CN112301279A - 一种免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法,其步骤为:(1)转炉冶炼钢水,精炼调整成分,连铸成方坯,控制铸坯成分B<0.0005%;(2)铸坯缓冷≥72h;(3)钢坯缓慢加热、高压水除鳞;(3)进行粗轧、中轧、精轧,减定径轧制;精轧温度控制在860~900℃;(4)预热冷床保证动静齿条温度>140℃;采用保温罩缓冷,相变冷却速率<2℃/s;出罩温度<550℃;钢材降至180~250℃进行剪切;(5)将剪切后钢材在避风处堆冷,堆冷时间≥16h。本发明可生产φ13~φ20mm的硬度<300HBW的弹簧用钢,减少退火降低硬度工序,具有低成本、节能环保的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法,属于轧钢领域。
背景技术
弹簧钢是一种重要的机械设备基础零件制造材料,主要用于航空航天、汽车、铁路车辆、轨道扣件、农用车等诸多领域。随着下游客户对弹簧钢经济性和高性能化的需求,迫切需要提高弹簧钢的强度和使用寿命,而淬透性是其十分重要的指标。其中Si-Cr、Cr-V系弹簧钢具有较高的强韧性,淬透性好,但给热轧材硬度值带来新的挑战。下游客户加工时由于剪切下料的限制对交货硬度提出了新的要求≤321HBW,但是正常生产φ13~φ20mm弹簧钢由于冷速过快导致硬度达到350HBW,无法满足需求。为了改善钢材硬度,需要后续进行退火处理,不但增加了成本并且导致生产周期及生产工序延长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种φ13~φ20mm,硬度小于300HBW的热轧弹簧用钢的生产方法,所提供的生产方法减免了退火工序,缩短了生产周期,具有生产成本低、节能环保的优势。
为解决上述技术问题,本发明采取的方法为:
一种免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法,其生产过程如下:
(1)转炉冶炼钢水,精炼调整成分,然后连铸成方坯,所述铸坯中B元素<0.0005%
(2)铸坯避风缓冷释放内应力;
(3)钢坯缓慢加热,预热温度<700℃,出钢温度900~980℃,加热时间<90min,然后高压水除鳞去除氧化铁皮;
(4)经过6道次粗轧,6道次中轧,穿水冷却,6道次精轧,穿水冷却,0~4道次减定径轧制;进精轧温度控制在860~900℃;终轧速度控制在12m/s~17.5m/s;
(5)预热冷床保证动静齿条温度>140℃;采用多倍尺上冷床,单步距工艺;上冷床至相变结束区域采用保温罩缓冷,保证相变区间冷却速率<2℃/s;出罩温度<550℃;
(6)钢材降至180~250℃进行剪切;将剪切后钢材在避风处堆冷,堆冷时间≥16h,即得。
本发明所述步骤(2)中钢坯缓冷时间≥72h。
本发明所述步骤(3)中高压水除鳞的除鳞压力为17~20MPa;
本发明所述热轧圆钢尺寸为φ13mm~φ20mm;
本发明的原理是:通过合理设计B元素含量,降低材料的淬透性能力,实现强度和塑形的最优匹配。连铸坯下线后经过长时间的缓冷,充分释放因铸坯合金产生的内应力。铸坯加热过程中缓慢加热是为了坯料加热均匀,降低热应力的影响。轧制过程控制精轧变形温度,使CCT曲线向左上方移动,从而相同冷速下,铁素体的析出机会和比例均会增加,降低硬相组织形成概率。控制冷却时采用预热冷床保证动静齿条温度和关闭保温罩的方式,降低钢材空冷冷却速率延长奥氏体向铁素体、珠光体转变的时间,最终形成索氏体组织,避免屈氏体和贝氏体的产生。打捆收集后,采用≥16h的堆冷时间降低钢材内部内应力。综上所述,本发明是对炼钢到轧钢全流程控制,实现低硬度,免退火工艺的目的。
与现有技术相比,该生产方法具有以下特点:
(1)本发明从降低圆钢残余应力的角度,对淬透性元素B的含量、铸坯缓冷时间、加热炉预加热温度,进精轧温度做了明确的规定,可以最大程度释放圆钢的残余应力。
(2)采用低温终轧的控制工艺,降低晶粒尺寸,提高钢材缓冷后的塑形。
(3)本发明提供的技术方案可以满足下游用户对弹簧用钢<300HBW的需求,减免了退火工序,缩短了生产周期,具有低成本、节能环保的特点。
具体实施方式
实施例1:55Cr3钢种,φ13mm规格免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法如下所述:
(1)转炉冶炼钢水,精炼调整成分,然后连铸成150mm2钢坯,其成分按重量百分比为:C0.54%、Si 0.30%、Mn 0.90%、Cr 0.90%、B 0.0004%;
(2)钢坯缓冷72小时;
(3)钢坯缓慢加热,预热段温度680℃,出钢温度975℃,加热时间78min;铸坯出炉后,采用高压水除鳞去除氧化铁皮,除鳞压力17.5MPa;
(4)经过6道次粗轧、6道次中轧、穿水冷却,6道次精轧、穿水冷却,2道次减定径轧制成φ13mm,进精轧温度862℃;终轧速度控制在17.5m/s;
(5)换辊后预先生产了150吨45#钢预热冷床,后续接弹簧钢;冷床动静齿条温度达到175℃;三倍尺上冷床,21根倍尺单根倍尺长度92m,单步距通过冷床;提前关闭冷床保温罩,相变区域内冷速1.49℃/s,出罩温度500℃;
(6)按照6m定尺剪切,剪切温度206℃;打捆后下线堆冷16h。
本次生产产品平均硬度为295HBW,抗拉强度1342Mpa,断面收缩率45%。断后延伸率12%。
实施例2:钢种55Cr3,规格Φ17mm免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法如下所述:
(1)冶炼钢水、精炼并连铸成150mm2钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.53%、Si 0.32%、Mn 0.91%、Cr 0.89%、B 0.0003%、P 0.010%、S 0.008%;
(2)钢坯缓冷78小时;
(3)钢坯缓慢加热,预热段温度690℃,出钢温度900℃;加热时间72min;铸坯出炉后,采用高压水除鳞去除氧化铁皮,除鳞压力18MPa;
(4)经过6道次粗轧、6道次中轧、穿水冷却、4道次精轧,穿水冷却,2道次减定径轧制成φ17mm成品;进精轧温度884℃;终轧速度控制在15.6m/s;
(5)正常连续生产冷床动静齿条温度187℃,双倍尺上冷床,共计12根倍尺每根倍尺长度96m,单步距通过冷床。闭合冷床保温罩,相变区域内冷速0.97℃/s,出罩温度527℃;
(6)按照6m定尺剪切,剪切温度223℃;打捆后下线堆冷17h。
本次产品平均硬度为290HBW,抗拉强度1348Mpa,断面收缩率47%。断后延伸率11.5%。
实施例3:钢种55Cr3,规格φ20mm免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法如下所述:
(1)冶炼钢水、精炼并连铸成150mm2钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.52%、Si 0.32%、Mn 0.92%、Cr 0.89%、B 0.0004%、P 0.010%、S 0.009%;
(2)钢坯缓冷76小时;
(3)钢坯缓慢加热,预热段温度687℃,出钢温度920℃;加热时间74min;铸坯出炉后,采用高压水除鳞去除氧化铁皮,除鳞压力17MPa;
(4)经过6道次粗轧、6道次中轧、穿水冷却、6道次精轧、穿水冷却、轧制成φ20mm成品;进精轧温度900℃;终轧速度控制在13.8m/s;
(5)正常生产冷床齿条温度183℃,双倍尺上冷床,共计9根倍尺每根倍尺长度90m,单步距通过冷床,关闭上冷床保温罩,相变区间内冷速0.97℃/s,出罩温度547℃;
(6)按照6m定尺剪切,剪切温度为248℃;打捆后下线堆冷16h。
本次生产产品平均硬度为293HBW,抗拉强度1340Mpa,断面收缩率46%,断后延伸率12.5%。
实施例4:钢种60Si2Cr,φ13mm规格免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法如下所述:
(1)转炉冶炼钢水,精炼调整成分,然后连铸成150mm2钢坯,其成分按重量百分比为:C0.59%、Si 1.55%、Mn 0.65%、Cr 0.95%、B 0.0004%;
(2)钢坯缓冷72小时降至室温;
(3)钢坯缓慢加热,预热段温度693℃,出钢温度947℃,加热时间85min;铸坯出炉后,采用高压水除鳞去除氧化铁皮,除鳞压力19MPa;
(4)经过6道次粗轧、6道次中轧、穿水冷却,6道次精轧、穿水冷却,2道次减定径轧制成φ13mm,进精轧温度890℃;终轧速度控制在17m/s;
(5)正常生产冷床动静齿条温度达到174℃,双倍尺上冷床,21根倍尺单根倍尺长度92m,单步距通过冷床,提前关闭冷床保温罩,相变区域冷速为0.93℃/s,出罩温度520℃;
(6)按照6m定尺剪切,剪切温度196℃;打捆后下线堆冷16h。
本次生产产品平均硬度为287HBW,抗拉强度1840Mpa,断面收缩率44%,断后延伸率10.5%。
实施例5:钢种60Si2Cr,规格Φ18mm免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法如下所述:
(1)冶炼钢水、精炼并连铸成150mm2钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.59%、Si 1.55%、Mn 0.65%、Cr 0.95%、B 0.0004%;
(2)钢坯缓冷80小时;
(3)钢坯缓慢加热,预热段温度690℃,出钢温度980℃;加热时间84min;铸坯出炉后,采用高压水除鳞去除氧化铁皮,除鳞压力18MPa;
(4)经过6道次粗轧、6道次中轧、穿水冷却、6道次精轧,穿水冷却,轧制成φ18mm成品;进精轧温度893℃;终轧速度控制在17m/s;
(5)正常连续生产冷床动静齿条温度163℃,双倍尺上冷床,共计11根倍尺每根倍尺长度90m,单步距通过冷床,提前关闭冷床保温罩,相变区域内冷速1.53℃/s,出罩温度527℃;
(6)按照6m定尺剪切,剪切温度234℃;打捆后下线堆冷20h。
本次生产产品平均硬度为290HBW,抗拉强度1852Mpa,断面收缩率42%,断后延伸率10%。
实施例6:钢种60Si2Cr,规格φ20mm免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法如下所述:
(1)冶炼钢水、精炼并连铸成钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.59%、Si 1.55%、Mn0.65%、Cr 0.95%、B 0.0004%;
(2)钢坯缓冷72小时;
(3)钢坯缓慢加热,预热段温度692℃,出钢温度954℃;加热时间76min;铸坯出炉后,采用高压水除鳞去除氧化铁皮,除鳞压力20MPa;
(4)经过6道次粗轧、6道次中轧、穿水冷却、6道次精轧,穿水冷却,轧制成φ20mm成品;进精轧温度883℃,终轧速度控制在12m/s;
(5)正常生产冷床齿条温度145℃,双倍尺上冷床,共计9根倍尺每根倍尺长度96m,单步距通过冷床,关闭上冷床保温罩,相变区间内冷速1.71℃/s,出罩温度547℃;
(6)按照5.8m定尺剪切,剪切温度为180℃;打捆后下线堆冷18h。
本次生产产品平均硬度为292HBW,抗拉强度1848Mpa,断面收缩率44%,断后延伸率9.5%。
实施例7:钢种55Cr3,规格φ13mm免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法如下所述:
(1)冶炼钢水、精炼并连铸成钢坯,其成分按重量百分比为:C 0.53%、Si 0.32%、Mn0.92%、Cr 0.90%、B 0.0004%;
(2)钢坯缓冷75小时;
(3)钢坯缓慢加热,预热段温度692℃,出钢温度967℃;加热时间84min;铸坯出炉后,采用高压水除鳞去除氧化铁皮,除鳞压力18.5MPa;
(4)经过6道次粗轧、6道次中轧、穿水冷却,4道次精轧、穿水冷却,4道次减定径轧制成φ13mm,进精轧温度862℃;终轧速度控制在17m/s;
(5)换辊后预先生产80吨40Cr,冷床动静齿条温度达到165℃;双倍尺上冷床,21根倍尺单根倍尺长度92m,单步距通过冷床;提前关闭冷床保温罩,相变区域内冷速1.69℃/s,出罩温度520℃;
(6)按照6m定尺剪切,剪切温度206℃;打捆后下线堆冷18h。
本次生产产品平均硬度为288HBW,抗拉强度1352Mpa,断面收缩率47%,断后延伸率13%。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法,其特征在于:生产过程如下:
(1)转炉冶炼钢水,精炼调整成分,然后连铸成方坯,所述铸坯中B元素<0.0005%;
(2)铸坯缓冷释放内应力;
(3)钢坯缓慢加热,预热温度<700℃,出钢温度900~980℃,加热时间<90min,然后高压水除鳞去除氧化铁皮;
(4)经过6道次粗轧,6道次中轧,穿水冷却,4~6道次精轧,穿水冷却,0~4道次减定径轧制;进精轧温度控制在860~900℃;终轧速度控制在12m/s~17.5m/s;
(5)预热冷床保证动静齿条温度>140℃,采用多倍尺上冷床,单步距工艺;上冷床至相变结束区域采用保温罩缓冷,保证相变区间冷却速率<2℃/s;出罩温度<550℃;
(6)钢材降至180~250℃进行剪切;将剪切后钢材在避风处堆冷,堆冷时间≥16h,即得。
2.根据权利要求1所述的一种低硬度免退火弹簧用热轧圆钢的生产方法,其特征在于:所述步骤(2)中,钢坯缓冷时间≥72h。
3.根据权利要求1所述的一种低硬度免退火弹簧用热轧圆钢的生产方法,其特征在于:所述步骤(3)中,高压水除鳞的除鳞压力为17~20MPa。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的一种免退火低硬度弹簧用热轧圆钢的生产方法,其特征在于:所述圆钢的成品尺寸φ13~φ20mm。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210202 |