CN114318158A

CN114318158A - 一种标准件用免退火易淬火冷镦钢及其生产方法

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Publication number: CN114318158A
Application number: CN202111434001.3A
Authority: CN
Inventors: 陈占杰; 杨晓奇; 武宝庆; 欧阳瑜; 邓保全; 宋素格; 杜亚伟; 刘松; 董尉民; 呼玉东; 贾黎杰; 贾旭岗; 王玉存; 丁兰峰; 吕亚; 徐杰
Original assignee: Anyang Iron and Steel Co Ltd; Anyang Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Anyang Iron and Steel Co Ltd; Anyang Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2041-11-29
Also published as: CN114318158B

Abstract

本发明公开了一种标准件用免退火易淬火冷镦钢，所述免退火易淬火冷镦钢其重量百分数计的化学元素成分包括：C：0.33‑0.38％，Si：≤0.10％，Mn：0.60‑0.90％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Al：0.020‑0.045％，Cr：0.20‑0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质，本发明适用于冷镦钢生产技术领域，本发明中在C含量较低的情况下，添加适量的Cr，可以保证钢板达到所需的强度，使得整体结构具有良好的塑性指标，与传统冷镦钢相比，热轧态其抗拉强度高出20MPa，断面缩率高出8％左右，成品强度和淬火后均匀性均优于传统冷锻钢，同时未添加Ti、B等元素，整体造价降低，成本低廉。

Description

一种标准件用免退火易淬火冷镦钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及冷镦钢生产技术领域，特别涉及一种标准件用免退火易淬火冷镦钢及其生产方法。

背景技术

冷镦利用模具在常温下对金属棒料镦粗成形的锻造方法。通常用来制造螺钉、螺栓、铆钉等的头部。可以减少或代替切削加工。

冷镦加工是使材料局部产生显著地变形，为了防止产生废品，保证生产过程顺利进行及稳定产品质量，冷镦用钢必须具有足够的塑性，良好的表面质量，精确的尺寸和均匀的组织等。符合以上标准的钢材都可以称得上是冷镦钢。在国内，专业的冷镦钢一般都在钢号前加上铆螺表示。普通碳素结构钢如Q195， Q215，Q235等都可以作为冷镦钢，合金结构钢，不锈钢也可以作为冷镦用钢。

并且内部元素分别起到不同的功能：C元素对钢铁的性能起着重要的作用。随着碳含量的增加，钢的硬度和强度得到提高；但其韧性和塑性下降，冷镦性能变差；因此为产品的强度和冷镦性，需要合适的C含量；

Si元素在低合金高强度钢中是作为脱氧剂加入的，Si溶于铁素体后有很强的固溶强化作用，提高铁素体的强度。但Si在铁素体中获得较高位错密度，从而提高加工硬化率，对后期大变形量加工不利；

Mn元素主要是固溶强化作用,还可降低γ-α相变温度,进而细化铁素体晶粒，Mn还可提高韧性、降低韧脆转变温度；

Al元素有很强的亲和力,是炼钢时的脱氧剂。Al能细化钢的本质晶粒,起到细化晶粒、保证组织均匀性的作用；

Cr是提高钢的淬透性而且能显著提高强度的元素，在C含量较低的情况下，添加适量的Cr，可以保证钢板达到所需的强度。

冷镦产品中主要产品SWRCH35K、ML35和10B33，以SWRCH35K应用最广泛、产量最大。ML35和SWRCH35K成分接近，产品用途相同。其中SWRCH35K盘条在φ12mm及以下规格时可以不退火下用于制作外六角、内六角等较大变形量标准件。在φ16mm及以上规格制作内六角等大变形量标准件时就需要退火处理。同时规格大后标准件在成品淬火时易出现“淬不透”，芯部硬度差异大等问题， 10B33添加了B、Ti等元素，成本相对较高。

因此，有必要提供一种标准件用免退火易淬火冷镦钢及其生产方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种标准件用免退火易淬火冷镦钢及其生产方法，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种标准件用免退火易淬火冷镦钢，所述免退火易淬火冷镦钢其重量百分数计的化学元素成分包括：C：0.33-0.38％，Si：≤0.10％，Mn：0.60-0.90％， P：≤0.025％，S：≤0.025％，Al：0.020-0.045％，Cr：0.20-0.50％，其余为Fe 及不可避免的杂质。

作为本发明的进一步方案，所述冷镦钢热轧状态下抗拉强度为 580-630MPa，所述冷镦钢断面收缩率≥50％。

一种标准件用免退火易淬火冷镦钢的生产方法，其生产工艺包括：顶底复吹转炉或电炉、LF炉外精炼、连铸成150mm×150mm的方坯铸坯、加热炉加热、高速线材轧机轧制、斯太尔摩线延迟冷却、成品检验与包装入库，具体生产步骤如下：

步骤一：顶底复吹转炉或电炉

将铁水和废钢入炉，之后将石灰、轻烧、返矿与萤石造渣，终点制度：1) 终点C≥0.07％，P≤0.015％；2)出钢温度为1620-1660℃，然后转入LF精炼工序；

步骤二：LF炉外精炼

钢水到站，以钢芯铝或电石脱氧为主；LF炉外精炼时间不少于35min,白渣保持时间不低于15min，开浇温度为1585℃,连浇温度为1567℃，出钢时喂 CaSi线，并进行弱搅拌；

步骤三：连铸成150mm×150mm的方坯铸坯

中包上水口采用φ28mm及以上大口径水口，正常拉速2.4m/min，结晶器水量150m3/h；二冷采用0.7L/kg，电磁搅拌采用M-EMS：200A×5Hz；

步骤四：加热炉加热

方坯采用冷装，避免裂纹和混晶组织出现，加热炉加热段温度940-1020℃，均热段温度1030-1090℃，加热时间120min；

步骤五：高速线材轧机轧制

轧制为高速线材轧机，开轧温度为950-1010℃，坯料出炉后采用高压水除鳞，精轧机入口温度900-940℃，减定径入口温度控制在860-900℃，吐丝温度控制在860-900℃；

步骤六：斯太尔摩线延迟冷却

根据盘条规格φ5.5mm-22mm，确定匹配的斯太尔摩线辊道速度 9.0-14m/min，同时保温罩关闭，风机全部关闭；

步骤七：成品检验

将生产完成的冷镦钢进行质量检测，检测合格的冷镦钢放入合格品区域；检测不合格的冷镦钢放入不合格区域，不合格的冷镦钢再次进行生产加工；

步骤八：包装入库

将检测合格的冷镦钢包装入库。

作为本发明的进一步方案，所述步骤三中包钢水过热度在20-35℃以内。

作为本发明的进一步方案，所述步骤二中开浇温度的误差为正负5℃以内，所述连浇温度的误差为正负5℃以内。

作为本发明的进一步方案，所述步骤三中钢水出精炼站后采用覆盖剂保护，大包水口采用长水口氩封保护浇注，中包施行覆盖剂保护，下水口采用浸入式水加密垫片保护浇注。

作为本发明的进一步方案，所述步骤三中结晶器采用液面自动控制系统，采用小振幅、高振频的参数，且控制结晶器液面波动不超过正负20mm﹔保护渣采用预溶型颗粒。

作为本发明的进一步方案，所述步骤二中LF炉外精炼前期吨钢喂0.3kg 铝丝，同时保证1600℃左右的精炼温度；LF炉外精炼后期补喂铝丝，补喂的铝大部分以溶解铝的形式存在于钢中。

作为本发明的进一步方案，所述步骤四中的加热炉为三段式推钢加热炉结构。

作为本发明的进一步方案，所述步骤八中包装入库采用转运机转运。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

本发明中通过顶底复吹转炉或电炉、LF炉外精炼、连铸成150mm×150mm 的方坯铸坯、加热炉加热、高速线材轧机轧制、斯太尔摩线延迟冷却、成品检验与包装入库等工艺得到不同规格的盘条，生产的标准件用免退火易淬火冷镦钢具有钢水纯净度高、良好的淬透性、合适的强度和硬度以及优异的塑韧性，不需要退火热处理可直接用于冷镦成型生产标准件用钢，缩短淬火与回火时间，减少能源消耗，降低生产成本。

本发明中在C含量较低的情况下，添加适量的Cr，可以保证钢板达到所需的强度，使得整体结构具有良好的塑性指标，与传统冷镦钢相比，热轧态其抗拉强度高出20MPa，断面缩率高出8％左右，成品强度和淬火后均匀性均优于传统冷锻钢，同时未添加Ti、B等元素，整体造价降低，成本低廉。

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是本发明的生产工艺流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下文为了描述方便，所引用的“上”、“下”、“左”、“右”等于附图本身的上、下、左、右等方向一致，下文中的“第一”、“第二”等为描述上加以区分，并没有其他特殊含义。

【实施例1】

一种标准件用免退火易淬火冷镦钢，免退火易淬火冷镦钢其重量百分数计的化学元素成分包括：C：0.33-0.38％，Si：≤0.10％，Mn：0.60-0.90％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Al：0.020-0.045％，Cr：0.20-0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质。

冷镦钢热轧状态下抗拉强度为580-630MPa，冷镦钢断面收缩率≥50％。

步骤一：顶底复吹转炉或电炉

步骤二：LF炉外精炼

步骤三：连铸成150mm×150mm的方坯铸坯

步骤四：加热炉加热

步骤五：高速线材轧机轧制

步骤六：斯太尔摩线延迟冷却

步骤七：成品检验

步骤八：包装入库

将检测合格的冷镦钢包装入库。

步骤三中包钢水过热度在20-35℃以内。

步骤二中开浇温度的误差为正负5℃以内，连浇温度的误差为正负5℃以内。

步骤三中钢水出精炼站后采用覆盖剂保护，大包水口采用长水口氩封保护浇注，中包施行覆盖剂保护，下水口采用浸入式水加密垫片保护浇注。

步骤三中结晶器采用液面自动控制系统，采用小振幅、高振频的参数，且控制结晶器液面波动不超过正负20mm﹔保护渣采用预溶型颗粒。

步骤二中LF炉外精炼前期吨钢喂0.3kg铝丝，同时保证1600℃左右的精炼温度；LF炉外精炼后期补喂铝丝，补喂的铝大部分以溶解铝的形式存在于钢中。

步骤四中的加热炉为三段式推钢加热炉结构。

步骤八中包装入库采用转运机转运。

【实施例2】

一种标准件用免退火易淬火冷镦钢，免退火易淬火冷镦钢其重量百分数计的化学元素成分包括：C：0.35％，Si：0.05％，Mn：0.70％，P：≤0.025％，S：0.015％，Al：0.025％，Cr：0.30％，其余为Fe及不可避免的杂质。

冷镦钢热轧状态下抗拉强度为600MPa，冷镦钢断面收缩率60％。

步骤一：顶底复吹转炉或电炉

将铁水和废钢入炉，之后将石灰、轻烧、返矿与萤石造渣，终点制度：1) 终点C≥0.07％，P≤0.015％；2)出钢温度为1640℃，然后转入LF精炼工序；

步骤二：LF炉外精炼

步骤三：连铸成150mm×150mm的方坯铸坯

步骤四：加热炉加热

方坯采用冷装，避免裂纹和混晶组织出现，加热炉加热段温度1000℃，均热段温度1070℃，加热时间120min；

步骤五：高速线材轧机轧制

轧制为高速线材轧机，开轧温度为960℃，坯料出炉后采用高压水除鳞，精轧机入口温度930℃，减定径入口温度控制在870℃，吐丝温度控制在880℃；

步骤六：斯太尔摩线延迟冷却

步骤七：成品检验

步骤八：包装入库

将检测合格的冷镦钢包装入库。

步骤三中包钢水过热度为25℃。

步骤四中的加热炉为三段式推钢加热炉结构。

步骤八中包装入库采用转运机转运。

【实施例3】

一种标准件用免退火易淬火冷镦钢，免退火易淬火冷镦钢其重量百分数计的化学元素成分包括：C：0.33％，Si：0.06％，Mn：0.60％，P：≤0.025％，S： 0.020％，Al：0.020％，Cr：0.20％，其余为Fe及不可避免的杂质。

冷镦钢热轧状态下抗拉强度为590MPa，冷镦钢断面收缩率≥50％。

步骤一：顶底复吹转炉或电炉

将铁水和废钢入炉，之后将石灰、轻烧、返矿与萤石造渣，终点制度：1) 终点C≥0.07％，P≤0.015％；2)出钢温度为1625℃，然后转入LF精炼工序；

步骤二：LF炉外精炼

步骤三：连铸成150mm×150mm的方坯铸坯

步骤四：加热炉加热

方坯采用冷装，避免裂纹和混晶组织出现，加热炉加热段温度945℃，均热段温度1035℃，加热时间120min；

步骤五：高速线材轧机轧制

轧制为高速线材轧机，开轧温度为955℃，坯料出炉后采用高压水除鳞，精轧机入口温度910℃，减定径入口温度控制在865℃，吐丝温度控制在865℃；

步骤六：斯太尔摩线延迟冷却

根据盘条规格φ5.5mm-22mm，确定匹配的斯太尔摩线辊道速度9.0-14m/min，同时保温罩关闭，风机全部关闭；

步骤七：成品检验

步骤八：包装入库

将检测合格的冷镦钢包装入库。

步骤三中包钢水过热度为28℃。

步骤四中的加热炉为三段式推钢加热炉结构。

步骤八中包装入库采用转运机转运。

【实施例4】

一种标准件用免退火易淬火冷镦钢，免退火易淬火冷镦钢其重量百分数计的化学元素成分包括：C：0.38％，Si：0.10％，Mn：0.90％，P：0.025％，S：0.025％， Al：0.045％，Cr：0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质。

冷镦钢热轧状态下抗拉强度为620MPa，冷镦钢断面收缩率≥50％。

步骤一：顶底复吹转炉或电炉

将铁水和废钢入炉，之后将石灰、轻烧、返矿与萤石造渣，终点制度：1) 终点C≥0.07％，P≤0.015％；2)出钢温度为1660℃，然后转入LF精炼工序；

步骤二：LF炉外精炼

步骤三：连铸成150mm×150mm的方坯铸坯

步骤四：加热炉加热

方坯采用冷装，避免裂纹和混晶组织出现，加热炉加热段温度1020℃，均热段温度1090℃，加热时间120min；

步骤五：高速线材轧机轧制

轧制为高速线材轧机，开轧温度为1010℃，坯料出炉后采用高压水除鳞，精轧机入口温度940℃，减定径入口温度控制在900℃，吐丝温度控制在900℃；

步骤六：斯太尔摩线延迟冷却

步骤七：成品检验

步骤八：包装入库

将检测合格的冷镦钢包装入库。

步骤三中包钢水过热度为35℃。

步骤四中的加热炉为三段式推钢加热炉结构。

步骤八中包装入库采用转运机转运。

【实施例5】

一种标准件用免退火易淬火冷镦钢，免退火易淬火冷镦钢其重量百分数计的化学元素成分包括：C：0.36％，Si：0.10％，Mn：0.70％，P：0.022％，S：0.022％， Al：0.035％，Cr：0.40％，其余为Fe及不可避免的杂质。

冷镦钢热轧状态下抗拉强度为610MPa，冷镦钢断面收缩率≥50％。

步骤一：顶底复吹转炉或电炉

将铁水和废钢入炉，之后将石灰、轻烧、返矿与萤石造渣，终点制度：1) 终点C≥0.07％，P≤0.015％；2)出钢温度为1620℃，然后转入LF精炼工序；

步骤二：LF炉外精炼

步骤三：连铸成150mm×150mm的方坯铸坯

步骤四：加热炉加热

方坯采用冷装，避免裂纹和混晶组织出现，加热炉加热段温度940℃，均热段温度1030℃，加热时间120min；

步骤五：高速线材轧机轧制

轧制为高速线材轧机，开轧温度为950℃，坯料出炉后采用高压水除鳞，精轧机入口温度900℃，减定径入口温度控制在860℃，吐丝温度控制在900℃；

步骤六：斯太尔摩线延迟冷却

步骤七：成品检验

步骤八：包装入库

将检测合格的冷镦钢包装入库。

步骤三中包钢水过热度为33℃。

步骤四中的加热炉为三段式推钢加热炉结构。

步骤八中包装入库采用转运机转运。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种标准件用免退火易淬火冷镦钢，其特征在于：所述免退火易淬火冷镦钢其重量百分数计的化学元素成分包括：C：0.33-0.38％，Si：≤0.10％，Mn：0.60-0.90％，P：≤0.025％，S：≤0.025％，Al：0.020-0.045％，Cr：0.20-0.50％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种标准件用免退火易淬火冷镦钢，其特征在于，所述冷镦钢热轧状态下抗拉强度为580-630MPa，所述冷镦钢断面收缩率≥50％。

3.一种标准件用免退火易淬火冷镦钢的生产方法，其生产工艺包括：顶底复吹转炉或电炉、LF炉外精炼、连铸成150mm×150mm的方坯铸坯、加热炉加热、高速线材轧机轧制、斯太尔摩线延迟冷却、成品检验与包装入库，具体生产步骤如下：

步骤一：顶底复吹转炉或电炉

将铁水和废钢入炉，之后将石灰、轻烧、返矿与萤石造渣，终点制度：1)终点C≥0.07％，P≤0.015％；2)出钢温度为1620-1660℃，然后转入LF精炼工序；

步骤二：LF炉外精炼

钢水到站，以钢芯铝或电石脱氧为主；LF炉外精炼时间不少于35min,白渣保持时间不低于15min，开浇温度为1585℃,连浇温度为1567℃，出钢时喂CaSi线，并进行弱搅拌；

步骤三：连铸成150mm×150mm的方坯铸坯

步骤四：加热炉加热

步骤五：高速线材轧机轧制

步骤六：斯太尔摩线延迟冷却

步骤七：成品检验

步骤八：包装入库

将检测合格的冷镦钢包装入库。

4.根据权利要求3所述的一种标准件用免退火易淬火冷镦钢的生产方法，其特征在于：所述步骤三中包钢水过热度在20-35℃以内。

5.根据权利要求3所述的一种标准件用免退火易淬火冷镦钢的生产方法，其特征在于：所述步骤二中开浇温度的误差为正负5℃以内，所述连浇温度的误差为正负5℃以内。

6.根据权利要求3所述的一种标准件用免退火易淬火冷镦钢的生产方法，其特征在于：所述步骤三中钢水出精炼站后采用覆盖剂保护，大包水口采用长水口氩封保护浇注，中包施行覆盖剂保护，下水口采用浸入式水加密垫片保护浇注。

7.根据权利要求3所述的一种标准件用免退火易淬火冷镦钢的生产方法，其特征在于：所述步骤三中结晶器采用液面自动控制系统，采用小振幅、高振频的参数，且控制结晶器液面波动不超过正负20mm﹔保护渣采用预溶型颗粒。

8.根据权利要求3所述的一种标准件用免退火易淬火冷镦钢的生产方法，其特征在于：所述步骤二中LF炉外精炼前期吨钢喂0.3kg铝丝，同时保证1600℃左右的精炼温度；LF炉外精炼后期补喂铝丝，补喂的铝大部分以溶解铝的形式存在于钢中。

9.根据权利要求3所述的一种标准件用免退火易淬火冷镦钢的生产方法，其特征在于：所述步骤四中的加热炉为三段式推钢加热炉结构。

10.根据权利要求3所述的一种标准件用免退火易淬火冷镦钢的生产方法，其特征在于：所述步骤八中包装入库采用转运机转运。