20-0.25%，镍≤0.20%，镍≤0.20%，铌0.04-0.05%，钛0.02-0.05%。

5.根据权利要求4所述的一种轧制线材钢，其特征在于：还包括0.0018-0.02%的硼。

6.一种根据权利要求1或5所述的轧制线材钢的加工方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤S2、转炉中炼得的钢水转移到钢包中，在还原气氛和氩气搅拌下，同时利用白渣在LF炉中进行LF精炼处理；

步骤S5、将加热后的连铸坯在轧机反复轧制；

步骤S7、经倍尺飞剪机进行分段剪切处理；

步骤S8、吐丝和卷取处理，吐丝温度为840-860℃；其首段辊道速度为1.15-1.4米/秒，各段辊道速度超前率依次设定为（8%/8%/8%/5%/4%/0%/0%/0%/80%/-18%/-5%/0%）后三段辊到速度可根据实际集卷情况调整，同时开启10-15台斯太尔摩风机，分量分别为1#-10#为100%；11#-15#为80%；

步骤S9、经剪切机进行剪切成6-12m定尺；

步骤S10、收集、称重和打捆处理后挂牌入库。

7.根据权利要求6所述的轧制线材钢的加工方法，其特征在于：在步骤S5中，轧机的轧制过程分为三部分，将加热后的连铸坯在初轧机进行初轧制处理，其开轧的温度为1050-1100℃；接着将轧制后的连铸坯经过飞剪进行切头或尾处理后，在中轧机上进行连续轧制；随后再经过精轧机进行精轧处理，其精轧机入口温度为940-960℃。

8.根据权利要求7所述的一种轧制线材钢的加工方法，其特征在于：在步骤S5经过中轧机轧制后，经过高压水进行除磷处理后再进行精轧处理。

9.根据权利要求8所述的一种轧制线材钢的加工方法，其特征在于：在步骤S5轧制处理后采用超声波预探伤检测。