CN114606439A - 一种低拉拔断丝率45盘条及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低拉拔断丝率45盘条，化学组成按质量百分数计如下：C 0.42～0.46％、Si 0.21～0.26％、Mn 0.40～0.45％、P≤0.020％、S≤0.025％、Cu≤0.05％、Ni≤0.03％、Cr≤0.05％、(Nb+V+Ti)≤0.10％、N≤0.007％、Als≤0.008％，其余为Fe及杂质元素；本发明通过轧制工艺调整稳定控制45盘条中的奥氏体晶粒度尺寸和铁素体析出行为，避免形成粗大奥氏体晶粒，减少闭合网状铁素体的形成，可以提高45盘条的塑性和通条性，大幅度降低拉拔断丝率，降低人工成本、提高劳动效率，具有显著的经济成本。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低拉拔断丝率45盘条及其制备方法。
背景技术
45钢是一种典型的中碳钢，广泛应用于汽车、建筑、机械工程等行业，具体用作生产各种弹簧、紧固件及轴类零件等，对材料的强度和韧性均具有较高的要求。
45盘条在进行零件加工过程中需要多项深加工处理，而冷拉拔是其中必须的一项，拉拔过程中盘条横截面减面率经常超过85％，在拉拔过程中虽然有润滑粉的作用，但是由于变形量过大，盘条在拉拔过程中极易发生断裂，下游用户对45盘条的断丝率有明确要求，不能超过0.05次/吨。盘条发生拉拔断丝后需要进行人工焊接，会增加材料在后道次加工过程中的断裂失效风险，产生不必要的人工劳动的同时会引起部分材料浪费。
在实际拉拔过程中，45盘条的拉拔断丝率受到很多因素的影响，按照断裂的断口截面特征可以分为：凹坑、缩颈和平齐类断口。其中，凹坑类断口是由于盘条表面在轧制过程中被压入了外来的物质，比如钢坯端部未清理干净的切割瘤、轧线中未清理干净的破碎的辊环颗粒等，破环了盘条的完整性，因此盘条在拉拔过程中发生断丝，这类断口外观表现为断口的一侧表面存在深度不一的坑洞；缩颈类断口主要是由于盘条在轧制过程中的张力发生了波动，盘条局部直径变细，而在拉拔过程中受力相同，因此被直接拉断，该类断口外观表现为断口两端均呈现均匀的直径渐变；平齐类断口外观表现为断口截面平齐且直径无变化，造成平齐类断口的原因较多，主要包括盘条的表面质量和内部组织缺陷等。
目前，造成凹坑和缩颈类断口的原因明确，控制手段清晰，通过稳定工艺和加强管理可以有效的进行控制。但是，造成平齐类拉拔断口的原因众多，目前也无针对性的有效措施，而且该类断口产生频次最高，影响程度最大。研究发现，45盘条的显微组织以铁素体+珠光体为主，铁素体在冷却过程中首先在奥氏体晶界上析出，但当网状铁素体大量析出形成闭合网状，而且原始奥氏体晶粒尺寸较为粗大时，两者原因叠加会严重削弱组织晶粒之间的结合力，显著降低该区域的强度和塑性，在后期拉拔过程中产生平齐类拉拔断口，原始奥氏体晶粒粗大+闭合网状铁素体是造成45盘条拉拔断丝的主要原因之一。
基于以上现状，如何提高45盘条的塑性和通条性，大幅度降低拉拔断丝率，降低人工成本、提高劳动效率是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明目的在于降低45盘条的拉拔断丝率至0.05次/吨以下，提供了一种低拉拔断丝率盘条及其制备方法，降低材料在后道次加工过程中的断裂风险，避免材料不必要的浪费。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种低拉拔断丝率45盘条，其化学组成按质量百分数计如下：C 0.42～0.46％、Si0.21～0.26％、Mn 0.40～0.45％、P≤0.020％、S≤0.025％、Cu≤0.05％、Ni≤0.03％、Cr≤0.05％、(Nb+V+Ti)≤0.10％、N≤0.007％、Als≤0.008％，其余为Fe及杂质元素。
本发明提供了上述低拉拔断丝率45盘条的制备方法，包括高温加热、中温轧制、低温慢冷；
其中，加热阶段，方钢坯加热温度1180±30℃，断面温差≤30℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛；
轧制阶段，高线轧制开轧温度1040±20℃；精轧机入口温度890-910℃；减定径机入口温度880-900℃；吐丝温度830-850℃；20架预精轧出口速度为8.0m/s；盘条成品直径为6.5mm；
慢冷阶段，斯太尔摩风冷线长97米，共14组风机，1-4#风机风量为210000m3/h，5-10#风机风量为154000m3/h，11-14#风机风量为125000m3/h，风机开启状态(％)为100、100、100、90、90、50、50、0、0、0、0、100、100、100；保温盖全开；
与风机对应，斯太尔摩风冷线共14组辊道，辊道起始速度为0.5m/s，采用两段式控制，前段采用一定的极差逐渐加速，在后段辊道采用一定的极差逐渐减速。
采用两段式控制，前段采用一定的极差逐渐加速，保证盘条被拉开，搭接点不固定，降低同圈差，加大冷速，避免铁素体异常析出；在后段辊道采用一定的极差逐渐减速，保证盘条形成堆垛效应而缓冷，降低盘条残余应力。
按上述方案，所述方钢坯断面尺寸为160×160mm，对角线差≤9mm，中心偏析：≤1.10；定尺长度为6000～6080mm；在炉时间90-120min。
按上述方案，所述方钢坯断面尺寸为200×200mm，对角线差≤9mm，中心偏析：≤1.10；定尺长度为11800～11880mm；在炉时间180-210min。
按上述方案，所述方钢坯断面尺寸为160×160mm时，优选辊道起始速度为0.5m/s，1～8#风机辊道速度极差为1.05，在8#风机辊道速度达到最大值0.70m/s；9～14#风机辊道速度极差为0.97，14#风机辊道速度降低至0.58m/s。
按上述方案，所述方钢坯断面尺寸为200×200mm时，优选辊道起始速度为0.5m/s，1～10#风机辊道速度极差为1.05，在10#风机辊道速度达到最大值0.77m/s；11～14#风机辊道速度极差为0.97，14#风机辊道速度降低至0.68m/s。
按上述方案，还包括在盘条空冷至室温后进行集卷、打捆、包装。
相对于现有技术，本发明有益效果在于：
原始奥氏体晶粒粗大+闭合网状铁素体是造成45盘条拉拔断丝的主要原因之一，为避免原始奥氏体晶粒粗大和铁素体呈闭合网状析出，对45中碳钢盘条采用“高温加热-中温轧制-低温慢冷”的轧制控冷方案，具体为：1)在高温加热阶段，钢坯在炉温度一定要保证在1150℃以上，避免由于加热不充分导致的奥氏体化不完全，盘条奥氏体晶粒大小不均；同时也要避免钢坯长时间的加热，保证盘条的脱碳程度；2)在中温轧制阶段，保证精轧及减定径阶段的温度在880-910℃范围内，即能保证奥氏体再结晶具有足够的驱动力，又能避免铁素体沿着奥氏体晶界呈网状析出；3)在低温慢冷阶段，保证吐丝温度高于830℃，使盘条具有充分的相变前控冷能力，以抑制铁素体的析出，同时，当盘条温度低于680℃后，盘条被收紧，形成堆垛效应而缓冷，降低残余应力。
在实际轧制生产过程中，根据不同坯型尺寸方坯在轧制过程中的温升特点，进行对应的温度控制。通过该工艺生产的φ6.5mm 45盘条具有优良的强塑性：盘条抗拉强度≥720MPa、延伸率≥12％、面缩率≥50％；盘条的均匀性优良：强度同圈差≤60MPa、横截面显微硬度极差比≤20％；同时，盘条组织中的奥氏体晶粒度≥7.0级、闭合网状铁素体占比≤30％、盘条脱碳层深度≤1.0％D(D为盘条直径)。在深加工过程中的拉拔断丝率低于0.05次/吨。
通过轧制工艺调整稳定控制45盘条中的奥氏体晶粒度尺寸和铁素体析出行为，避免形成粗大奥氏体晶粒，减少闭合网状铁素体的形成，可以提高45盘条的塑性和通条性，大幅度降低拉拔断丝率，降低人工成本、提高劳动效率，具有显著的经济成本。
附图说明
图1：实施例1所得盘条的金相显微组织图。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
具体实施方式中提供了一种低拉拔断丝率45盘条，其化学组成按质量百分数计如下：C0.42～0.46％、Si 0.21～0.26％、Mn 0.40～0.45％、P≤0.020％、S≤0.025％、Cu≤0.05％、Ni≤0.03％、Cr≤0.05％、(Nb+V+Ti)≤0.10％、N≤0.007％、Als≤0.008％，其余为Fe及杂质元素。
具体实施例中低拉拔断丝率45盘条的制备方法：
加热阶段，方钢坯加热温度1180±30℃，断面温差≤30℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛；
所述方钢坯断面尺寸为160×160mm时，对角线差≤9mm，中心偏析：≤1.10；定尺长度为6000～6080mm；在炉时间90-120min。所述方钢坯断面尺寸为200×200mm时，对角线差≤9mm，中心偏析：≤1.10；定尺长度为11800～11880mm；在炉时间180-210min。
轧制阶段，高线轧制开轧温度1040±20℃；精轧机入口温度890-910℃；减定径机入口温度880-900℃；吐丝温度830-850℃；20架预精轧出口速度为8.0m/s；盘条成品直径为6.5mm；
慢冷阶段，斯太尔摩风冷线长97米，共14组风机，1-4#风机风量为210000m3/h，5-10#风机风量为154000m3/h，11-14#风机风量为125000m3/h，风机开启状态(％)为100、100、100、90、90、50、50、0、0、0、0、100、100、100；保温盖全开；与风机对应，斯太尔摩风冷线共14组辊道，辊道起始速度为0.5m/s，采用两段式控制，前段采用一定的极差逐渐加速，在后段辊道采用一定的极差逐渐减速。采用两段式控制，前段采用一定的极差逐渐加速，保证盘条被拉开，搭接点不固定，降低同圈差，加大冷速，避免铁素体异常析出；在后段辊道采用一定的极差逐渐减速，保证盘条形成堆垛效应而缓冷，降低盘条残余应力。
具体实施方式中，采用方钢坯断面尺寸为160×160mm时，优选辊道起始速度为0.5m/s，1～8#风机辊道速度极差为1.05，在8#风机辊道速度达到最大值0.70m/s；9～14#风机辊道速度极差为0.97，14#风机辊道速度降低至0.58m/s。
具体实施方式中，采用方钢坯断面尺寸为200×200mm时，优选辊道起始速度为0.5m/s，1～10#风机辊道速度极差为1.05，在10#风机辊道速度达到最大值0.77m/s；11～14#风机辊道速度极差为0.97，14#风机辊道速度降低至0.68m/s。
具体实施方式中，还包括在盘条空冷至室温后进行集卷、打捆、包装。
具体实施例1-4中方钢坯的化学成分见表1(wt％)。
表1
具体实施例1-4中主要工艺参数见表2。
表2
在实际轧制生产过程中，根据不同坯型尺寸方坯在轧制过程中的温升特点，进行对应的温度控制。通过该工艺生产的
45盘条具有优良的强塑性：盘条抗拉强度≥720MPa、延伸率≥12％、面缩率≥50％；盘条的均匀性优良：强度同圈差≤60MPa、横截面显微硬度极差比≤20％；同时，盘条组织中的奥氏体晶粒度≥7.0级、闭合网状铁素体占比≤30％、盘条脱碳层深度≤1.0％D(D为盘条直径)。在深加工过程中的拉拔断丝率低于0.05次/吨。
具体实施例1-4所得盘条产品的组织性能与拉拔断丝率见表3。
表3
盘条直径的不同会导致其力学性能变化明显，且对应的轧制工艺也不尽相同，本发明的具体实施例中45盘条直径均为
实施例1生产的
45盘条组织中的奥氏体晶粒度≥7.0级、闭合网状铁素体占比≤30％、盘条脱碳层深度≤1.0％D(D为盘条直径)，金相显微组织如图1所示。
Claims (7)
1.一种低拉拔断丝率45盘条，其特征在于化学组成按质量百分数计如下：C 0.42～0.46％、Si 0.21～0.26％、Mn 0.40～0.45％、P≤0.020％、S≤0.025％、Cu≤0.05％、Ni≤0.03％、Cr≤0.05％、(Nb+V+Ti)≤0.10％、N≤0.007％、Als≤0.008％，其余为Fe及杂质元素。
2.权利要求1所述低拉拔断丝率45盘条的制备方法，其特征在于包括高温加热、中温轧制、低温慢冷；
其中，加热阶段，方钢坯加热温度1180±30℃，断面温差≤30℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛；
轧制阶段，高线轧制开轧温度1040±20℃；精轧机入口温度890-910℃；减定径机入口温度880-900℃；吐丝温度830-850℃；20架预精轧出口速度为8.0m/s；盘条成品直径为6.5mm；
慢冷阶段，斯太尔摩风冷线长97米，共14组风机，1-4#风机风量为210000m3/h，5-10#风机风量为154000m3/h，11-14#风机风量为125000m3/h，风机开启状态(％)为100、100、100、90、90、50、50、0、0、0、0、100、100、100；保温盖全开；
与风机对应，斯太尔摩风冷线共14组辊道，辊道起始速度为0.5m/s，采用两段式控制，前段采用一定的极差逐渐加速，在后段辊道采用一定的极差逐渐减速。
3.如权利要求2所述低拉拔断丝率45盘条的制备方法，其特征在于所述方钢坯断面尺寸为160×160mm，对角线差≤9mm，中心偏析：≤1.10；定尺长度为6000～6080mm；在炉时间90-120min。
4.如权利要求2所述低拉拔断丝率45盘条的制备方法，其特征在于所述方钢坯断面尺寸为200×200mm，对角线差≤9mm，中心偏析：≤1.10；定尺长度为11800～11880mm；在炉时间180-210min。
5.如权利要求2所述低拉拔断丝率45盘条的制备方法，其特征在于所述方钢坯断面尺寸为160×160mm时，优选辊道起始速度为0.5m/s，1～8#风机辊道速度极差为1.05，在8#风机辊道速度达到最大值0.70m/s；9～14#风机辊道速度极差为0.97，14#风机辊道速度降低至0.58m/s。
6.如权利要求2所述低拉拔断丝率45盘条的制备方法，其特征在于所述方钢坯断面尺寸为200×200mm时，优选辊道起始速度为0.5m/s，1～10#风机辊道速度极差为1.05，在10#风机辊道速度达到最大值0.77m/s；11～14#风机辊道速度极差为0.97，14#风机辊道速度降低至0.68m/s。
7.如权利要求2所述低拉拔断丝率45盘条的制备方法，其特征在于还包括在盘条空冷至室温后进行集卷、打捆、包装。
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