一種中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法，采用終軋溫度為700-750℃的低溫軋制、≥0.5℃/s冷卻至450-550℃的軋后快速風(fēng)冷、以5-15℃/s的速度升溫至730-750℃并保溫2-3分鐘的快速感應(yīng)加熱預(yù)處理以及先隨爐升溫至760-780℃并保溫60-80分鐘，再冷卻至680-710℃并保溫80-120分鐘后出爐空冷的球化退火熱處理，獲得所述中碳冷鐓鋼棒線材。本發(fā)明能使中碳冷鐓鋼球化退火熱處理時間大幅縮短50%以上，熱處理效率大大提高，所獲中碳冷鐓鋼具有與現(xiàn)有的長時間退火后的中碳冷鐓鋼至少相同的球化率、硬度和冷鐓性能，滿足了緊固件行業(yè)對冷鐓鋼的較高要求。
【專利說明】一種中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冷鐓鋼棒線材制造方法，尤其涉及一種中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]冷鐓鋼盤條的鋼種一般為低、中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。冷鐓鋼產(chǎn)品主要用于汽車、造船、設(shè)備制造、電子、家電、自行車、工具、輕鋼結(jié)構(gòu)、建筑等行業(yè)。所述冷鐓鋼可為經(jīng)模鑄-初軋開坯或者連鑄大方坯-初軋開坯或連鑄小方坯在棒線材軋機(jī)上軋制及空冷得到的棒線材。SWRCH35K是國內(nèi)外緊固件產(chǎn)品中廣泛使用的一種中碳冷鐓鋼，被用來制作高強(qiáng)度(8.8級以上)緊固件，在冷鐓前必須要進(jìn)行“二拉一退”工藝處理，即先要進(jìn)行酸洗、拉拔、球化退火(或軟化退火)和拉拔幾道工藝。現(xiàn)有冷鐓鋼退火工序時間長，每次最少需要8-20個小時的工耗時間，不但增加成本，而且還污染環(huán)境。
[0003]國內(nèi)外有關(guān)縮短冷鐓鋼球化(或軟化)退火時間的專利、進(jìn)行在線軟化軋制處理的冷鐓鋼專利以及進(jìn)行免退火處理的冷鐓鋼專利如下:
[0004]中國專利CN1256320A公開了一種高速大變形的含碳量為0.15^0.65%的冷鐓鋼，該冷鐓鋼采用低于臨界溫度Aa的660-720°C均溫之后保溫3小時，隨后冷卻至室溫，相比于需保溫10小時以上的傳統(tǒng)的冷鐓鋼球化退火工藝而言，保溫時間大大縮短，但該工藝主要適用于高速大變形的高速線材軋機(jī)軋制的盤條，對慢速軋機(jī)軋制的棒材不適用；僅僅提供了單純的退火熱處理，對盤條前面的軋制過程沒有實(shí)質(zhì)性的解決措施。
[0005]中國專利CN101045238A公開了一種中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法，采用高速線材軋機(jī)在950-1180°C進(jìn)行初、中、預(yù)精軋，然后水箱冷卻至700-820°C進(jìn)行精軋，軋件累計壓下率50-85%，變形速率為1/5-1/30S，精軋后軋件水冷至680-780°C吐絲，以散卷
0.01-0.5 0C /s的冷速緩冷600-2400S，然后自然冷卻至室溫，可簡化球化退火處理和縮短球化退火時間并獲得軟化的盤條。由于其軋后散卷冷卻速度慢，珠光體組織得不到細(xì)化，且儲存的軋制變形能量相對較少。后續(xù)的球化退火時間得不到更好的縮短。另外由于軋后緩冷，影響產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。
[0006]中國專利CN102321851A公開了一種10.9級含硼免球化退火冷鐓鋼盤條及其制造方法，該鋼種成分相對復(fù)雜，添加了較多的合金元素如B、Cr、N1、V，其高線軋制開軋溫度為880-950°C，吐絲溫度為850-900°C，冷卻時采用大盤卷線堆冷或斯太爾摩線控冷，相應(yīng)冷速分別為0.2-l0C /s和0.4-30C /s，可省略球化退火工序，拉拔后直接冷鐓，但是其軋制、吐絲溫度過高，表面氧化皮厚，影響用戶后續(xù)使用，且添加合金元素較多，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足或缺陷，能使中碳冷鐓鋼球化退火熱處理時間大幅縮短50%以上。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:[0009]本發(fā)明中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法采用低溫軋制、軋后立即吹風(fēng)冷卻、感應(yīng)加熱預(yù)處理、球化退火熱處理等工藝。
[0010]具體地，一種中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法，包括如下步驟:
[0011](I)加熱和軋制:
[0012]先將中碳冷鐓鋼的鋼坯在950-1050°C加熱1_2小時，再進(jìn)行多道次軋制得棒線材，終軋溫度為700-750°C，軋件累計壓下率≥75% ；
[0013](2)軋后快速風(fēng)冷:
[0014]軋后的棒線材以≥0.50C /s的冷速風(fēng)冷至450_550°C ；
[0015](3)感應(yīng)加熱預(yù)處理:
[0016]冷卻后的棒線材進(jìn)入快速感應(yīng)加熱爐內(nèi)以5_15°C /s的速度升溫至730_750°C并保溫2-3分鐘；
[0017](4)球化退火熱處理:
[0018]感應(yīng)加熱預(yù)處理后的棒線材進(jìn)入球化退火爐內(nèi)進(jìn)行球化退火熱處理，球化退火熱處理的條件為:所述感應(yīng)加熱預(yù)處理后的棒線材先隨爐升溫至760-780°C并保溫60-80分鐘，再冷卻至680-710°C并保溫80-120分鐘后出爐空冷，獲得中碳冷鐓鋼棒線材。
[0019]本發(fā)明所述的中碳冷鐓鋼棒線材的化學(xué)成分重量百分含量為:C:0.32~0.38%，Si:0.10 ~0.35%, Mn:0.60 ~0.90%, P ( 0.030%, S ^ 0.035%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0020]進(jìn)一步的，所述中碳冷鐓鋼棒線材，還可含有相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)允許添加的其它元素，如還含有Cr、Mo元素，其中Cr ( 0.20%, Mo ( 0.10%,以重量百分含量計。
[0021]本發(fā)明所述的中碳冷鐓鋼棒線材，如可以選自SWRCH35K鋼種或ML35鋼種。
[0022]步驟(1)中，所述鋼坯加熱在加熱爐內(nèi)進(jìn)行；所述軋制優(yōu)選采用棒線材軋機(jī)進(jìn)行軋制。
[0023]本發(fā)明所述的棒線材包括棒材和線材。
[0024]步驟(2)中，所述吹風(fēng)冷卻的冷速優(yōu)選為0.5-2.(TC /S。
[0025]步驟(2)中，風(fēng)卻至450_550°C后還可以先空冷至室溫，然后進(jìn)行感應(yīng)加熱預(yù)處理。
[0026]本發(fā)明的中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法，整個球化退火熱處理時間縮短50%以上，熱處理效率大大提高，所獲中碳冷鐓鋼棒線材具有與現(xiàn)有的長時間退火后的中碳冷鐓鋼棒線材至少相同的球化率、硬度和冷鐓性能，滿足了緊固件行業(yè)對冷鐓鋼的較高要求。
[0027]本發(fā)明中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法，采用低溫終軋(700-750°C)和軋后吹風(fēng)快速冷卻O 0.50C /s)，獲得晶粒細(xì)化的鐵素體珠光體組織，由于低溫軋制和軋后的快速冷卻，使得組織中儲能較多(相對于高溫終軋和軋后緩冷的工藝方法而言)。并通過快速感應(yīng)加熱短時間退火預(yù)處理(以5-15°C /s升溫至730-750°C并保溫2_3分鐘)獲得足夠多的碳化物球化形核核心，為后續(xù)球化退火熱處理做好組織準(zhǔn)備。后續(xù)球化退火的保溫時間可縮短50%以上，提高了熱處理效率，節(jié)約了能源，減少了鋼材表面脫碳。經(jīng)本發(fā)明制備方法所獲得的中碳冷鐓鋼棒線材的硬度為HRB65-70，1/3冷鐓試驗(yàn)不開裂；所獲得的中碳冷鐓鋼棒線材可用于8.8級以上的高強(qiáng)度緊固件，滿足了緊固件相關(guān)行業(yè)對冷鐓鋼的較高要求。
[0028]本發(fā)明的中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法中:[0029]加熱和軋制:鋼坯在950~1050°C的溫度下加熱1_2小時后在棒線材軋機(jī)上多道次軋制成成品鋼材，軋件累計壓下率≥75%，終軋溫度不低于700°C。加熱使組織充分奧氏體化，碳化物完全溶解于基體中；終軋溫度為700-750°C，此溫度在臨界溫度Aa上下，在此溫度范圍內(nèi)完成軋制可有效細(xì)化奧氏體晶粒或者鐵素體珠光體晶粒，使得珠光體內(nèi)片狀碳化物含有很多的微裂紋，低溫軋制使得軋件內(nèi)部儲存了較多的變形能，有利于后續(xù)碳化物的球化。與現(xiàn)有冷鐓鋼對比工藝I的軋制如表1所示。
[0030]軋后快速風(fēng)冷:軋后立即吹風(fēng)快速冷卻，風(fēng)冷冷速在0.5°C /s以上，風(fēng)冷至450-550 V即可空冷至室溫然后進(jìn)入感應(yīng)加熱預(yù)處理工序，或者風(fēng)冷至450-550 °C后直接進(jìn)入感應(yīng)加熱預(yù)處理工序。快速風(fēng)冷使得軋件中由于變形所儲存的能量能夠保留至室溫，越多越好。和緩冷獲得軟化的冷鐓鋼工藝相比，低溫軋制和快速風(fēng)冷得到的組織更細(xì)化，儲存能量較多，有利于后續(xù)的球化退火時間的縮短。和高溫終軋及緩冷或風(fēng)冷的冷鐓鋼相比，本發(fā)明鋼材料的強(qiáng)度、硬度提高，表面氧化皮均勻致密，深度淺，表面質(zhì)量提高。與現(xiàn)有冷鐓鋼對比工藝I的冷卻工藝如表1所示。
[0031]感應(yīng)加熱預(yù)處理:感應(yīng)加熱可以做到升溫速度快，本發(fā)明感應(yīng)加熱的加熱速度為5-15°C/s，從風(fēng)冷后的450-550°C或者室溫20°C升溫至730-750°C僅需十幾秒到至多150s，達(dá)到所需溫度后保溫2-3分鐘，這個工序時間僅耗時不超過5.5分鐘，效率很高，且感應(yīng)加熱的熱效率高達(dá)80-85%。采用感應(yīng)加熱爐進(jìn)行短時間加熱和保溫處理，將軋態(tài)的層片狀碳化物微裂紋處局部迅速打斷溶解并析出細(xì)小球狀碳化物形核核心，為后續(xù)在球化退火爐內(nèi)退火做好了組織準(zhǔn)備。與現(xiàn)有冷鐓鋼對比工藝I的感應(yīng)加熱預(yù)處理工藝如表2所示。
[0032]球化退火處理:球化退火可在常規(guī)退火爐內(nèi)進(jìn)行，但是退火制度為:隨爐升溫至760-780°C并保溫60-80分鐘，然后爐冷至680_710°C并保溫80-120分鐘后出爐空冷。后續(xù)球化退火能使得經(jīng)過前面感應(yīng)加熱預(yù)處理后的部分溶解的層片狀碳化物繼續(xù)溶解和形核，之前已經(jīng)形核的核心碳化物質(zhì)點(diǎn)可繼續(xù)長大，兩步熱處理后的最終碳化物分布較傳統(tǒng)球化退火熱處理得到的碳化物形核更多，分布更均勻，球化時間可大幅縮短；且能夠達(dá)到和現(xiàn)有長時間球化退火的冷鐓鋼至少一樣的球化率，滿足了緊固件行業(yè)對冷鐓鋼的較高要求。與現(xiàn)有冷鐓鋼對比工藝I的球化退火熱處理工藝如表2所示。
[0033]本發(fā)明的中碳冷鐓鋼棒線材的制造工藝中的軋制、冷卻工藝與現(xiàn)有冷鐓鋼對比工藝I的軋制、冷卻工藝進(jìn)行比較，如表1所示:
[0034]表1
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法，包括如下步驟: (1)加熱和軋制 先將中碳冷鐓鋼的鋼坯在950-1050°C加熱1-2小時，再進(jìn)行多道次軋制得棒線材，終軋溫度為700-750°C，軋件累計壓下率≥75% ； (2)軋后快速風(fēng)冷 軋后的棒線材以≥0.50C /s的冷速風(fēng)冷至450-550°C ； (3)感應(yīng)加熱預(yù)處理 冷卻后的棒線材進(jìn)入快速感應(yīng)加熱爐內(nèi)以5-15°C /s的速度升溫至730-750°C并保溫2-3分鐘； (4)球化退火熱處理 感應(yīng)加熱預(yù)處理后的棒線材進(jìn)入球化退火爐內(nèi)進(jìn)行球化退火熱處理，先隨爐升溫至760-780°C并保溫60-80分鐘，再冷卻至680-710.C并保溫80-120分鐘后出爐空冷，獲得中碳冷鐓鋼棒線材。
2.如權(quán)利要求1所述的中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法，其特征在于，所述中碳冷鐓鋼棒線材的化學(xué)成分重量百分含量為:C:0.32~0.38%, S1:0.10~0.35%, Mn:0.60~0.90%, P≤0.030%, S≤0.035%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法，其特征在于，所述中碳冷鐓鋼棒線材，還含有Cr、Mo元素，其中Cr ≤0.20%, Mo≤0.10%,以重量百分比計。
4.如權(quán)利要求1所述的中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法，其特征在于，步驟(1)中，所述軋制優(yōu)選采用棒線材軋機(jī)進(jìn)行軋制。
5.如權(quán)利要求1所述的中碳冷鐓鋼的制造方法，其特征在于，步驟(2)中，所述吹風(fēng)冷卻的冷速優(yōu)選為0.5-2.0°C /S。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法，其特征在于，步驟(2)中，風(fēng)冷至450-550°C后先空冷至室溫，然后進(jìn)行感應(yīng)加熱預(yù)處理。
【文檔編號】B21B37/74GK103966411SQ201310027491
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月24日
【發(fā)明者】張愛文, 焦四海, 張弛 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司