CN113680820A - 一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轧制技术领域，涉及一种提高中碳合金冷挤压套筒用热轧盘条冷镦性能的控轧控冷工艺，钢坯在不低于1220℃温度经过1～2小时加热；开轧采用不低于1120℃高温轧制，使钢中碳化物充分溶解和扩散；精轧机组采用不高于890℃的低温轧制、减定径机组采用不高于880℃的低温轧制、吐丝温度不超过860℃，为轧后控冷提供组织准备；控冷前期根据规格大小开启1～3台风机风冷至680℃～720℃，抑制碳化物带状的析出，控冷后期加盖保温罩缓冷完成鉄素体和珠光体组织转变，防止出现贝氏体、马氏体。该工艺有效提高中碳合金冷挤压套筒用热轧盘条冷镦性能，提高了热轧盘条冷镦性能：冷镦1/4不开裂。
Description
技术领域
本发明涉及轧制技术领域，尤其是涉及一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺。
背景技术
中碳合金冷挤压套筒用钢50BV30是生产手工工具套筒扳手的专业钢种，铬钒钢，元素符号Cr-V，是一种加入铬钒合金元素的合金工具钢，热处理后硬度60HRC(洛氏硬度)以上，在特定工作条件下有很好的耐磨性。套筒扳手是由多个带六角孔或十二角孔的套筒并配有手柄、接杆等多种附件组成，特别适用于拧转地位十分狭小或凹陷很深处的螺栓或螺母。中碳合金冷挤压套筒用钢50BV30盘条热轧生产后经球化退火、酸洗、拉拔，再用冷挤压方式生产套筒扳手。冷挤压就是把金属毛坯放在冷挤压模腔中，在室温下，通过压力机上固定的凸模向毛坯施加压力，使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。套筒扳手是一种空心挤压件，对冷镦要求很高，要求1/4冷镦不开裂，所以一般都要经过球化退火处理，但经过退火处理并不代表退火后的盘条冷镦性能能够满足要求，其和热轧盘条的冷镦性能息息相关：热轧盘条的冷镦性能越好，退火盘条的冷镦性能也越好。所以钢厂在制度热轧盘条技术要求或企业标准时都有冷镦性能要求，但一般都为1/3冷镦不开裂。
目前，多数钢厂控制中碳合金冷挤压套筒用热轧盘条1/3冷镦不开裂的手段主要通过热轧盘条在高线生产线斯泰而摩控冷线缓冷实现，也未见中碳合金冷挤压套筒用热轧盘条1/4冷镦不开裂的研究和申请专利。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决中碳合金冷挤压套筒用热轧盘条50BV30在冷挤压生产套筒扳手产生开裂的问题，现提供了一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺，包括加热炉加热、粗中轧和预精轧机组轧制、精轧机组轧制、减定径机组轧制、吐丝、斯太尔摩风机及保温罩，步骤如下：
S1、钢坯通过加热炉加热，在不低于1220℃温度加热1～2小时；
S2、加热后的钢坯通过粗中轧机组轧制，开轧温度不低于1120℃；
S3、粗中轧和预精轧机组轧制后的轧件进入精轧机组轧制，精轧机组轧制温度不高于890℃；
S4、精轧机组轧制后的轧件进入减定径机组轧制成盘条成品规格，减定径机组轧制温度不高于880℃；
S5、终轧后盘条通过吐丝机成圈，吐丝温度不高于860℃；
S6、控冷前期根据规格大小开启1～3台风机风冷至680℃～720℃，风冷速度1～5℃/s；控冷后期加盖保温罩缓冷，缓冷速度不高于0.8℃/s。
本发明的主要工艺控制过程对提高中碳合金冷挤压套筒用热轧盘条冷镦性能的影响，不需要对坯料进行长时间的高温扩散，仅需在高温段加热1～2小时，提高了生产效率；粗中轧、预精轧、精轧机组、减定径机组都在奥氏体动态再结晶区轧制，无需更低温控轧；吐丝采用低温，轧后采用先风冷后缓冷的组合方案，有效抑制了带状组织的形成，使热轧盘条冷镦性能保证1/4不开裂。
进一步地，钢坯加热：采用断面160mm*160mm连铸方坯，通过蓄热式加热炉加热，其中保证坯料在1220～1280℃温度条件下的实际加热时间为1～2小时，在奥氏体状态下碳、锰等元素充分扩散，消除或减轻枝晶偏析。炉内空燃比控制在0.40～0.60，防止空气过剩加剧脱碳。
进一步地，粗中轧和预精轧机组轧制：加热后的钢坯进入粗中轧机组连轧，其中开轧温度在1120～1180℃，以保证粗中轧机组轧制过程轧件都处于充分奥氏体化的状态，以保证轧制过程顺利进行。
进一步地，精轧机组轧制：粗中轧机组轧制后的轧件进入精轧机组继续轧制，控制轧制温度在850～890℃。此温度条件下，奥氏体动态再结晶状态下继续轧制，细化奥氏体晶粒
进一步地，减定径机组轧制：精轧后的轧件进入减定径机组轧制为盘条成品规格，减定径机组轧制温度控制在840～880℃，由于减定径机组的低温轧制能力强，其轧制温度也相对于精轧机组更低。继续在奥氏体动态再结晶区轧制细化奥氏体晶粒。
进一步地，吐丝：终轧后盘条通过吐丝机成圈，通过水箱水冷将吐丝温度控制在830～860℃，为之后的控制冷却提供了有利条件。
进一步地，控冷：轧后盘条的控冷在斯太尔摩控冷线上实现，控冷方案采用先风冷后缓冷的方案。控冷前期，开启1～3台风机，以1～5℃/s的冷却速度将盘条快速冷却至680～720℃，以抑制带状组织的析出；控冷后期，关闭保温罩缓冷，使盘条以0.1～0.8℃/s的冷却速度缓慢冷却，完成鉄素体和珠光体组织转变，防止出现贝氏体、马氏体。
本发明的有益效果是：本发明一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺在使用时，对提高中碳合金冷挤压套筒用热轧盘条冷镦性能的影响，不需要对坯料进行长时间的高温扩散，仅需在高温段加热1～2小时，提高了生产效率；粗中轧、预精轧、精轧机组、减定径机组都在奥氏体动态再结晶区轧制，无需更低温控轧；吐丝采用低温，轧后采用先风冷后缓冷的组合方案，有效抑制了带状组织的形成，使热轧盘条冷镦性能保证1/4不开裂。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是实施例1盘条带状组织图；
图2是实施例2盘条带状组织图；
图3是实施例3盘条带状组织图；
图4是对比例1盘条带状组织图；
图5是对比例2盘条带状组织图；
图6是对比例3盘条带状组织图。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
结合附图1以中碳合金冷挤压套筒用50BV30热轧盘条(Φ20.0mm)的生产为例说明：
轧钢工艺流程：蓄热式加热炉—粗中轧和预精轧机组—精轧机组—减定径机组—吐丝机—斯太尔摩控冷线—打捆。
1、钢坯加热：断面160mm*160mm连铸方坯在1220～1260℃温度下加热80分钟，空燃比0.45～0.65。
2、控制轧制：开轧温度1125～1155℃，预精轧受开轧温度控制，精轧机组轧制温度850～870℃，减定径机组轧制温度840～860℃，终轧温度880～910℃。
3、吐丝：吐丝温度830～860℃。
4、控制冷却：控冷前期根据规格开启3台风机风冷至680℃～720℃，实际冷却速度3.5℃/s；未开启风机对应的保温罩全部关闭，实际冷却速度0.3℃/s。
实施例2
结合附图2以中碳合金冷挤压套筒50BV30热轧盘条(Φ24.0mm)的生产为例说明：
轧钢工艺流程：蓄热式加热炉—粗中轧和预精轧机组—精轧机组—减定径机组—吐丝机—斯太尔摩控冷线—打捆。
1、钢坯加热：断面160mm*160mm连铸方坯在1220～1280℃温度下加热92分钟，空燃比0.45～0.65。
2、控制轧制：开轧温度1130～1160℃，预精轧受开轧温度控制，精轧机组轧制温度850～870℃，减定径机组轧制温度840～860℃，终轧温度880～910℃。
3、吐丝：吐丝温度830～860℃。
4、控制冷却：控冷前期根据规格开启3台风机风冷至680℃～720℃，实际冷却速度4.1℃/s；未开启风机对应的保温罩全部关闭，实际冷却速度0.2℃/s。
实施例3
结合附图3以中碳合金冷挤压套筒用50BV30热轧盘条(Φ14.0mm)的生产为例说明：
轧钢工艺流程：蓄热式加热炉—粗中轧和预精轧机组—精轧机组—减定径机组—吐丝机—斯太尔摩控冷线—打捆。
1、钢坯加热：断面160mm*160mm连铸方坯在1220～1260℃温度下加热时间87分钟，空燃比0.45～0.65。
2、控制轧制：开轧温度1120～1150℃，预精轧受开轧温度控制，精轧机组轧制温度850～890℃，减定径机组轧制温度840～880℃，终轧温度880～930℃。
3、吐丝：吐丝温度830～860℃。
4、控制冷却：控冷前期根据规格开启1台风机风冷至680℃～720℃，实际冷却速度3.3℃/s；未开启风机对应的保温罩全部关闭，实际冷却速度0.41℃/s。
对比例1
结合附图4，将实施例1步骤1钢坯加热的温度替换为1050～1150℃，其他条件同实施例1。
对比例2
结合附图5，将实施例1步骤4控制冷却中风机台数替换为0台，保温罩全部关闭，其他条件同实施例1。
对比例3
结合附图6，将实施例3步骤1钢坯加热的温度1220-1260℃不变，加热时间替换为30分钟，其他条件同实施例1。
本发明中50BV30的主要成分设计，C：0.27-0.33％，Si≤0.10％，Mn:0.70-1.00％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr:0.32-0.50％，V:0.10-0.15％，Al:≥0.010％。
本发明实施例1、实施例2、实施例3与对比例1、对比例2及对比例3的盘条冷镦性能比较如下表1：
表1
| 类别 | 牌号 | 规格(mm) | 冷镦性能 |
| 实施例1 | 50BV30 | Φ20.0 | 1/4不开裂 |
| 实施例2 | 50BV30 | Φ24.0 | 1/4不开裂 |
| 实施例3 | 50BV30 | Φ14.0 | 1/4不开裂 |
| 对比例1 | 50BV30 | Φ20.0 | 1/3不开裂，1/4开裂 |
| 对比例2 | 50BV30 | Φ20.0 | 1/3不开裂，1/4开裂 |
| 对比例3 | 50BV30 | Φ14.0 | 1/3不开裂，1/4部分开裂 |
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺，其特征在于：包括加热炉加热、粗中轧和预精轧机组轧制、精轧机组轧制、减定径机组轧制、吐丝、斯太尔摩风机及保温罩，步骤如下：
S1、钢坯通过加热炉加热，在不低于1220℃温度加热1～2小时；
S2、加热后的钢坯通过粗中轧机组轧制，开轧温度不低于1120℃；
S3、粗中轧和预精轧机组轧制后的轧件进入精轧机组轧制，精轧机组轧制温度不高于890℃；
S4、精轧机组轧制后的轧件进入减定径机组轧制成盘条成品规格，减定径机组轧制温度不高于880℃；
S5、终轧后盘条通过吐丝机成圈，吐丝温度不高于860℃；
S6、控冷前期根据规格大小开启1～3台风机风冷至680℃～720℃，风冷速度1～5℃/s；控冷后期加盖保温罩缓冷，缓冷速度不高于0.8℃/s。
2.根据权利要求1所述的一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺，其特征在于：步骤S1中所述加热温度在1220～1280℃。
3.根据权利要求1所述的一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺，其特征在于：步骤S2中所述开轧温度在1120～1180℃。
4.根据权利要求1所述的一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺，其特征在于：步骤S3中所述精轧机组轧制温度在850～890℃。
5.根据权利要求1所述的一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺，其特征在于：步骤S4中所述减定径机组轧制温度在840～880℃。
6.根据权利要求1所述的一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺，其特征在于：步骤S5中所述吐丝温度在830～860℃。
7.根据权利要求1所述的一种提高中碳合金冷挤压套筒用盘条冷镦性能的控制轧制和控制冷却工艺，其特征在于：步骤S6中所述风机及冷却是开启1～3台风机，冷却至680℃～720℃，控冷前期冷却速度1～5℃/s，控冷后期冷却速度0.1～0.8℃/s。
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