CN114645206B - 一种射钉用盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法 - Google Patents

一种射钉用盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及钢铁冶炼领域，具体而言，涉及一种射钉用盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法。射钉用盘条的化学成分按照质量百分比计包括：C：0.65‑0.69％、Si：0.15‑0.35％、Mn：0.70‑0.85％、P：0.020％及以下、S：0.020％及以下、Als：0.02‑0.04％、N：0.006‑0.01％、Cr：0.15‑0.25％、Ti：0.10％及以下，As：0.02％及以下、Sn：0.028％及以下，余量为Fe和不可避免的杂质。本申请通过在射钉用盘条的化学成分中调控Als和N的含量分别为0.02‑0.04％和0.006‑0.01％，以提升盘条的塑性和拉拔性能。

Description

一种射钉用盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法
技术领域
本申请涉及钢铁冶炼领域，具体而言，涉及一种射钉用盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法。
背景技术
现有的射钉用盘条的塑性和拉拔性能不佳，且现有的射钉无法同时具有较好的强度和折弯性能，无法满足客户对射钉产品的需求。
发明内容
本申请的实施例的目的在于提供一种射钉用盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法，其旨在改善现有的射钉用盘条的塑性和拉拔性能不佳的问题，以制备得到同时具有高强度和高韧性的射钉。
本申请第一方面提供一种射钉用盘条，射钉用盘条的化学成分按照质量百分比计包括：C：0.65-0.69％、Si：0.15-0.35％、Mn：0.70-0.85％、P：0.020％及以下、S：0.020％及以下、Als：0.02-0.04％、N：0.006-0.01％、Cr：0.15-0.25％、Ti：0.10％及以下，As：0.02％及以下、Sn：0.028％及以下，余量为Fe和不可避免的杂质。
本申请通过在射钉用盘条的化学成分中添加Al和N，并调控Als和N的含量分别为0.02-0.04％和0.006-0.01％，以提升射钉用盘条的塑性和拉拔性能。具体地，Al具有固溶强化作用，Als的含量分别为0.02-0.04％可以细化晶粒，提高钢的疲劳强度及力学性能，但是当Al的含量过多，则会使钢生成反常组织并促进钢的石墨化倾向，会降低钢的韧性，并给冶炼即浇注等方面带来困难；N具有提高晶界强度的作用，但是当N的含量过多，则会增加钢的脆性；本申请中，含量为0.02-0.04％的Als和含量为0.006-0.01％的N结合后形成一定含量的核质点AlN，具有脱氧、细化晶粒、防止加工硬化、改善夹杂物级别以及增加钢的蠕变强度等作用，进而提高的射钉用盘条的塑性和拉拔性能；同时，控制易于电镀增氢的Ti、Cr等元素的含量，有利于降低后续射钉制备的电镀过程中的吸氢程度，有利于提高射钉的折弯性能，以符合对射钉的性能需求。
本申请第二方面提供一种射钉用盘条的制备方法，包括按照上述第一方面提供的射钉用盘条的化学成分依次进行炼钢、高线加热、高线轧制以及冷却步骤。
炼钢步骤包括依次进行转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理以及方坯连铸工序。
其中，LF精炼采用Al和Si脱氧，渣碱度≥7.0。
本申请的LF精炼中采用Al和Si进行脱氧，有效控制制备的射钉用盘条中氧含量，提高射钉用盘条的强度和韧性。渣碱度≥7.0，可以进一步对夹杂物进行改性，使脆性夹杂物变为复合夹杂物，提高射钉用盘条的韧性和拉拔性能；同时，也有利于降低后续射钉制备的电镀过程中的吸氢程度，有利于提高射钉的折弯性能。
本申请第三方面提供一种射钉用拉拔钢丝的制备方法，包括对上述第一方面提供的射钉用盘条次进行粗拉、球化热处理以及精拉。
其中，粗拉的减面率为43-54％，精拉的减面率为5-16％。
由于本申请第一方面提供的射钉用盘条具有很好的塑性和拉拔性能，有利于射钉用拉拔钢丝制备过程中的粗拉的顺利进行；球化热处理可以软化组织，有利于后续精拉的顺利进行；同时，粗拉、球化热处理以及精拉可以使得射钉用拉拔钢丝具有良好的表面质量、均匀细密的内部组织。进一步地，控制粗拉的减面率为43-54％以及精拉的减面率为5-16％，可以有效控制射钉用盘条拉制后的拉拔钢丝的表面质量，有效减少射钉用拉拔钢丝表面裂纹和减小晶间裂纹深度，有利于减少后续射钉制备的电镀过程中增氢现象，有利于提高射钉折弯性能，也能减少后续加工风险。
本申请第四方面提供一种射钉用拉拔钢丝，射钉用拉拔钢丝采用如上述第三方面提供的射钉用拉拔钢丝的制备方法制得。
本申请的提供的射钉用拉拔钢丝有良好的表面质量、均匀细密的内部组织，有利于减少后续射钉制备的电镀过程中增氢现象，有利于提高射钉折弯性能。
本申请第五方面提供一种射钉的制备方法，包括对如上述第四方面提供的射钉用拉拔钢丝进行裁切成型、调质热处理、电镀以及驱氢处理。
其中，调质热处理包括淬火处理和回火处理。
淬火处理的温度为820-860℃，淬火处理的时间为40-50min。
回火处理的温度为260-350℃，回火处理的时间为35-55min。
可选地，驱氢处理的温度为220-240℃，驱氢处理的时间为17-23h。
调质热处理包括淬火处理和回火处理，可以增加射钉的强度和韧性。电镀能够提高射钉的抗腐蚀性能，增加硬度，防止磨耗并且使得射钉表面光滑；驱氢处理可以有效降低电镀过程中产生的氢聚集，减少氢致裂纹，提高射钉的强度和韧性。
本申请第六方面提供一种射钉，采用上述第五方面提供的射钉的制备方法制得。
射钉的芯部硬度为HRC52-HRC60，射钉的折弯断裂角度≥60°。
本申请提供的射钉的芯部硬度为HRC52-HRC60，射钉的折弯断裂角度≥60°，能够保证射钉能够穿透一定厚度的水泥、钢板等材料，同时也具有较好的折弯韧性，不易折弯断裂。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请实施例提供的一种盘条、射钉及其制备方法进行具体说明。
在本申请中，折弯断裂角度是指物体在受到外力作用下而可折弯的最大角度。脱碳层深度中的D为射钉用盘条直径，射钉用盘条的脱碳层深度小于1.0D％即指射钉用盘条的脱碳层深度小于射钉用盘条的直径的1.0％。
本申请提供一种射钉用盘条，射钉用盘条的化学成分按照质量百分比计包括：C：0.65-0.69％、Si：0.15-0.35％、Mn：0.70-0.85％、P：0.020％及以下、S：0.020％及以下、Als：0.02-0.04％、N：0.006-0.01％、Cr：0.15-0.25％、Ti：0.10％及以下，As：0.02％及以下、Sn：0.028％及以下，余量为Fe和不可避免的杂质。
C是钢中有效的强化元素，C可以与Fe形成渗碳体，C具有固溶强化作用。C是决定钢材的机械性能的最主要元素。在亚共析钢中，当提高钢的含C量时，珠光体量增多，钢的强度、硬度升高，而塑性、韧性降低。当C含量达到共析成分时，随着C含量的增加，渗碳体会沿着晶界析出成网状分布，虽然硬度继续升高，但强度开始降低，而塑性、韧性降的更低。因此，在本申请中，要求射钉用盘条的C的含量为0.65-0.69％，处于亚共析钢区域，不仅能够提升射钉用盘条的硬度和强度，还可以使得射钉用盘条具有一定的韧性。作为示例性地，C的含量可以为0.65％、0.66％、0.67％、0.68％或者0.69％等等。
Si也是钢中有效的强化元素，Si在钢中起固溶强化作用；Si的含量为0.15-0.35％，不仅可以使得提升射钉用盘条的强度，还可以使得射钉用盘条具有一定的冷拉拔性能。作为示例性地，Si的含量可以为0.15％、0.20％、0.22％、0.25％、0.30％或者0.35％等等。
Mn也是钢中主要的强化元素，具有固溶强化作用；Mn的含量为0.70-0.85％，可以使得射钉用盘条具有较佳的硬度、强度、晶粒度和冷拉拔性能。作为示例性地，Mn的含量可以为0.70％、0.72％、0.75％、0.80％或者0.85等等。
P和S属于钢中的有害元素，会降低材料的塑韧性；因此，在本申请中要求P的含量为0.020％及以下，S的含量为0.020％及以下。作为示例性地，P的含量可以为0.020％、0.015％、0.010％或者0.005％等等；S的含量可以为0.020％、0.015％、0.010％或者0.005％等等。
Als是酸溶铝，在钢中固溶强化作用大，能够提高盘条的疲劳强度及芯部力学性能；如果Als用量过多，则会使钢产生反常组织并促进钢的石墨化倾向；Al含量较高时，会降低射钉用盘条的韧性，并给冶炼及浇注等方面带来困难。Al是细化晶粒元素，能提高射钉用盘条的硬度和冷变形能力。同时Al也是强脱氧元素，能够提高射钉用盘条的塑性和拉拔性能。在本申请中，Als的含量为0.02-0.04％，能起到细化晶粒、控制大颗粒夹杂物数量、均匀化组织以及增加钢的蠕变强度等作用，提高射钉用盘条的塑性和拉拔性能。作为示例性地，Als的含量可以为0.02％、0.028％、0.03或者0.04％等等。
N具有提高晶界强度的作用，N能够与Al结合形成核质点AlN，具有细化晶粒、固溶强化、提高淬透性以及增加钢的蠕变强度等作用；但是N的含量过多，则会增加钢的脆性。因此，本申请要求N的含量为0.006-0.01％，可以使得N能够与Al有效结合形成核质点AlN，在保证射钉用盘条硬度的基础上，进一步提高射钉用盘条的塑性和拉拔性能。作为示例性地，N的含量可以为0.006％、0.0065％、0.007％、0.008％或者0.01％等等。
Cr能够提高盘条的强度与韧性，抑制晶粒长大和脱碳，同时还能提高淬透性；但是Cr在电镀过程中吸氢能力较强，氢含量高会使得钢产生很多微裂纹，降低钢材的强度和韧性，会影响射钉用盘条的折弯性能。因此，本申请要求Cr的含量为0.15-0.25％。作为示例性地，Cr的含量可以为0.15％、0.20％、0.22％或者0.25％等等。
Ti在电镀过程中吸氢能力强，吸氢会影响折弯性能，越低越好；同时，Ti在钢中与N有较强亲和力而极易生成TiN夹杂物，会影响折弯性能，因此本申请要求Ti的含量为0.10％及以下。作为示例性地，Ti的含量可以为0.10％、0.08％、0.05％或者0.02％等等。
As和Sn都是低熔点元素，易在晶间形成偏析；也属于有害元素，因此本申请要求As的含量为0.02％及以下、Sn的含量为0.028％及以下。作为示例性地，As的含量可以为0.02％、0.015％、0.01％或者0.005％等等；Sn的含量可以为0.028％、0.025％、0.02％、0.01％或者0.005％等等。
本申请通过在射钉用盘条的化学成分中添加Al和N，并调控Als和N的含量分别为0.02-0.04％和0.006-0.01％，以提升射钉用盘条的塑性和拉拔性能。
在本实施例中，射钉用盘条的显微组织包括索氏体和铁素体，索氏体的含量≥85％。索氏体的含量≥85％可以保证射钉用盘条具有较好的韧性，同时索氏体的含量≥85％为球化热处理得到尽可能多粒状珠光体(2-4级)创造条件。作为示例性地，索氏体的含量≥85％、≥88％或者≥90％等等。
在本申请的一些实施例中，射钉用盘条的边部无全脱碳层，射钉用盘条的总脱碳层深度小于1.0D％。表面脱碳会影响射钉用盘条的拉拔性能和拉拔钢丝表面质量，因此，本申请要求射钉用盘条的边部无全脱碳层且射钉用盘条的总脱碳层深度小于1.0D％。作为示例性地，射钉用盘条的总脱碳层深度小于1.0D％、0.8D％、0.6D％或者0.4D％等等。
在本申请的一些实施例中，射钉用盘条的表面缺陷深度≤0.05mm。表面缺陷会影响后续射钉用拉拔钢丝的球化热处理步骤，易导致晶间氧化，影响后续加工性能。因此，在本申请中要求射钉用盘条的表面缺陷深度≤0.05mm。作为示例性地，射钉用盘条的表面缺陷深度≤0.05mm、≤0.04mm或者≤0.03mm等等。
在本申请的一些实施例中，射钉用盘条的非金属夹杂物含量级别：A类≤2.0级、B类≤1.5级、C类≤2.0级、D类≤1.5级、Ds类≤1.5级，夹杂物含量级别影响钢材基体的连续性，同时夹杂物级别含量也会影响射钉用盘条的韧性，上述非金属夹杂物含量级别能够减少大颗粒夹杂物数量，大颗粒的夹杂物存在会使得后续制钉电镀过程吸增氢导致射钉折弯测试不合格，因此上述射钉用盘条的非金属夹杂物含量级别有利于提高后续制备得到的射钉具有较佳的强韧性。
本申请还提供一种射钉用盘条的制备方法，射钉用盘条的制备方法包括依次进行炼钢、高线加热、高线轧制以及冷却步骤。其中，炼钢步骤包括依次进行转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理以及方坯连铸工序。
在本实施例中，射钉用盘条的制备方法按照化学成分依次进行炼钢、高线加热、高线轧制以及冷却步骤，以使最终制备得到的射钉用盘条的化学成分按照质量百分比计包括：C：0.65-0.69％、Si：0.15-0.35％、Mn：0.70-0.85％、P：0.020％及以下、S：0.020％及以下、Als：0.02-0.04％、N：0.006-0.01％、Cr：0.15-0.25％、Ti：0.10％及以下，As：0.02％及以下、Sn：0.028％及以下，余量为Fe和不可避免的杂质。通过在射钉用盘条的化学成分中添加Al和N，并调控Als和N的含量分别为0.02-0.04％和0.006-0.01％，以提升射钉用盘条的塑性和拉拔性能。
在炼钢步骤进行前，还包括按照射钉用盘条的化学成分准备钢水。在一些实施例中，在进行炼钢步骤前还包括对入炉前的钢水进行脱硫预处理。S属于钢中的有害元素，会降低材料的塑韧性；对入炉前的钢水进行脱硫可以减小S元素对盘条塑韧性的影响。
对钢水进行脱硫预处理后，将钢水入炉进行转炉冶炼；其中，钢水入炉要求：S的质量百分含量为0.030％及以下、As的质量百分含量为0.015％及以下、Sn的质量百分含量为0.015％及以下、Ti的质量百分含量为0.05％及以下。S、As以及Sn均是有害元素，Ti为易于电镀增氢的元素，控制S、As、Sn以及Ti的质量百分含量在上述范围内，有利于提高射钉用盘条的综合性能。
在本实施例中，转炉终点的C的质量百分含量为0.1-0.5％，P的质量百分含量为0.11％及以下；转炉出钢温度≥1590℃。
氧为有害元素，能引起热脆，降低材料的塑性和韧性。在本实施例中，LF炉精炼采用Al和Si脱氧，渣碱度≥7，有效控制制备的射钉用盘条中氧含量，提高射钉用盘条的塑性和韧性。渣碱度≥7，可以进一步对夹杂物进行改性，使脆性夹杂物变为复合夹杂物，提高夹杂物的塑性变形性能，提高盘条的塑性和拉拔性能进而减小后期射钉制备的折弯开裂的可能性；同时，也有利于降低后续射钉制备的电镀过程中的吸氢程度，有利于提高射钉的折弯性能。作为示例性地，渣碱度可以为7.0、9.0或者10.0等等。
在本实施例中，LF炉精炼步骤中适当添加少量Al，使Als的含量控制为0.02-0.04％，能够起到固定钢中的游离氮、细化晶粒、控制大颗粒夹杂物数量、均匀化组织以及增加钢的蠕变强度等作用。作为示例性地，LF炉精炼步骤中，控制Als的含量为0.035％左右。
进一步地，在本实施例中，LF炉精炼时间≥50min。
LF炉精炼后对上述钢水进行RH真空处理。在本实施例中，RH真空处理的真空度≤0.266KPa，真空处理时间为20-25min，纯脱气时间≥8min。
在本实施例中，RH真空处理步骤中采用氩气进行对钢水软吹，软吹时间≥15min。
进一步地，在本实施例中，对钢水软吹前还包括喂钙线对钢中的夹杂物进行变性处理。
在本实施例中，方坯连铸工序为大方坯连铸工序，大方坯拉速慢，有利于夹杂物充分上浮去除，同时减少液面波动，降低铸坯表面裂纹与卷渣的几率；也能够有效控制铸坯的中心偏析。
由于方坯连铸工序为大方坯连铸工序，在本实施例中，在大方坯连铸与后续高线加热步骤之间还包括大方坯加热以及开坯轧制步骤。
大方坯加热步骤包括将大方坯连铸工序后的钢坯于加热炉中进行加热后出钢；其中，加热温度为1150-1250℃，加热时间为250-280min，出钢的炉温为1160-1200℃；上述大方坯加热步骤可以保证铸坯烧透、铸坯中奥氏体组织均匀化、减少铸坯脱碳，为后续高线轧制等步骤创造条件。作为示例性地，将大方坯于加热炉中进行加热的温度可以为1150℃、1200℃或者1250℃等等，加热时间可以为250min、260min或者280min等等；出钢的炉温可以为1160℃、1180℃或者1200℃等等。
对大方坯进行开坯轧制的轧制温度为900-1000℃，以将大方坯再轧制成预定尺寸的第一轧制坯。作为示例性地，对大方坯进行开坯轧制的轧制温度可以为900℃、950℃或者1000℃等等。
在本实施例中，大方坯断面尺寸为320mm*425mm，开坯轧制后制得第一轧制坯的断面尺寸为160mm*160mm。
进一步地，对大方坯进行开坯轧制后还包括对第一轧制坯进行表面处理，表面处理包括剥皮修磨处理，以去除第一轧制坯表面的氧化铁皮、裂纹以及凹坑等，表面处理后的第一轧制坯表面不得存在深度超过0.3mm的粗糙划痕，角部不得存在高度大于1mm的磨屑堆集毛刺区；上述表面处理步骤，有利于减小射钉用盘条的表面缺陷深度和总脱碳层深度，提高盘条的组织均匀度，为后续高线轧制提供优良坯料。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，方坯连铸工序也可以为小方坯连铸工序，则在方坯连铸工序与高线加热步骤之间不需要进行大方坯加热以及开坯轧制步骤，只需对小方坯连铸工序后的钢坯进行表面处理即可。
轧制步骤包括高线加热以及高线轧制。其中，高线加热包括将第一轧制坯或小方坯连铸工序后的钢坯于加热炉中进行加热；加热炉包括加热段以及均热段；加热段的残氧量≤5％，均热段的残氧量≤3％，加热段和均热段的温度各自独立地为950-1150℃。
作为示例性地，加热段的残氧量可以为5％、4％或者％等等；均热段的残氧量可以为3％、2.5％或者2％等等；加热段和均热段的温度可以各自独立地为950℃、1000℃或者1150℃等等。
上述高线加热工艺，可以在保证钢坯烧透的情况下，减少射钉用盘条的脱碳程度(控制射钉用盘条的脱碳层深度小于1.0D％)，从而提高射钉用盘条的拉拔性能；也能够提高后续制备的射钉的硬度。
在本实施例中，高线加热步骤中，将第一轧制坯或小方坯连铸工序后的钢坯于加热炉中进行加热的时间为90-120min。
在本实施例中，加热炉还包括预热段，预热段的温度为550-650℃。
进一步地，对于直径为5.5mm的盘条，高线加热步骤中预热段的温度为550-650℃，加热段的温度为950-1100℃，均热段的温度为950-1100℃；作为示例性地，预热段的温度可以为550℃、600℃、620℃或者650℃等等；加热段的温度可以为950℃、980℃、1000℃、1050℃或者1100℃等等；均热段的温度可以为950℃、980℃、1000℃、1050℃或者1100℃等等。
对于直径为6.5mm的盘条，高线加热步骤中预热段的温度为550-650℃，加热段的温度为950-1150℃，均热段的温度为1000-1100℃；作为示例性地，预热段的温度可以为550℃、600℃、620℃或者650℃等等；加热段的温度可以为950℃、980℃、1000℃、1100℃或者1150℃等等；均热段的温度可以为1000℃、1020℃、1050℃或者1100℃等等。
在高线轧制工序中，高线轧制后制得第二轧制坯，吐丝处理后制得中间体。具体地，高线轧制的开轧温度为950-1100℃，预精轧温度为870-930℃，吐丝温度为890-930℃。作为示例性地，开轧温度可以为950℃、970℃、1000℃、1030℃、1050℃或者1100℃等等；预精轧温度可以为870℃、900℃或者930℃等等；吐丝温度可以为890℃、900℃或者930℃等等。上述吐丝温度可以增加射钉用盘条吐丝后的过冷度，防止相变过程中的先共析铁素体在晶界析出，影响射钉用盘条的加工性能；开轧温度影响钢坯中奥氏体晶粒度，进而影响盘条的力学性能；若开轧温度过高，会造成钢坯中奥氏体晶粒度粗大；若开轧温度过低，会造成钢坯加热不均匀，奥氏体化不均，碳化物不能充分溶解，造成钢坯中的疏松等缺陷不能完全消除，影响盘条性能。
进一步地，在一些实施例中，精轧温度为850-910℃。作为示例性地，精轧温度可以为850℃、870℃、890℃以及910℃等等。上述精扎温度为后续吐丝温度做准备，同时可以减少精轧过程中生成的氧化铁皮压入盘条表面。
进一步地，对于直径为5.5mm的盘条，高线轧制的开轧温度为950-1010℃，预精轧温度为870-910℃，精轧温度为850-890℃，吐丝温度为890-910℃。
对于直径为6.5mm的盘条，高线轧制的开轧温度为950-1010℃，预精轧温度为890-930℃，精轧温度为870-910℃，吐丝温度为900-920℃。
冷却步骤包括：先将吐丝后的中间体冷却至550-620℃，再将中间体冷却至室温。其中，将吐丝后的中间体冷却至550-620℃的冷却速度控制在10-15℃/s，将中间体冷却至室温的冷却速度控制在1-10℃/s。由于中间体是在550-620℃之间进行索氏体转变，将中间体冷却至550-620℃的冷却速度控制在10-15℃/s可以防止先共析有害组织产生，以进行索氏体转变；当索氏体转变完成后，再以1-10℃/s的冷却速度将中间体冷却至室温，可以使得射钉用盘条的显微组织为均匀的索氏体和少量的铁素体组成，提高盘条中索氏体的含量(≥85％)，进而保证射钉用盘条具有较好的韧性。
在本实施例中，对吐丝后的中间体的冷却步骤是采用风冷线输送冷却得到盘条的，辊道速度为0.6-1.5m/s。作为示例性地，辊道速度可以为0.6m/s、0.8m/s、1.0m/s、1.4m/s或者1.5m/s等等。
按照上述射钉用盘条的制备方法制备的射钉用盘条具有以下性能特征：
射钉用盘条的显微组织包括索氏体和铁素体，索氏体的含量≥85％。
射钉用盘条的边部无全脱碳层，射钉用盘条的脱碳层深度小于1.0D％。
射钉用盘条的表面缺陷深度≤0.05mm。
射钉用盘条的非金属夹杂物含量级别：A类≤2.0级、B类≤1.5级、C类≤2.0级、D类≤1.5级、Ds类≤1.5级。
本申请还提供一种射钉用拉拔钢丝的制备方法，包括对上述提供的射钉用盘条依次进行粗拉、球化热处理以及精拉。
需要说明的是，本申请的射钉用拉拔钢丝的制备方法可以包括先采用上述提供的射钉用盘条的制备方法制备射钉用盘条，再对制备得到的射钉用盘条依次进行粗拉、球化热处理以及精拉；射钉用拉拔钢丝的制备方法也可以包括直接对上述已经制备完成的射钉用盘条依次进行粗拉、球化热处理以及精拉；此处不再上述提供的射钉用盘条的制备方法进行描述。
在本实施例中，在对射钉用盘条进行粗拉之前，还包括对射钉用盘条进行预处理步骤；预处理步骤包括对射钉用盘条表面进行酸洗和磷化处理，酸洗可以去除射钉用盘条表面上的氧化皮和锈蚀物，为磷化做准备。磷化的作用主要是防锈、使金属表面有润滑性。没有磷化的射钉用盘条拉制后的拉拔钢丝表面的塑性和光洁度较差，易造成拉丝模严重磨损。
由于上述提供的射钉用盘条有很好的塑性和拉拔性能，有利于射钉制备过程中的粗拉的顺利进行，精拉可以提高盘条的硬度。粗拉步骤中，粗拉的减面率为43-54％，可以有效控制盘条拉制后的盘条的表面质量，有效减少表面裂纹和减小晶间氧化深度，有利于减少后续射钉制备的电镀过程中增氢现象，有利于提高射钉折弯性能；同时也有利于减少后续热处理以及电镀的风险。作为示例性地，粗拉的减面率可以为43％、47％、50％以及54％等等。
球化热处理步骤包括：在保护气氛下，于加热炉中，将粗拉后的盘条加热至690-710℃后保温6h，再随炉冷却至480-520℃后出炉。保护气氛防止氧化脱碳与增碳，可以软化组织，有利于后续精拉的顺利进行；需要说明的是，球化热处理步骤中防止盘条表面脱碳的原因是：脱碳过程会伴有晶间氧化，后续精拉时容易产生表面微裂纹，后续制成射钉步骤的调质处理过程会使得表面裂纹进一步扩大，电镀过程中容易吸氢，从而导致折弯性能不合格。
精拉步骤中，精拉的减面率为5-16％，可以进一步有效控制盘条拉制后的射钉用盘条的表面质量，有效减少表面裂纹和减小晶间氧化深度，有利于减少后续射钉制备的电镀过程中增氢现象，有利于提高射钉折弯性能；同时，也有利于减少后续热处理以及电镀的风险。作为示例性地，精拉的减面率可以为5％、10％、12％以及16％等等。
在本实施例中，在述射钉用拉拔钢丝的制备方法还包括在所述球化热处理与所述精拉步骤之间对所述射钉用盘条进行酸洗处理，可以去除氧化铁皮。
本申请还提供一种射钉用拉拔钢丝，采用上述提供的射钉用拉拔钢丝的制备方法制得。
本申请提供的射钉用拉拔钢丝至少具有以下优点：
本申请的提供的射钉用拉拔钢丝有良好的表面质量、均匀细密的内部组织，有利于减少后续射钉制备的电镀过程中增氢现象，有利于提高射钉折弯性能。
本申请还提供一种射钉的制备方法，包括对上述提供的拉拔钢丝进行裁切成型、调质热处理、电镀以及驱氢处理。
需要说明的是，本申请的射钉的制备方法可以包括先采用上述提供的射钉用盘条的制备方法制备射钉用盘条，再采用上述提供的射钉用拉拔钢丝的制备方法将射钉用盘条制备成射钉用拉拔钢丝，再对制备得到的射钉用拉拔钢丝进行裁切成型、调质热处理、电镀以及驱氢处理；射钉的制备方法也可以包括直接对上述已经制备完成的射钉用拉拔钢丝依次进行裁切成型、调质热处理、电镀以及驱氢处理；此处不再对上述提供的射钉用盘条的制备方法以及射钉用拉拔钢丝的制备方法进行描述。
拉拔钢丝进行裁切成型包括根据目标射钉的尺寸进行矫直、镦平、定长以及冲尖顶等步骤。
调质热处理可以增加射钉的折弯性能，调质热处理包括先对射钉进行淬火处理再进行回火处理。
在本实施例中，淬火处理的温度为820-860℃，淬火处理的时间为40-50min。
作为示例性地，淬火处理的温度可以为820℃、840℃以及860℃等等；淬火的时间可以为40min、45min以及50min等等。
回火处理的温度为260-350℃，回火处理的时间为35-55min，上述回火工艺使射钉具有良好的强韧性。作为示例性地，回火处理的温度可以为260℃、280℃、300℃或者350℃等等；回火处理的时间可以为35min、45min或者55min等等。需要说明的是，在本申请的其他实施例中，可以根据目标射钉的硬度调整回火工艺的温度和时间。
在对盘条进行调质热处理后还包括对盘条依次进行电镀和驱氢处理，电镀处理的目的在于提高射钉的抗腐蚀性能和硬度，防止磨耗，并使得射钉表面光滑美观。驱氢处理可以防止氢聚集，以提高射钉的折弯性能。在本实施例中，驱氢处理的温度为220-240℃，驱氢处理的时间为17-23h。作为示例性地，驱氢处理的温度可以为220℃、230℃或者240℃等等，驱氢处理的时间可以为17h、20h或者23h等等。
进一步地，在本实施例中，驱氢处理在电镀后2小时内进行。
在一些实施例中，射钉的制备方法还包括对驱氢处理后的盘条进行折弯测试。
按照上述射钉的制备方法生成的射钉具有以下性能特征：
射钉的芯部硬度为HRC52-HRC60。
射钉的折弯断裂角度≥60°。
本申请提供的射钉的制备方法制得的射钉能够保证射钉能够穿透一定厚度的水泥、钢板等材料，同时也具有较好的折弯韧性，不易折弯断裂。
本申请还提供一种射钉，射钉由上述提供的射钉的制备方法制得。
本申请的射钉的芯部硬度为HRC52-HRC60，射钉的折弯断裂角度≥60°，能够保证射钉能够穿透一定厚度的水泥、钢板等材料，同时也具有较好的折弯韧性，不易折弯断裂。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种射钉盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法。
(1)射钉用盘条的制备(其中，射钉用盘条的规格为：直径为5.5mm)：
按照以下化学成分进行射钉用盘条的制备，射钉用盘条的化学成分按照质量百分比计包括：C：0.69％、Si：0.35％、Mn：0.85％、P：0.020％、S：0.020％、Als：0.04％、N：0.01％、Cr：0.25％、Ti：0.10％、As：0.02％、Sn：0.028％，余量为Fe和不可避免的杂质。
射钉用盘条的制备方法包括依次进行：对入炉前的钢水进行脱硫预处理、将钢水入炉进行转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、大方坯连铸、高线加热、高线轧制以及冷却步骤。
转炉冶炼：入炉钢水要求：S的质量百分含量为0.030％、As的质量百分含量为0.015％、Sn的质量百分含量为0.015％。转炉终点的C的质量百分含量为0.1％，P的质量百分含量为0.11％；转炉出钢温度为1590℃。
LF炉精炼：采用Al和Si脱氧，适当补充Al以使Al含量控制在0.035％，渣碱度控制在7.0；LF炉精炼为50min。
RH真空处理：真空度为0.266KPa，真空处理时间为20min，纯脱气时间为8min，软吹氩时间为15min。
大方坯连铸工序：采用氩气保护浇铸，制成断面尺寸为320mm*425mm的大方坯。
大方坯加热：将大方坯于加热炉中进行加热后出钢，加热温度为1150℃，加热时间为250min，出钢炉温为1160℃。
开坯轧制工序：再将出钢后的钢坯进行开坯轧制成断面尺寸为160mm*160mm的第一轧制坯，开坯轧制的温度为900℃。
表面处理：对第一轧制坯进行进行表面处理，以使第一轧制坯表面不存在深度超过0.3mm的沟痕、划痕，角部不存在高度大于1mm的磨屑堆集毛刺区。
高线加热：将开坯轧制后得到的第一轧制坯于加热炉中进行加热90min；其中，预热段的温度为550℃、加热段的温度为950℃、均热段的温度为950℃，加热段的残氧量均控制在5％，均热段的残氧量均控制在3％。
高线轧制：开轧温度为950℃，预精轧(BGV)温度为870℃，精轧(TMB)温度为850℃，吐丝温度为890℃。
冷却：采用风冷线输送并冷却得到盘条。风冷线风冷参数如下：
表1盘条规格为5.5mm的风冷线风冷参数
Figure BDA0003556870220000171
Figure BDA0003556870220000181
表1中，“—”表示无需进行相关设置。
(2)射钉用拉拔钢丝的制备：
射钉用拉拔钢丝的制备方法包括对上述制得的射钉盘条依次进行预处理、粗拉、球化热处理、酸洗以及精拉。
预处理：对射钉用盘条表面进行酸洗和磷化处理；其中，酸洗溶液为体积分数为15％的盐酸，酸洗温度为25℃，酸洗时间为10min；磷化处理采用磷化液，磷化液的pH为2，磷化时间为20℃，磷化时间为20min。
粗拉：粗拉的减面率为52.3％。
球化热处理：惰性气体下，将粗拉后的盘条加热至690℃后保温5h，再冷却至480℃。
酸洗：对球化热处理后的拉拔钢丝的表面进行酸洗；其中，酸洗溶液为体积分数为15％的盐酸，酸洗温度为25℃，酸洗时间为10min。
精拉：精拉的减面率为5.2％。
(3)射钉的制备：
射钉的制备方法包括对上述制备得到的拉拔钢丝进行裁切成型、调质热处理、电镀以及驱氢处理。
裁切成型：根据GB/T18981射钉标准裁切成型为YD型号。
调质热处理：在含氧气量为18％的氧化气氛下，将射钉于820℃淬火处理50min，再以350℃回火处理35min。
电镀：对调质热处理后的拉拔钢丝进行镀锌，电镀温度为20℃。
驱氢处理：驱氢处理的温度为220℃，驱氢处理的时间为23h。
实施例2
本实施例提供了射钉盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法，与实施例1的区别在于：盘条的化学成分、盘条的规格、高线加热、高线轧制以及冷却步骤的工艺参数的不同。
按照以下化学成分进行射钉用盘条的制备，射钉用盘条的化学成分按照质量百分比计包括：C：0.65％、Si：0.15％、Mn：0.70％、P：0.015％、S：0.015％、Als：0.02％、N：0.006％、Cr：0.15％、Ti：0.08％、As：0.015％、Sn：0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质。
盘条的规格为：直径为6.5mm。
高线加热：将第一轧制坯于加热炉中进行加热120min；其中，预热段的温度为650℃、加热段的温度为1150℃、均热段的温度为1150℃，加热段的残氧量均控制在5％，均热段的残氧量均控制在3％。
高线轧制：开轧温度为950℃，预精轧(BGV)温度为890℃，精轧(TMB)温度为870℃，吐丝温度为900℃。
冷却：采用风冷线输送并冷却得到盘条。风冷线风冷参数如下：
表2盘条规格为6.5mm的风冷线风冷参数
Figure BDA0003556870220000201
表2中，“—”表示无需进行相关设置。
实施例3
本实施例提供了一种射钉盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法，本实施例与实施例1的区别在于，方坯连铸工序为小方坯连铸，且没有大方坯加热和开坯轧制步骤。其中，小方坯连铸工序：采用氩气保护浇铸，制成断面尺寸为160mm*160mm的小方坯。
实施例4
本实施例提供了一种射钉盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法，本实施例与实施例1的区别在于，盘条的化学成分组成中Als和N的含量不同，Als的含量为0.02％，N的含量为0.006％。
实施例5
本实施例提供了一种射钉盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法，本实施例与实施例1的区别在于，LF炉精炼中渣碱度控制在10。
实施例6
本实施例提供了一种射钉盘条、射钉用拉拔钢丝、射钉及其制备方法，本实施例与实施例1的区别在于，粗拉的减面率为47.1％，精拉的减面率为14.4％。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，盘条的化学成分组成中Als和N的含量不同，Als的含量为0.01％，N的含量为0.013％。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，LF炉精炼中渣碱度控制在1.0。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，高线轧制步骤中加热段和均热段的残氧量均控制在10％，和均热段的残氧量均控制在8％。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，粗拉的减面率为53.5％，精拉的减面率为2.65％。
试验例
对实施例1-6以及对比例1-4提供的射钉的硬度以及折弯性能进行测试，测试结果如表1所示；对实施例1-5以及对比例1-2提供的射钉用盘条的夹杂物级别进行测试，测试结果如表2所示；对实施例1-4以及对比例1提供的射钉用盘条的奥氏体晶粒度进行测试，测试结果如表3所示；对实施例1-3以及对比例X提供的射钉用盘条的表面裂纹深度进行测试，测试结果如表4所示；对实施例1、4以及对比例1提供的射钉用盘条的抗拉强度进行测试，测试结果如表5所示；对实施例1及对比例3提供的射钉用盘条的表面脱碳情况进行测试，测试结果如表6所示；对实施例1、6及对比例4提供的射钉用拉拔钢丝的表面裂纹深度进行测试，测试结果如表7所示。
表1
Figure BDA0003556870220000221
说明：表1中“折弯角度≥60°的比例”是指将制备得到的射钉进行折弯60°后不断裂的射钉占射钉总数的百分数。
表2
Figure BDA0003556870220000222
Figure BDA0003556870220000231
表3
Figure BDA0003556870220000232
表4
Figure BDA0003556870220000233
表5
Figure BDA0003556870220000234
表6
Figure BDA0003556870220000235
Figure BDA0003556870220000241
说明：全脱碳层比例＝全脱碳层深度/D*100％，总脱碳层比例＝总脱碳层深度/D*100％，其中D为盘条直径。
表7
Figure BDA0003556870220000242
从表1可以看出，本申请实施例1-6制备的射钉的折弯性能均明显优于对比例1-4制得的射钉的折弯性能，说明本申请提供的射钉制备工艺可以有效提高射钉的折弯性能。
从表2可以看出，对比例1和对比例2的盘条夹杂物级别明显劣于实施例1-5的盘条夹杂物级别，说明本申请限定的Als和N的含量以及LF炉精炼中的渣碱度具有改善盘条夹杂物级别的作用。
从表3可以看出，对比例1的盘条奥氏体晶粒度明显低于实施例1-4的盘条奥氏体晶粒度，说明本申请限定的Als和N的含量具有细化晶粒的作用。从表4可以看出，对比例3的盘条表面裂纹深度明显高于实施例1-3的盘条表面裂纹深度，说明本申请的限定的高线轧制步骤中残氧量可以有效减小盘条表面裂纹深度。
从表5可以看出，对比例1的盘条抗拉强度明显低于实施例1和4提供的盘条抗拉强度，说明本申请限定的Als和N的含量可以有利于提高盘条的抗拉强度。
从表6可以看出，对比例3的盘条的全脱碳层比例以及总脱碳层比例明显高于实施例1的盘条的全脱碳层比例以及总脱碳层比例，说明本申请的限定的高线轧制步骤中残氧量可以有效减少盘条的全脱碳层比例以及总脱碳层比例。
从表7可以看出，对比例4的拉拔钢丝的表面裂纹深度明显高于实施例1和实施例6的拉拔钢丝的表面裂纹深度，说明本申请限定的粗拉和精拉减面率有利于减小拉拔钢丝的表面裂纹深度。
综上，本申请制备的射钉能够同时具有较好的强度和折弯性能。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种射钉用盘条，其特征在于，所述射钉用盘条的化学成分按照质量百分比计包括：C：0.65-0.69%、Si：0.15-0.35%、Mn：0.70-0.85%、P：0.020%及以下、S：0.020%及以下、Als：0.02-0.04%、N：0.006-0.01%、Cr：0.15-0.25%、Ti：0.10%及以下，As：0.02%及以下、Sn：0.028%及以下，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述射钉用盘条的显微组织包括索氏体和铁素体，所述索氏体的含量≥85%；所述射钉用盘条的边部无全脱碳层，所述射钉用盘条的脱碳层深度小于1.0D%；所述射钉用盘条的表面缺陷深度≤0.05mm；所述射钉用盘条的非金属夹杂物含量级别：A类≤2.0级、B类≤1.5级、C类≤2.0级、D类≤1.5级、Ds类≤1.5级。
2.一种如权利要求1所述的射钉用盘条的制备方法，其特征在于，包括按照所述化学成分依次进行炼钢、高线加热、高线轧制以及冷却步骤；
所述炼钢步骤包括依次进行转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理以及方坯连铸；
其中，所述LF炉精炼采用Al和Si脱氧，渣碱度≥7.0；
所述方坯连铸工序为大方坯连铸工序，所方坯连铸工序和高线加热步骤之间还包括大方坯加热以及开坯轧制步骤；
所述大方坯加热步骤包括将所述大方坯连铸工序后的钢坯于加热炉中进行加热后出钢，所述大方坯加热步骤的加热温度为1150-1250℃，所述大方坯加热步骤的加热时间为250-280min，所述出钢的炉温为1160-1200℃；
所述开坯轧制的温度为900-1000℃；
所述高线加热包括将所述方坯连铸后的钢坯于加热炉中进行加热；所述加热炉包括加热段以及均热段；所述加热段的残氧量≤5%，所述均热段的残氧量≤3%；所述加热段和所述均热段的温度各自独立地为950-1150℃。
3.根据权利要求2所述的射钉用盘条的制备方法，其特征在于，所述将所述方坯连铸后的钢坯于加热炉中进行加热的时间为90-120min。
4.根据权利要求2所述的射钉用盘条的制备方法，其特征在于，所述高线轧制的开轧温度为950-1100℃，预精轧温度为870-930℃，吐丝温度为890-930℃，所述吐丝后制得中间体。
5.根据权利要求2所述的射钉用盘条的制备方法，其特征在于，所述冷却步骤包括：先将所述中间体以10-15℃/s的冷却速度冷却至550-620℃，再将所述中间体冷却至室温。
6.一种射钉用拉拔钢丝的制备方法，其特征在于，包括对如权利要求1所述的射钉用盘条依次进行粗拉、球化热处理以及精拉；
其中，所述粗拉的减面率为43-54%，所述精拉的减面率为5-16%。
7.根据权利要求6所述射钉用拉拔钢丝的制备方法，其特征在于，所述球化热处理包括：在保护气氛下，于加热炉中，将所述粗拉后的射钉用盘条加热至690-710℃后保温5-7h，再随炉冷却至480-520℃后出炉。
8.一种射钉用拉拔钢丝，其特征在于，所述射钉用拉拔钢丝采用如权利要求6或7所述的射钉用拉拔钢丝的制备方法制得。
9.一种射钉的制备方法，其特征在于，包括对如权利要求8所述的射钉用拉拔钢丝进行裁切成型、调质热处理、电镀以及驱氢处理；
其中，所述调质热处理包括淬火处理和回火处理；
所述淬火处理的温度为820-860℃，所述淬火处理的时间为40-50min；
所述回火处理的温度为260-350℃，所述回火处理的时间为35-55min。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述驱氢处理的温度为220-240℃，所述驱氢处理的时间为17-23h。
11.一种射钉，其特征在于，所述射钉采用如权利要求9或10所述的射钉的制备方法制得；
所述射钉的芯部硬度为HRC52-HRC60；
所述射钉的折弯断裂角度≥60°。
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