CN108330391B - 一种铬钼合金冷镦钢盘条及其生产方法 - Google Patents

一种铬钼合金冷镦钢盘条及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铬钼合金冷镦钢盘条及其生产方法，所述的盘条化学成分如下：C：0.37～0.41、Si：0.15～0.30、Mn：0.75～0.95、Cr：0.90～1.20、Mo：0.15～0.30；所述的盘条化学成分还包括W：0.05～0.15(单位：wt％)。工艺路线为：铁水预处理－转炉－LF炉精炼－连铸－连轧－钢坯清理－加热－轧制－控冷－精整－检查－入库。在LF炉精炼过程中加入石灰、萤石、铝矾土进行造渣，精炼渣成分为：SiO2：7.8～11.2、Al2O3：19.2～27.1、CaO：52.6～65.2、MgO：6.3～7.9(单位：wt％)。本发明能够生产铁素体+珠光体组织、无全脱碳层的中碳铬钼合金冷镦钢盘条。通过控制连铸和轧制工艺，以及钨微合金化作用，进一步细化晶粒，提高盘条的强度、韧性、冲击性能和组织性能均匀性。

Description

一种铬钼合金冷镦钢盘条及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种铬钼合金冷镦钢盘条及其生产方法。
背景技术
42CrMo等高强度冷镦钢主要用于生产12.9级高强度紧固件。近年来，随着国内汽车行业的迅猛发展，对高强度冷镦钢的需求量逐年增加。我国生产紧固件用线材的钢企较多，但生产产品质量参差不平，且多以中低端产品为主，国外进口材料具有淬透性好、纯净度高和装配稳定等诸多优点，因而高级别的紧固件市场长期被国外产品占据。
42CrMo等高强度冷镦钢盘条在轧制过程中，容易出现表面组织全脱碳的缺陷。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种铬钼合金冷镦钢盘条及其生产方法，是一种中碳铬钼合金冷镦钢成分的合理设计、连铸连轧、加热、控轧控冷的生产方法，能够生产铁素体+珠光体组织，无全脱碳层的中碳铬钼合金冷镦钢盘条。通过控制连铸和轧制工艺，以及钨微合金化作用，进一步细化晶粒，提高盘条的强度、韧性、冲击性能和组织性能均匀性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种铬钼合金冷镦钢盘条，所述的盘条化学成分如下：C：0.37～0.41、Si：0.15～0.30、 Mn：0.75～0.95、Cr：0.90～1.20、Mo：0.15～0.30，其它为Fe和残余元素；所述的盘条化学成分还包括W：0.05～0.15(单位：wt％)。
一种铬钼合金冷镦钢盘条的生产工艺方法，工艺路线为：铁水预处理－转炉－LF炉精炼－连铸－连轧－钢坯清理－加热－轧制－控冷－精整－检查－入库。具体为：
1)LF炉精炼：在LF炉精炼过程中加入石灰、萤石、铝矾土进行造渣，精炼渣成分为：SiO2：7.8～11.2、Al2O3：19.2～27.1、CaO：52.6～65.2、MgO：6.3～7.9，单位：wt％；
2)连铸：在连铸过程的中间包使用空心颗粒覆盖剂，成分如下：SiO2：27～35、Al2O3： 8～14、CaO：14～24、MgO：8～13、C：20～25，单位：wt％，粒度为0.1～1mm，堆比重为0.5～0.9g/cm3；
3)轧制：加热炉一段炉温控制为890～960℃；二段炉温控制为1080～1150℃；上均热段控制为1030～1080℃；下均热段控制为1000～1050℃,空燃比控制为2～3之间；
控制开轧温度为930～980℃，精轧入口温度为880～950℃，减定径入口温度850～920℃，吐丝温度840～870℃；
4)控冷：斯太尔摩风冷线冷却方式：以6～12℃/s冷速冷却到640～750℃入罩，保温罩全部关闭，罩内冷速为0.2～1.0℃/s，出罩温度为460～630℃，冷床空冷。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用本发明提供的技术方案生产的
Figure RE-GDA0001666716960000021
中碳铬钼冷镦钢盘条，具有铁素体+珠光体组织，抗拉强度为960～1020MPa、延伸率为14～20％、面缩率为50～68％，A、B、C、D类非金属夹杂物均小于0.5级，冲击能量(KU2)超过200(J)，表面组织无全脱碳层。
2、因本发明未含有铌、钒等合金元素，对轧制过程中的控冷工艺要求较低，易于达到本发明所设计的理想组织。
3、本发明所述的精炼渣对吸附钢中夹杂物、夹杂物改性等有良好作用。
4、本发明所述的覆盖剂对该钢种的保温、吸附夹杂能力、预防钢水二次氧化等起到较好的作用。
具体实施方式
下面对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
一种铬钼合金冷镦钢盘条，所述的盘条化学成分如下：C：0.37～0.41、Si：0.15～0.30、 Mn：0.75～0.95、Cr：0.90～1.20、Mo：0.15～0.30，其它为Fe和残余元素；所述的盘条化学成分还包括W：0.05～0.15，(单位：wt％)。
一种铬钼合金冷镦钢盘条的生产工艺方法，工艺路线为：铁水预处理－转炉－LF炉精炼－连铸－连轧－钢坯清理－加热－轧制－控冷－精整－检查－入库。具体为：
1)LF炉精炼：在LF炉精炼过程中加入石灰、萤石、铝矾土进行造渣，精炼渣成分为：SiO2：7.8～11.2、Al2O3：19.2～27.1、CaO：52.6～65.2、MgO：6.3～7.9，单位：wt％；
2)连铸：在连铸过程的中间包使用空心颗粒覆盖剂，成分如下：SiO2：27～35、Al2O3： 8～14、CaO：14～24、MgO：8～13、C：20～25，单位：wt％，粒度为0.1～1mm，堆比重为0.5～0.9g/cm3；
3)轧制：加热炉一段炉温控制为890～960℃；二段炉温控制为1080～1150℃；上均热段控制为1030～1080℃；下均热段控制为1000～1050℃,空燃比控制为2～3之间；
控制开轧温度为930～980℃，精轧入口温度为880～950℃，减定径入口温度850～920℃，吐丝温度840～870℃；
4)控冷：斯太尔摩风冷线冷却方式：以6～12℃/s冷速冷却到640～750℃入罩，保温罩全部关闭，罩内冷速为0.2～1.0℃/s，出罩温度为460～630℃，冷床空冷。
本发明的理论依据为：
C：C是钢中固溶强化作用最明显的元素，随C含量增加，钢的强度、硬度上升，塑性、韧性下降，对于铁素体和珠光体组织的冷镦钢，C选择0.37～0.41；
Si：Si是铁素体固溶强化元素，同时也导致冷镦变形抗力的急剧升高，明显提高模具的消耗，不利于冷加工塑性变形，故Si的范围为0.15～0.30％；
Mn：Mn起固溶强化和细晶强化的作用，并推迟珠光体和铁素体转变，提高钢的强度和加工硬化性能。故Mn的范围为0.75～0.95％；
Cr：Cr能提高钢的强韧性，并提高耐大气腐蚀，具有较好的冷镦成型性能。同时可有效提高淬透性，保证材料淬火后的强度和硬度。故Cr的成分范围为0.90～1.20％；
Mo：Mo可大幅提高淬透性，保证材料淬火后的硬度和强度。此外，该元素具备极强的耐延迟断裂能力，故Mo的含量控制在0.15～0.30％；
W：W可显著阻碍奥氏体晶界碳化物的析出，可以细化晶粒，提高钢的强度、塑性、冲击韧性、氢脆敏感性等性能，W的含量控制在W：0.05～0.15％；
【具体实施例】
实施例一：
依据中碳铬钼冷镦钢成分设计进行冶炼，然后浇注成280×380mm的大方坯，并加热轧制成180×180mm的钢坯，对钢坯表面缺陷位置进行修磨。
LF精炼过程中加入石灰、萤石、铝矾土进行造渣，精炼渣成分为(单位：wt％)：SiO2： 10.5、Al2O3：19.6、CaO：53.2、MgO：6.8以及其它物质；
连铸中间包使用空心颗粒覆盖剂，成分如下(单位：wt％)：SiO2：28、Al2O3：11、CaO：17、MgO：9.5、C：22、其它物质，粒度为0.1～1mm，堆比重为0.75g/cm3；
钢坯在高速线材轧机上轧制
Figure RE-GDA0001666716960000031
盘条，轧制工艺如下：(1)加热炉一段炉温900℃；二段炉温1100℃；上均热段1050℃；下均热段1015℃,空燃比为2.3；控制开轧温度为950℃，精轧入口温度为910℃，减定径入口温度890℃，吐丝温度860℃；以7℃/s冷速冷却到670℃入罩，保温罩全部关闭，罩内冷速为0.4℃/s，出罩温度为500℃，冷床空冷。
实施例二：
依据中碳铬钼冷镦钢成分设计进行冶炼，然后浇注成280×380mm的大方坯，并加热轧制成180×180mm的钢坯，对钢坯表面缺陷位置进行修磨。
LF精炼过程中加入石灰、萤石、铝矾土进行造渣，精炼渣成分为(单位：wt％)：SiO2： 8.5、Al2O3：21.6、CaO：52.8、MgO：7.1以及其它物质；
连铸中间包使用空心颗粒覆盖剂，成分如下(单位：wt％)：SiO2：33.5、Al2O3：9.5、CaO：15.3、MgO：11.6、C：24.5、其它物质，粒度为0.1～1mm,堆比重为0.78g/cm3；
钢坯在高速线材轧机上轧制
Figure RE-GDA0001666716960000042
盘条，轧制工艺如下：(1)加热炉一段炉温910℃；二段炉温1125℃；上均热段1045℃；下均热段1020℃,空燃比为2.4；控制开轧温度为970℃，精轧入口温度为920℃，减定径入口温度900℃，吐丝温度850℃；以7℃/s冷速冷却到665℃入罩，保温罩全部关闭，罩内冷速为0.5℃/s，出罩温度为490℃，冷床空冷。
实施例三：
依据中碳铬钼冷镦钢成分设计进行冶炼，然后浇注成280×380mm的大方坯，并加热轧制成180×180mm的钢坯，对钢坯表面缺陷位置进行修磨。
LF精炼过程中加入石灰、萤石、铝矾土进行造渣，精炼渣成分为(单位：wt％)：SiO2： 9.5、Al2O3：26.6、CaO：52.8、MgO：6.8以及其它物质；
连铸中间包使用空心颗粒覆盖剂，成分如下(单位：wt％)：SiO2：31.7、Al2O3：13.7、CaO：15.5、MgO：9.5、C：23.5、其它物质，粒度为0.1～1mm,堆比重为0.75g/cm3；
钢坯在高速线材轧机上轧制
Figure RE-GDA0001666716960000043
盘条，轧制工艺如下：(1)加热炉一段炉温890℃；二段炉温1090℃；上均热段1045℃；下均热段1025℃,空燃比为2.5；控制开轧温度为955℃，精轧入口温度为915℃，减定径入口温度895℃，吐丝温度855℃；以7℃/s冷速冷却到680℃入罩，保温罩全部关闭，罩内冷速为0.6℃/s，出罩温度为510℃，冷床空冷。
按上述实施例生产的中碳含铬冷镦钢，其实测化学成分见表1，性能指标见表2。
表1化学成份(wt％)
Figure RE-GDA0001666716960000041
Figure RE-GDA0001666716960000051
注：钢中残余Ni、Cu的质量分数各不大于0.20％。
表2中碳铬钼合金冷镦钢盘条的力学性能
Figure RE-GDA0001666716960000052
利用实施例1、2、3生产方法获得的中碳铬钼合金冷镦钢盘条表面组织无全脱碳层，为铁素体+珠光体组织，组织性能均匀性好，A、B、C、D类非金属夹杂物均小于0.5级，其它性能见表2。
采用本发明提供的技术方案生产的
Figure RE-GDA0001666716960000053
中碳铬钼冷镦钢盘条，具有铁素体 +珠光体组织，抗拉强度为960～1020MPa、延伸率为14～20％、面缩率为50～68％，A、B、C、D类非金属夹杂物均小于0.5级，冲击能量(KU2)超过200(J)，表面组织无全脱碳层。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (1)

1.一种铬钼合金冷镦钢盘条的生产工艺方法，所述的盘条化学成分如下：C：0.37～0.41、Si：0.15～0.30、Mn：0.75～0.95、Cr：0.90～1.20、Mo：0.15～0.30，其它为Fe和残余元素；所述的盘条化学成分还包括W：0.05～0.15，单位：wt％；
其特征在于，所述的生产工艺方法的工艺路线为：铁水预处理－转炉－LF炉精炼－连铸－连轧－钢坯清理－加热－轧制－控冷－精整－检查－入库；具体为：
1)LF炉精炼：在LF炉精炼过程中加入石灰、萤石、铝矾土进行造渣，精炼渣成分为：SiO2：7.8～11.2、Al2O3：19.2～27.1、CaO：52.6～65.2、MgO：6.3～7.9，单位：wt％；
2)连铸：在连铸过程的中间包使用空心颗粒覆盖剂，成分如下：SiO2：27～35、Al2O3：8～14、CaO：14～24、MgO：8～13、C：20～25，单位：wt％，粒度为0.1～1mm，堆比重为0.5～0.9g/cm3；
3)轧制：加热炉一段炉温控制为890～960℃；二段炉温控制为1080～1150℃；上均热段控制为1030～1080℃；下均热段控制为1000～1050℃,空燃比控制为2～3之间；
控制开轧温度为930～980℃，精轧入口温度为880～950℃，减定径入口温度850～920℃，吐丝温度840～870℃；
4)控冷：斯太尔摩风冷线冷却方式：以6～12℃/s冷速冷却到640～750℃入罩，保温罩全部关闭，罩内冷速为0.2～1.0℃/s，出罩温度为460～630℃，冷床空冷。
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