CN113881895A - 一种超高强度耐延迟断裂螺栓用钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种超高强度耐延迟断裂螺栓用钢的生产方法,钢的化学组成重量百分比为C=0.38~0.42,Si=0.17~0.25,Mn=0.60~0.70,P≤0.010,S≤0.005,Cr=0.95~1.05,Mo=0.55~0.62,V=0.28~0.34,Al=0.010~0.020,其余为Fe和不可避免的杂质,工艺步骤按转炉—LF+VD精炼—连铸—修磨—轧制工艺流程进行。根据合金元素对材料性能、微观组织的影响,结合现有设备和工艺条件,采用低比水量高拉速、铸坯高温入坑缓冷、低温轧制、延迟冷却开发出了超高强度耐延迟断裂螺栓用钢,生产出满足要求的超高强度螺栓用钢,盘条满足后续加工工艺,并具加工性能良好的特点;加工后的产品性能稳定,耐延迟断裂性能良好。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,涉及一种超高强度耐延迟断裂螺栓用钢的生产方法。
背景技术
螺栓用钢广泛用于汽车、高层建筑、桥梁、高铁、航空等现代化重要工程。随着节能、环保意识逐渐被人们认同,汽车的高性能化和轻量化、建筑结构的高层化以及大桥的超长化,螺栓用钢也随之向更高强度方向发展,这就对原料提出了更高级别强度的要求。在此背景下,开发超高强度级别螺栓用钢盘条具有重要意义,有较好的市场开发前景。
普通螺栓用盘条调质后抗拉强度一般在880MPa以下,但有些高要求的盘条需要调质后抗拉强度大于1400MPa,所以在成分设计、工艺研究上需要综合考虑。
1400MPa以上超高强度螺栓用盘条面临的主要问题,在强度提升的同时,螺栓延迟断裂现象明显增加,因此耐延迟断裂是超高强度螺栓的重要研究课题。
发明内容
本发明旨在提供一种耐延迟断裂超高强度螺栓用钢的制造方法,轧制采用低温轧制+延迟冷却控制盘条组织、性能,生产的盘条调质后抗拉强度大于1400MPa,盘条经过后续加工成型为螺栓,再调质处理达到14.9级超高强度螺栓。
发明的技术方案:
一种超高强度耐延迟断裂螺栓用钢的生产方法,钢的化学组成重量百分比为C=0.38~0.42,Si=0.17~0.25,Mn=0.60~0.70,P≤0.010,S≤0.005,Cr=0.95~1.05,Mo=0.55~0.62,V=0.28~0.34,Al=0.010~0.020,其余为Fe和不可避免的杂质,工艺步骤包括:
(1)冶炼:LF碱度控制在6.0~8.0,进VD抽真空到67Pa以下保真空时间15min后软吹20min上台浇铸,出站定氢≤1.5ppm,定氧≤5.0ppm;
(2)连铸:采用弱冷,比水量为0.8L/kg,通过坯温检测来微调各区配水,监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1050~1100℃,铸坯尺寸为150*150*mm*12.0m;
(3)铸坯缓冷:采用高温入坑缓冷方式,确保入坑温度在600℃以上,缓冷24小时以上;
(4)铸坯修磨:钢坯采用表面全修磨处理,单边修磨深度≥1mm;
(5)轧制及控制冷却:控制轧制,铸坯加热时间在100~130分钟,出炉温度1070~1100℃,进减定径温度820±10℃,吐丝温度780℃±10℃,轧后采用延迟冷却,集卷温度600℃以下;
(6)缓冷:集卷后盘条在C形钩上进入缓冷区缓冷,温度从550℃缓冷到300℃以下出缓冷区,得到原始盘条无对拉拔有害的组织。
本发明的有益效果:(1)采用科学的成分设计,低的磷、硫含量,减少晶界偏析,防止晶界脆化;加入Al、V元素,细化晶粒,提高强度的同时,还可以改善韧性;加入Mo元素,提高回火温度使碳化物球化,避开晶界脆化的回火温度区域,同时提高抗腐蚀性能;(2)在精炼时通过VD炉真空处理脱氢,使钢中氢≤1.5ppm,采用弱冷,自创钢坯温控制技术,铸坯高温入坑缓冷,进一步降低钢中的氢含量和均匀钢中氢分布;(3)采用低温轧制、斯太尔摩控轧控冷及缓冷等一系列轧制新技术,突破高线控冷工艺极限,充分发挥设备优势,生产组织为贝氏体+少量珠光体为基体,生产的盘条调质后抗拉强度大于1400MPa,盘条经过后续加工成型为螺栓,再调质处理达到14.9级超高强度螺栓。
附图说明
图1本发明实施例1的盘条的金相图。
具体实施方式
实施例1
超高强度耐延迟断裂螺栓用钢的生产方法,按转炉—LF+VD精炼—连铸—修磨—轧制工艺流程进行生产。钢的成品化学成分见表1,其余为Fe和不可避免的杂质。关键工艺步骤:
(1)冶炼:LF炉精炼渣终渣碱度为6.5;VD保真空15分钟,破空后软吹21分钟,出站定氢1.32ppm,定氧3.8ppm;
(2)连铸:二冷比水量0.8L/KG,中包过热度26℃,监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1060~1090℃,微调二冷配水;
(3)铸坯坯入缓冷坑温度620℃,堆冷30小时;
(4)钢坯采用全修磨,单边修磨深度1.0mm;
(5)铸坯加热时间110分钟,出炉温度1080℃左右,进减定径温度830℃,吐丝温度790℃,轧后采用延迟冷却,集卷温度580℃;
(6)集卷后缓冷,进缓冷温度530℃,出缓冷区温度280℃。
实施例2
超高强度耐延迟断裂螺栓用钢的生产方法,按转炉—LF+VD精炼—连铸—修磨—轧制等工艺流程进行生产。冶炼得到螺栓用钢的成品化学成分见表1,其余为Fe和不可避免的杂质。生产工艺步骤:
(1)LF炉精炼渣终渣碱度为7.0;VD保真空15分钟,VD软吹20分钟,出站定氢1.28ppm,定氧4.2ppm;
(2)连铸二冷比水量0.8L/KG,中包过热度28℃,监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1050~1080℃,微调二冷配水;
(3)铸坯坯入缓冷坑温度640℃,堆冷36小时;
(4)采用钢坯全修磨,单边修磨深度1.2mm;
(5)铸坯加热时间115分钟,出炉温度1080℃左右,进减定径温度825℃,吐丝温度780℃,轧后采用延迟冷却,集卷温度578℃;
(6)集卷后缓冷,进缓冷温度550℃,出缓冷区温度284℃。
实施例3
超高强度耐延迟断裂螺栓用钢的生产方法,按转炉—LF+VD精炼—连铸—修磨—轧制等工艺流程进行生产。冶炼得到螺栓用钢的成品化学成分见表1,其余为Fe和不可避免的杂质;生产工艺步骤:
(1)LF炉精炼渣终渣碱度为7.1;VD保真空15分钟,VD软吹23分钟,出站定氢1.17ppm,定氧3.2ppm;
(2)连铸二冷比水量0.8L/KG,中包过热度26℃,监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1056~1084℃,微调二冷配水;
(3)铸坯坯入缓冷坑温度635℃,堆冷32小时;
(4)采用钢坯全修磨,单边修磨深度1.2mm;
(5)铸坯加热时间108分钟,出炉温度1075℃左右,进减定径温度816℃,吐丝温度777℃,轧后采用延迟冷却,集卷温度588℃;
(6)集卷后缓冷,进缓冷温度548℃,出缓冷区温度292℃。
各实施例盘条金相组织及力学性能检测见表2。
表1 实施例化学组成质量百分组成(%)
表2 实施例盘条金相组织结果
Claims (1)
1.一种超高强度耐延迟断裂螺栓用钢的生产方法,其特征在于:钢的化学组成重量百分比为C=0.38~0.42,Si=0.17~0.25,Mn=0.60~0.70,P≤0.010,S≤0.005,Cr=0.95~1.05,Mo=0.55~0.62,V=0.28~0.34,Al=0.010~0.020,其余为Fe和不可避免的杂质,工艺步骤包括:
(1)冶炼:LF碱度控制在6.0~8.0,进VD抽真空到67Pa以下保真空时间15min后软吹20min上台浇铸,出站定氢≤1.5ppm,定氧≤5.0ppm;
(2)连铸:采用弱冷,比水量为0.8L/kg,通过坯温检测来微调各区配水,监控铸坯内弧面中心点进拉矫机温度1050~1100℃,铸坯尺寸为150*150*mm*12.0m;
(3)铸坯缓冷:采用高温入坑缓冷方式,确保入坑温度在600℃以上,缓冷24小时以上;
(4)铸坯修磨:钢坯采用表面全修磨处理;
(5)轧制及控制冷却:控制轧制,铸坯加热时间在100~130分钟,出炉温度1070~1100℃,进减定径温度820±10℃,吐丝温度780℃±10℃,轧后采用延迟冷却,集卷温度600℃以下;
(6)缓冷:集卷后盘条在C形钩上进入缓冷区缓冷,温度从550℃缓冷到300℃以下出缓冷区,得到原始盘条无对拉拔有害的组织。
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