CN112588842A - 一种含硼钢线材的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种含硼钢线材的生产方法，包括轧制工序和控冷工序，轧制工序吐丝温度为840℃‑870℃，吐丝后盘条进入斯太尔摩辊道进行控冷，控冷工序控制进保温罩前盘条冷速为1.7‑2.2℃/s，加快辊道速度，降低拉开搭接点密度，避免搭接点冷速过慢导致奥氏体未在保温罩内完成相变，盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在1.1‑1.5℃/s，搭接点冷速控制在0.9‑1.3℃/s。本发明获得的含硼钢线材，晶粒度8级以上，显微组织为均匀的铁素体与珠光体，未出现晶粒粗大的混晶组织。
Description
技术领域
本发明属于钢铁线材轧制技术领域，尤其涉及一种含硼钢线材的生产方法。
背景技术
含硼钢线材主要指中低碳钢中添加硼元素增加淬透性的一类钢种。含硼钢因其含有硼元素，可提高奥氏体稳定性进而有效提高淬透性，从而在下游加工工艺中实现免退火或简化退火，在汽车、工程机械等领域用高强度螺栓等方面取得了广泛应用。但因其含有硼元素奥氏体稳定的特性，以及在吐丝后保温罩内搭界点冷速较为缓慢的因素，致使奥氏体转变不充分的情况下出保温罩，在空气中快冷局部出现魏氏体组织并伴随晶粒粗大的混晶现象。混晶组织局部晶粒粗大不均匀的情况对材料的冲击任性、淬透性造成不利影响，且难以通过后续热处理予以根除。
目前现有的文献和专利对混晶有一定程度的分析和介绍，但侧重点各有不同。授权公告号CN108326050B的专利介绍了一种降低冷镦用低碳盘条混晶组织的热轧方法，其涉及的钢种为低碳ML08AL。授权公开号CN103572021B的专利介绍了一种C-Mn钢升级魏氏组织的控制方法，与混晶控制有一定关联性，但仅适用于板材且为低碳C-Mn钢。申请公布号CN107326161A的专利介绍了一种中碳冷镦钢盘条魏氏组织的控制方法，其主要思路为按照常规魏氏组织控制方法降低吐丝后的冷却速度，避免快冷生成快冷异常魏氏组织。以上专利均未考虑含硼钢奥氏体稳定以及吐丝后搭界点冷速慢奥氏体转变不充分的异常情况，不适用于含硼钢的魏氏组织和混晶组织控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含硼钢线材的生产方法，改善Φ5.5-Φ16mm规格含硼钢线材的局部晶粒粗大的混晶组织。
在线材生产中，吐丝温度高导致初始晶粒度较大，而在后续的冷却转变过程中，又分为形核与长大两个阶段。随着温度的下降，在刚进入Ar3温度以下时进入铁素体的析出形核阶段。由于自由能差较小，仅有小量的过冷度促进奥氏体向铁素体转变，导致铁素体在奥氏体晶界析出时很大程度上依靠晶界的畸变能促进。并且在形核过程中，为减少转变阻力，沿晶界析出的铁素体与奥氏体母相为界面能较低的共格界面。之后的长大阶段，又可分为冷速过慢、冷速合适以及冷速过快三种情况。
冷速过慢导致情况下，虽然有较高的温度促进原子充分的进行扩散，但由于长时间处于高温状态，过冷度较小，转变动力不足，进而导致铁素体依靠晶界的畸变能促进转变，随着铁素的长大，导致形成沿晶界的网状铁素体，剩余的大颗粒残余奥氏体转变为较为粗大的珠光体。
冷速适中的情况下，转变在较为合适的转变温度下进行，既有足够的温度促进原子的扩散，又有合适的过冷度促进相变产生。因此铁素体的转变依靠界面原子的充分扩散，突破了共格界面的限制进行重新排序，长大成晶粒度适中的粒状晶粒，而剩余的奥氏体转变为晶粒度适中的珠光体。
冷速过快的情况下，快速进入较低的转变温度区间。在此区间范围内，虽有较大的过冷度产生较大的相变动力，但由于温度过低，原子激活能较小，扩散动力不足，无法突破共格界面的限制。因此，为减少转变阻力，新相和母相仍会采用共格界面进行转变。新产生的铁素体会倾向于沿着奥氏体母相的某些特定的晶面和晶向通过共格界面以针状或片状的形式优先发展，即产生惯习现象。由于惯习现象的作用，铁素体呈针状或片状轧入奥氏体晶粒内部，形成魏氏组织。同时由于铁素体转变不充分，残余的奥氏体晶粒粗大，相应转变后的珠光体晶粒也会随之粗大，这也造成了魏氏体组织往往伴随着晶粒粗大的现象。
含硼钢混晶组织的微观机理因素属于冷速过快的第三种情况。但并非在吐丝后辊道上保温罩内的冷速过快，而是由于硼元素的作用使奥氏体稳定性大为加强，加上吐丝后线圈搭界点的冷速较慢的特点，造成奥氏体的转变不充分。残余的奥氏体出保温罩后在空气中快冷，形成快冷异常魏氏组织，并伴随着晶粒粗大的情况，最终在线材断面局部形成混晶组织。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种含硼钢线材的生产方法，包括轧制工序和控冷工序，其特征在于，轧制工序吐丝温度为840℃-870℃，吐丝后盘条进入斯太尔摩辊道进行控冷，控冷工序控制进保温罩前盘条冷速为1.7-2.2℃/s。
吐丝温度控制在较低的840℃-870℃，在保证其正常组织转变的前提下最大程度抑制初始晶粒的粗大，为后续形核转变做好充足准备。加快进保温罩前的高温区间的冷速，冷速控制在 1.7-2.2℃/s，避免在高温区间晶粒异常长大，同时使线材尽快进入相变温度区间。
进一步的，控冷工序加快辊道速度，降低搭接点密度，避免搭接点冷速过慢导致奥氏体未在保温罩内完成相变。
进一步的，盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在1.1-1.5℃/s，搭接点冷速控制在0.9-1.3℃/s。
盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在1.1-1.5℃/s，目的是使盘条进行缓冷，避免非搭接点在辊道上冷速过快形成异常组织。搭接点冷速控制在0.9-1.3℃/s，目的是避免搭接点冷速过慢导致奥氏体转变不足，进而出保温罩后空气中快冷形成混晶。
进一步的，所述控冷工序，辊道风机全部关闭，辊道保温罩开启前1－3组。
辊道风机全部关闭，目的是避免盘条冷速过快，辊道保温罩开启前1－3组，目的是加快盘条进保温罩前的高温区间的冷速，避免在高温区间晶粒异常长大，同时使线材尽快进入相变温度区间。
进一步的，所述轧制工序，吐丝机振幅控制在1-6%，周期控制在3-10s。
吐丝机的振幅控制在1-6%，是指吐丝机转动频率（单位：转/分钟）的波动范围为1－6％。吐丝机的振幅和周期参数可显著的影响线材吐丝后的搭接密度和均匀性。针对不同钢种和规格选择合适的参数设定，可有效改善吐丝后线圈搭接点的分布状况，进而在一定程度上改进搭接点的温控和组织转变。吐丝机振幅控制在1-6%，周期控制在3-10s，能够减轻盘条搭接点的密度，提高盘条分布的均匀性。
进一步的，所述轧制工序，选用圆弧孔型的夹送辊。
夹送辊对线材头尾的夹持的方式分为平辊和带孔型两种。
平辊的夹持对线材表面产生点状接触压力和明显的夹痕变形，易产生显著的摩擦生热导致的局部高温，同时线材头尾部分在辊道上冷速较快，进而导致吐丝后摩擦高温部位因高温快冷的因素产生异常魏氏组织和混晶。
带圆弧孔型的夹持因孔型的半径和线材的半径较为接近，可在很大程度上避免平辊夹持的点状接触和夹痕压力，产生与线材表面面接触和均匀压力，从而避免了局部不均匀的压力变形和摩擦生热，最终控制头尾部位的异常组织生成。
进一步的，所述夹送辊，孔型半径和线材半径之间的偏差控制在0.2 mm～0.35mm，开启度与线材直径之间的偏差控制在-0.1mm～-0.2mm。
孔型夹持的关键因素在于孔型半径与线材半径之间的偏差控制幅度，以及孔型开启度与线材直径之间的偏差控制幅度。半径偏差过大则无法实现均匀接触和压力，过小则未考虑成品轧辊的孔型磨损偏差。孔型开启度过大则无法形成对线材的有效夹持，过小则对线材压力偏大摩擦生热。
夹送辊孔型半径和线材半径之间的偏差控制在0.2 mm～0.35mm，开启度与线材尺寸之间的偏差控制在-0.1mm～-0.2mm。能够保证产生有效夹持的前提下避免过大的压力变形和摩擦生热。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明获得的含硼钢线材，晶粒度8级以上，显微组织为均匀的铁素体与珠光体，未出现晶粒粗大的混晶组织。
附图说明
图1为实施例1含硼钢盘条显微组织金相照片
图2为实施例2含硼钢盘条显微组织金相照片
图3为实施例3含硼钢盘条显微组织金相照片
图4为对比例1含硼钢盘条显微组织金相照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
规格为Ф5.5mm的含硼钢线材，生产过程包括轧制工序和控冷工序，轧制工序选用圆弧孔型的夹送辊，孔型半径和线材半径之间的偏差为0.2mm，开启度与线材直径之间的偏差控制为-0.12mm。吐丝温度850℃，吐丝机振幅控制在1.5%，周期控制在3.6s。吐丝后盘条进入斯太尔摩辊道进行控冷，进保温罩前盘条冷速为1.8℃/s，斯太尔摩辊道风机全部关闭，辊道保温罩开启前1组，加快辊道速度，降低拉开搭接点密度，避免搭接点冷速过慢导致奥氏体未在保温罩内完成相变，盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在1.2℃/s，搭接点冷速控制在1.0℃/s。
实施例2
规格为Ф8mm的含硼钢线材，生产过程包括轧制工序和控冷工序，轧制工序选用圆弧孔型的夹送辊，孔型半径和线材半径之间的偏差为0.26mm，开启度与线材直径之间的偏差控制为-0.16mm。吐丝温度870℃，吐丝机振幅控制在3.2%，周期控制在5.5s。吐丝后盘条进入斯太尔摩辊道进行控冷，进保温罩前盘条冷速为1.9℃/s，斯太尔摩辊道风机全部关闭，辊道保温罩开启前1组，加快辊道速度，降低拉开搭接点密度，避免搭接点冷速过慢导致奥氏体未在保温罩内完成相变，盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在1.4℃/s，搭接点冷速控制在1.2℃/s。
实施例3
规格为Ф10mm的含硼钢线材，生产过程包括轧制工序和控冷工序，轧制工序选用圆弧孔型的夹送辊，孔型半径和线材半径之间的偏差为0.32mm，开启度与线材直径之间的偏差控制为-0.20mm。吐丝温度860℃，吐丝机振幅控制在4.8%，周期控制在7.6s。吐丝后盘条进入斯太尔摩辊道进行控冷，进保温罩前盘条冷速为2.1℃/s，斯太尔摩辊道风机全部关闭，辊道保温罩开启前2组，加快辊道速度，降低拉开搭接点密度，避免搭接点冷速过慢导致奥氏体未在保温罩内完成相变，盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在1.5℃/s，搭接点冷速控制在1.3℃/s。
实施例4
规格为Ф14mm的含硼钢线材，生产过程包括轧制工序和控冷工序，轧制工序选用圆弧孔型的夹送辊，孔型半径和线材半径之间的偏差为0.23mm，开启度与线材直径之间的偏差控制为-0.10mm。吐丝温度840℃，吐丝机振幅控制在1%，周期控制在3s。吐丝后盘条进入斯太尔摩辊道进行控冷，进保温罩前盘条冷速为1.7℃/s，斯太尔摩辊道风机全部关闭，辊道保温罩开启前2组，加快辊道速度，降低拉开搭接点密度，避免搭接点冷速过慢导致奥氏体未在保温罩内完成相变，盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在1.1℃/s，搭接点冷速控制在0.9℃/s。
实施例5
规格为Ф15mm的含硼钢线材，生产过程包括轧制工序和控冷工序，轧制工序选用圆弧孔型的夹送辊，孔型半径和线材半径之间的偏差为0.29mm，开启度与线材直径之间的偏差控制为-0.14mm。吐丝温度847℃，吐丝机振幅控制在2.4%，周期控制在8.9s。吐丝后盘条进入斯太尔摩辊道进行控冷，进保温罩前盘条冷速为2.0℃/s，斯太尔摩辊道风机全部关闭，辊道保温罩开启前3组，加快辊道速度，降低拉开搭接点密度，避免搭接点冷速过慢导致奥氏体未在保温罩内完成相变，盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在1.3℃/s，搭接点冷速控制在1.1℃/s。
实施例6
规格为Ф16mm的含硼钢线材，生产过程包括轧制工序和控冷工序，轧制工序选用圆弧孔型的夹送辊，孔型半径和线材半径之间的偏差为0.35mm，开启度与线材直径之间的偏差控制为-0.18mm。吐丝温度866℃，吐丝机振幅控制在6%，周期控制在10s。吐丝后盘条进入斯太尔摩辊道进行控冷，进保温罩前盘条冷速为2.2℃/s，斯太尔摩辊道风机全部关闭，辊道保温罩开启前3组，加快辊道速度，降低拉开搭接点密度，避免搭接点冷速过慢导致奥氏体未在保温罩内完成相变，盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在1.25℃/s，搭接点冷速控制在1.15℃/s。
对比例1
规格为Ф12mm的含硼钢线材，生产过程包括轧制工序和控冷工序，轧制工序选用平辊无孔型的夹送辊，开启度与线材直径之间的偏差控制为-0.3mm。吐丝温度900℃，吐丝机振幅控制在0.5%，周期控制在12s。吐丝后盘条进入斯太尔摩辊道进行控冷，进保温罩前盘条冷速为1.5℃/s，斯太尔摩辊道风机全部关闭，辊道保温罩全部关闭，采用较慢的辊道速度，盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在0.8℃/s，搭接点冷速控制在0.5℃/s。
对实施例1-6生产的含硼钢线材进行取样检验晶粒度状况，晶粒均匀，显微组织为均匀的铁素体和珠光体，无局部异常粗大的混晶现象。实施例1－3成品盘条显微组织金相照片见附图1－3。
对比例1生产工艺，一方面采用了平辊无孔型夹送辊且开启度与线材直径偏差过紧密，导致线材夹送时摩擦生热程度较大局部温度升高，同时加上吐丝温度偏高的因素，进而导致了初始晶粒度偏大；另一方面，吐丝机振幅偏小周期过长造成线圈搭接点密度较大，导致搭接点吐丝后冷速偏低，同时采用慢的辊道速度进行缓冷，导致了搭接点和非搭接点的冷速控制在偏低的水平。以上两方面因素造成奥氏体的转变不充分。残余的奥氏体出保温罩后在空气中快冷，形成快冷异常魏氏组织，并伴随着晶粒粗大的情况，最终在线材断面局部形成混晶组织。对比例1成品盘条显微组织金相照片见附图4。
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 (7)
1.一种含硼钢线材的生产方法，包括轧制工序和控冷工序，其特征在于，轧制工序吐丝温度为840℃-870℃，吐丝后盘条进入斯太尔摩辊道进行控冷，控冷工序控制进保温罩前盘条冷速为1.7-2.2℃/s。
2.根据权利要求1所述的一种含硼钢线材的生产方法，其特征在于，所述控冷工序，加快辊道速度，降低拉开搭接点密度，避免搭接点冷速过慢导致奥氏体未在保温罩内完成相变。
3.根据权利要求1所述的一种含硼钢线材的生产方法，其特征在于，所述控冷工序，盘条在保温罩内非搭接部位冷速控制在1.1-1.5℃/s，搭接点冷速控制在0.9-1.3℃/s。
4.根据权利要求1－3任一项所述的一种含硼钢线材的生产方法，其特征在于，所述控冷工序，辊道风机全部关闭，辊道保温罩开启前1－3组。
5.根据权利要求1所述的一种含硼钢线材的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，吐丝机振幅控制在1-6%，周期控制在3-10s。
6.根据权利要求1所述的一种含硼钢线材的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，选用圆弧孔型的夹送辊。
7.根据权利要求6所述的一种含硼钢线材的生产方法，其特征在于，所述夹送辊，孔型半径和线材半径之间的偏差控制在0.2 mm～0.35mm，开启度与线材直径之间的偏差控制在-0.1mm～-0.2mm。
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| GR01 | Patent grant | ||
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