CN109735767A - 一种珠光体耐热钢盘条及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种珠光体耐热钢盘条及其生产方法,该盘条的成分按重量百分比计如下：C：0.18％～0.23％、Si：0.15％～0.35％、Mn：0.60％～0.85％、Cr：0.90％～1.20％、Cu：0.07％～0.15％、Mo：0.15％～0.25％、Als：0.015％～0.030％，B：0.0005％～0.0035％，Ti：0.025％～0.045％；其余为Fe和不可避免的杂质。生产方法包括铁水预处理－转炉－LF炉－连铸－连轧－钢坯清理－轧制－控冷－精整；本发明生产的
Description
技术领域
本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种获得表面组织无全脱碳层、珠光体组织的铬钼合金珠光体耐热钢盘条的生产方法。
背景技术
珠光体耐热钢主要用于生产10.9级高强度螺栓、螺母、内六角螺栓和螺钉等标准件以及摩托车、汽车发动机的链条轴和套等器件。这些标准件广泛应用于机械、电子、汽车、火车、航空等行业，不但要求良好的冷变形能力，而且还需要良好的耐疲劳、耐冲击、耐高温等特殊性能，因此，对钢材质量要求极高。
此钢基体为珠光体组织的低合金耐热钢。在450～620℃有良好的高温蠕变强度及工艺性能，且导热性好，膨胀系数小，价格较低，广泛用于制作450～620℃范围内各种耐热结构材料。如电站用锅炉钢管，汽轮机叶轮、转子、紧固件、炼油及化工用的高压容器、废热锅炉、加热炉管及热交换器管等。
《一种低合金耐热钢钢管及制造方法》(公开号CN104131227A)公开的耐热钢中各关键元素的合理优化与搭配，以及制造工艺的合理选择，加工出了具有优良持久性能和冲击韧性的低合金耐热钢钢管。该发明采用冷却速度下获得近球形的粒状贝氏体及板条尺寸宽大的板条贝氏体。由于该钢含有较高的V、Nb元素，提高了该钢的生产成本，并且对钢质的冷却温度控制要求苛刻。
发明《一种组织性能均匀的优质高强冷镦钢的制造方法》(公开号：CN102808131A)公开了该方法采用电炉冶炼，生产效率较转炉冶炼低；另外，该方法中成分含有Mo元素，得到以贝氏体为主的盘条组织，强度较高，断面收缩率较低，对紧固件生产的模具寿命产生不利影响。
发明《一种组织性能均匀的优质冷镦钢的制造方法(公开号：CN102560253A)》公开的方法中含有Mo元素，得到以贝氏体为主的盘条组织，强度较高，断面收缩率较低，对紧固件生产的模具寿命产生不利影响。
另外，未采用结晶器和凝固末端电磁搅拌来改善铸坯的内部质量，对盘条和紧固件产品的成分均匀性等问题有不利影响；未采用表面缺陷检测及修磨工艺，会造成盘条表面有缺陷以及紧固件开裂比率高等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种合理设计化学成分、连铸连轧、加热、控轧控冷生产珠光体组织，无全脱碳层的耐热钢盘条及其生产方法。
本发明目的是这样实现的：
一种珠光体耐热钢盘条，该盘条的成分按重量百分比计如下：C：0.18％～0.23％、Si：0.15％～0.35％、Mn：0.60％～0.85％、Cr：0.90％～1.20％、Cu：0.07％～0.15％、Mo：0.15％～0.25％、Als：0.015％～0.030％，B：0.0005％～0.0035％，Ti：0.025％～0.045％；其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明盘条涉及理由如下：
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，对于珠光体组织的耐热钢，C选择0.18％～0.23％；
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；Si也是抗高温腐蚀的有益元素，高温下，在耐热钢表面形成一层保护性好的SiO2膜。故Si的范围为0.15％～0.35％；
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，对钢的高温瞬时强度提高有益，对高温长时性能提高帮助不大；故Mn的范围为0.60％～0.85％；
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％；
Cu：Cu能显著改变钢的抗大气腐蚀性能，使钢表面的锈层致密并提高附着性，Cu与P，Cr的配合使用可以促进表面钝化膜的形成，降低钢基体的腐蚀诱发敏感性，提高钢材的耐蚀性能。故Cu的成分设计为0.07％～0.15％；
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％～0.25％；
Al：Al的添加起到细化晶粒的作用，不仅提高了盘条的强度，还使其具备了良好的塑性。故Al的含量控制在0.015％～0.030％；
B：硼可大幅度提高淬透性，钢中硼以自由硼形式存在时，可在淬火时偏聚于奥氏体晶界，抵制铁素体形核，提高钢的淬透性。B的范围为0.0005％～0.0035％。
Ti：钛是强固氮元素，以形成TiN来消除钢中自由氮，使后加入的硼可以以自由硼存在。故Ti的范围选择Ti：0.025％～0.045％；
本发明技术方案之二是提供一种珠光体耐热钢盘条的生产方法，包括铁水预处理－转炉－LF炉－连铸－连轧－钢坯清理－轧制－控冷－精整；
(1)轧制：
(a)加热炉分为一段、均热段、二段；一段炉温890～960℃；二段炉温1080～1150℃；上均热段1030～1080℃；下均热段1000～1050℃,空燃比为2～3之间；
(b)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℃；
(2)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。
本发明的有益效果在于：本发明生产的珠光体耐热钢盘条，具有珠光体组织，抗拉强度为620～720MPa、延伸率为14～19％、面缩率为60～75％，A、B、C、D类非金属夹杂物均小于1.0级，表面组织无全脱碳层。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行铁水预处理－转炉－LF炉－连铸－连轧－钢坯清理－轧制－控冷－精整。本发明实施例盘条的成分见表1。本发明实施例盘条的力学性能见表2。
表1本发明实施例盘条的成分(wt％)
| 实施例 | C | Si | Mn | Cr | Mo | Cu | Ti | B | Als |
| 实施例1 | 0.20 | 0.23 | 0.76 | 1.05 | 0.21 | 0.10 | 0.028 | 0.0022 | 0.018 |
| 实施例2 | 0.21 | 0.26 | 0.77 | 1.07 | 0.23 | 0.11 | 0.031 | 0.0030 | 0.021 |
| 实施例3 | 0.21 | 0.21 | 0.80 | 1.01 | 0.25 | 0.13 | 0.037 | 0.0027 | 0.026 |
| 实施例4 | 0.20 | 0.23 | 0.80 | 1.05 | 0.21 | 0.12 | 0.027 | 0.0020 | 0.019 |
| 实施例5 | 0.19 | 0.27 | 0.81 | 1.07 | 0.23 | 0.13 | 0.026 | 0.0018 | 0.023 |
| 实施例6 | 0.21 | 0.23 | 0.80 | 1.03 | 0.22 | 0.13 | 0.028 | 0.0019 | 0.027 |
注：钢中残余Ni、Cu的质量分数各不大于0.20％。
实施例1：
依据成分设计进行冶炼，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。
钢坯在高速线材轧机上轧制盘条，轧制工艺如下：(1)加热炉一段炉温920℃；二段炉温1100℃；上均热段1060℃；下均热段1020℃,空燃比为2.3；控制开轧温度为960℃，精轧入口温度为920℃，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2：
依据成分设计进行冶炼，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。
钢坯在高速线材轧机上轧制盘条，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3：
依据成分设计进行冶炼，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。
钢坯在高速线材轧机上轧制盘条，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。
实施例4：
依据成分设计进行冶炼，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。
钢坯在高速线材轧机上轧制盘条，轧制工艺如下：(1)加热炉一段炉温915℃；二段炉温1120℃；上均热段1055℃；下均热段1020℃,空燃比为2.6；控制开轧温度为965℃，精轧入口温度为920℃，减定径入口温度900℃，吐丝温度860℃；以8℃/s冷速冷却到690℃入罩，保温罩全部关闭，罩内冷速为0.8℃/s，出罩温度为520℃，冷床空冷。
实施例5：
依据成分设计进行冶炼，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。
钢坯在高速线材轧机上轧制盘条，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1035℃,空燃比为2.3；控制开轧温度为955℃，精轧入口温度为920℃，减定径入口温度895℃，吐丝温度855℃；以8℃/s冷速冷却到700℃入罩，保温罩全部关闭，罩内冷速为0.7℃/s，出罩温度为510℃，冷床空冷。
实施例6：
依据成分设计进行冶炼，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。
钢坯在高速线材轧机上轧制盘条，轧制工艺如下：(1)加热炉一段炉温905℃；二段炉温1095℃；上均热段1055℃；下均热段1030℃,空燃比为2.5；控制开轧温度为960℃，精轧入口温度为920℃，减定径入口温度900℃，吐丝温度860℃；以8℃/s冷速冷却到690℃入罩，保温罩全部关闭，罩内冷速为0.7℃/s，出罩温度为535℃，冷床空冷。
表2本发明实施例盘条的性能
利用实施例生产方法获得的珠光体耐热钢盘条表面组织无全脱碳层，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1.0级，本发明实施例盘条的性能见表2。
利用本发明生产的盘条经高温热拉伸试验可知，具有较好的热强性、热塑性，具备适用于450～620℃范围内各种耐热紧固件。
下游用户使用本发明盘条经拉拔、冷镦、调质热处理等工艺，满足生产10.9级强度的紧固件的技术要求。
为了表述本发明，在上述中通过实施例对本发明恰当且充分地进行了说明，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (2)
1.一种珠光体耐热钢盘条，其特征在于，该盘条的成分按重量百分比计如下：C：0.18％～0.23％、Si：0.15％～0.35％、Mn：0.60％～0.85％、Cr：0.90％～1.20％、Cu：0.07％～0.15％、Mo：0.15％～0.25％、Als：0.015％～0.030％，B：0.0005％～0.0035％，Ti：0.025％～0.045％；其余为Fe和不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的一种珠光体耐热钢盘条的生产方法，包括铁水预处理－转炉－LF炉－连铸－连轧－钢坯清理－轧制－控冷－精整；其特征在于：
(1)轧制：
(a)加热炉分为一段、均热段、二段；一段炉温890～960℃；二段炉温1080～1150℃；上均热段1030～1080℃；下均热段1000～1050℃,空燃比为2～3之间；
(b)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℃；
(2)控冷:
风冷：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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