CN1858284A - 超细晶非调钢盘条及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属金属材料，尤其涉及紧固件用冷镦钢、还涉及该冷镦钢生产方法。超细晶非调钢盘条按重量百分比由以下合金元素组成：C 0.10－0.25％，Si≤0.08％，Mn0.80－ 1.70％，P≤0.035％，S≤0.035％，V、Nb、Ti、Al微量，其余为Fe；生产超细非调钢盘条的方法依次以下列步骤组成：转炉炼钢，炉外精炼、铸坯；在加热炉中加热至1100℃；常规温度(750－830℃)下轧制，精轧工艺(TMCP)进行精轧，在二相(γ+α)区大变形量轧制成材；控制冷却后吐丝；散卷冷却，轧件温度降至500℃以下打捆。采用这种盘条制作紧固件，直接改制成工艺料，在冷镦机上冷镦成型，工序简化，外观质量好，节省退火和调质热处理费用，减少污染，避免表面脱碳，提高生产效率。

Description

超细晶非调钢盘条及其生产方法

技术领域

本发明属金属材料，尤其涉及紧固件用冷镦钢、还涉及该冷镦钢的生产方法。

背景技术

紧固件品种、规格繁多，应用广泛，需要量大，现在使用的小规格螺栓、螺丝等紧固件，尤其是M24以下规格的紧固件，多以热轧盘条为原料，采用冷镦法加工成型。低强度冷镦钢盘条，易加工成型，但加工成的紧固件强度低，影响使用，越来越多地采用8.8级及以上等级的紧固件，逐步淘汰低强度紧固件。现在，紧固件制造企业广泛采用碳当量为0.35％-0.55％优质碳素钢或合金钢盘条，中碳合金钢盘条，首先通过球化退火，使材料软化，再经过酸洗、拉拔改制成冷镦工艺料，然后喂入多工位冷镦机冷镦成型并搓丝制成螺栓。随后要进行调质热处理，淬火、高温回火处理、表面防腐处理(发黑或镀锌等)，才能制成8.8级及以上等级的高强度螺栓。中国发明专利：专利号99115353.7高速大变形热轧冷镦钢碳化物的球化退火工艺；虽然对传统球化退火工艺进行了改进，缩短了退火时间，但仍需离线球化退火。球化退火和调质热处理(淬火+高温回火)工序繁琐，能耗大，费用多，还会造成金属损失，污染环境，而且增加了螺栓表面脱碳机会，而制造细长型紧固件，容易产生热处理变形，影响螺栓的质量稳定性。而细长型紧固件必须用中高频炉进行淬火回火，作业率低。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种8.8级及以上等级的高强度冷镦钢—热轧超细晶非调钢盘条及其生产方法，该盘条强度高、塑性好，适合冷镦大变形加工成型制作在的紧固件，从而省去冷镦前的退火和冷镦后的调质热处理工序，节约能源，减少环境污染，降低紧固件的制造成本。

超细晶非调钢盘条按重量百分比由以下合金元素组成：

C 0.10-0.25％ Si≤0.08％ Mn 0.80-1.70％ P≤0.035％ S≤0.035％V、Nb、Ti、Al微量，其余为Fe。

超细晶非调钢盘条生产紧固件，加工前盘条既要良好的冷镦成型的性能，还要使成型后紧固件的机械性能达到8.8级及以上等级强度的要求。为此，要求钢中的组织以铁素体为主，晶粒度达到12级以上，有少量的细小且退化的珠光体，这种珠光体既起到强化作用，又易于变形。钢的化学成分设计上采用低中碳，碳作为钢中的主要强化元素，量要适当，过多则珠光体量增加，强度增大，不利于冷镦，过少则强度难以达到要求，故以0.1％-0.25％为宜；添加锰合金，利用锰固溶强化，Mn含量为1.0％-1.8％；硅不利于冷镦，采用低硅；添加加微量V、Nb、Ti、Al合金，起到细化晶粒和析出强化作用。

生产超细晶非调钢盘条的方法依次以下列步骤组成：

a、炼钢  在转炉中按要求的合金元素炼钢，炉外精炼，铸坯；

b、加热  在加热炉中加热至1100℃以上；

c、粗、中轧机轧制，采用常规温度(950-1050℃)下轧制；

d、精轧  采用热机轧制(TMCP)工艺；控制水冷和长通道恢复，轧件温度降至730-830℃；精轧机在此温度下，二相(γ+α)区大变形量轧制成材，累计减面率：35-82％；

e、控冷吐丝  控制水冷，轧件温度降至850-730℃区间吐丝；

f、散卷冷却  在辊道运输线实施控制冷却2-3分钟；

g、集卷打捆  自然冷却并打捆。

超细晶非调钢采用转炉进行冶炼，炉外精炼，连铸成坯，以获得合格的高线轧制生产的原料。

粗、中预精轧阶段，采用常规温度(950-1050℃)轧制，精轧阶段采用热机轧制(TMCP)工艺，即预精轧之后，轧件通过水冷和长通道恢复，温度降低到730-830℃的低温区进精轧机，在二相(γ+α)区大变形量精轧，累计减面率35％-82％，奥氏体和铁素体都发生剧烈地变形，变形诱导奥氏体发生动态相变，即奥氏体在变形过程中析出铁素体，一方面增加了组织中铁素体的比例，细化了铁素体晶粒，另一方面使过冷奥氏体中的碳浓度提高，位错和亚结构密度增加；精轧完成后，用控制水冷却技术，把轧件快速冷却到850-730℃区间吐丝，在辊道运输线上实施控制冷却，线材在较短时间内完成铁素体和珠光体相变，获得超细晶的铁素体和珠光体组织，既提高线材强度，又增加其塑性，具有较好的强度和塑性配合。

用超细晶非调质冷镦钢线材，如Φ6.5mm、Φ8mm、Φ9mm、Φ10mm、Φ11mm、Φ13mm、Φ16mm规格线材，制作外六角M6、M8、M10、M12螺栓，线材拉拨直接改制成工艺料，分别在多工位高速冷镦机和低速冷镦机上冷镦螺栓，外观质量好，节省退火和调质处理费用，减少环境污染，避免了退火、淬火工序可能导致的表面脱碳，尤其对制造细长型U型紧固件，避免了热处理易导致变形的问题，提高了螺栓质量和生产效率。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施实例1：MFT8超细晶非调质冷镦钢Φ6.5mm线材，合金元素是C-0.19％ Si-0.15％ Mn-1.30％ P-0.016％ S-0.012％，V、Nb、Ti、Al微量添加，其余为Fe；钢厂精炼连铸成140方坯；在高线厂，钢坯重新加热到1100℃，先经过粗中轧机的常规温度轧制，再通过控制水冷，轧件在精轧机组和减定径机以800℃精轧成线材，累计减面率为80％，吐丝后散卷开盖吹风冷却约2-3分钟，冷却到500℃以下集卷，自然冷却并打捆，线材性能列于表1中。30吨线材，在某紧固件厂，不退火直接酸洗-拉拨，改制成5.6mm的工艺料，用多工位冷镦机，以200只/分的冷镦速度，制成M6×20的外六角螺栓半成品，再经过稳定化处理-镀锌，制成8.8级M6螺栓，外观质量很好，无一开裂，100％合格，螺栓性能列于表2中。

实施实例2：MFT8超细晶非调质冷镦钢Φ11mm线材，合金元素是C-0.21％ Si-0.18％ Mn-1.40％ P-0.020％ S-0.008％，V、Nb、Ti、Al微量添加，其余为Fe；钢厂精炼连铸成140方坯；在高线厂，钢坯重新加热到1100℃，先经过粗中轧机的常规温度轧制，再通过控制水冷，轧件在精轧机组和减定径机以760℃精轧成线材，累计减面率为65％，吐丝后散卷开盖吹风冷却约2-3分钟，冷却到500℃以下集卷，自然冷却并打捆，线材性能列于表1中。10吨线材，在某紧固件厂，不退火直接酸洗-拉拨，改制成9.5mm的工艺料，用低速多功位冷镦机，以75只/分的冷镦速度，制成M10×65的外六角螺栓半成品，再经过稳定化处理-镀锌，制成8.8级M10螺栓，外观质量很好，无一开裂，100％合格，螺栓性能列于表2中。

实施实例3：MFT10超细晶非调质冷镦钢Φ16mm线材，合金元素是C-0.24％ Si-0.30％ Mn-1.50％ P-0.015％ S-0.005％，V、Nb、Ti、Al微量添加，其余为Fe；钢厂精炼连铸成140方坯；在高线厂，钢坯重新加热到1100℃，先经过粗中轧机的常规温度轧制，再通过控制水冷，轧件在精轧机组和减定径机以760℃精轧成线材，累计减面率为60％，吐丝后散卷开盖吹风冷却约2-3分钟，冷却到500℃以下集卷，自然冷却并打捆，线材性能列于表1中。10吨线材，在某紧固件厂，不退火直接酸洗-拉拨，改制成15.5mm的工艺料，经过剪断、搓丝制成M16×800mm长的10.9级丝杆紧固件，100％合格，螺栓性能列于表2中。

                   表1 线材性能

	抗拉强度(MPa)	延伸率(％)	面缩率(％)
				6.5mm	635-680	28-32	68-75
11mm	635-690	26-30	60-68
				16mm	700-740	22-28	55-62

                          表2 螺栓性能

	拉力载荷(KN)	硬度(HRc)	保证载荷伸长(μm)
				M6×20	18.0-18.73	26-31	0-2.0
M10×65	50.1-51.4	26-32	0-4.0
				M16×150	145.1-149.6	28-32	0-6.0

由实施例可以看出，MFT8及MFT10超细晶非调钢盘条，加工前，具有良好的塑性性能，不经退火，就能直接冷镦成型；加工成紧固件后，不经调质热处理，就能达到中国标准GB3098-2000标准规定的机械性。用超细晶非调钢盘条制作紧固件，大大简化了加工工序，紧固件制品强度高，外观质量好，显著地降低了加工费用。

Claims (2)

1 超细晶非调钢盘条按重量百分比由以下合金元素组成：

C 0.10-0.25％ Si≤0.08％ Mn 0.80-1.70％ P≤0.035％ S≤0.035％ V、Nb、Ti、Al微量，其余为Fe。

2、根据权利要求1所述的超细晶非调钢盘条的生产方法，其特征在于以下列步骤组成：

a、炼钢  在转炉中按要求的合金元素炼钢，炉外精炼，铸坯；

b、加热  在加热炉中加热至1100℃以上；

c、粗、中轧机轧制，采用常规温度(950-1050℃)下轧制；

d、精轧  采用热机轧制(TMCP)工艺；控制水冷和长通道恢复，轧件温度降至730-830℃；精轧机在此温度下，二相(γ+α)区大变形量轧制成材，累计减面率：35-82％；

e、控冷吐丝  控制水冷，轧件温度降至850-730℃区间吐丝；

f、散卷冷却  在辊道运输线实施控制冷却2-3分钟；

集卷打捆  自然冷却并打捆。