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分鐘的快速感應加熱預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
【技術領域】
[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】
[0002]冷鐓鋼盤條的鋼種一般為低、中碳優(yōu)質碳素結構鋼和合金結構鋼。冷鐓鋼產品主要用于汽車、造船、設備制造、電子、家電、自行車、工具、輕鋼結構、建筑等行業(yè)。所述冷鐓鋼可為經模鑄-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上軋制及空冷得到的棒線材。SWRCH35K是國內外緊固件產品中廣泛使用的一種中碳冷鐓鋼，被用來制作高強度(8.8級以上)緊固件，在冷鐓前必須要進行“二拉一退”工藝處理，即先要進行酸洗、拉拔、球化退火(或軟化退火)和拉拔幾道工藝?，F(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]國內外有關縮短冷鐓鋼球化(或軟化)退火時間的專利、進行在線軟化軋制處理的冷鐓鋼專利以及進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軋制的盤條，對慢速軋機軋制的棒材不適用；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質性的解決措施。
[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，采用高速線材軋機在950-1180°C進行初、中、預精軋，然后水箱冷卻至700-820°C進行精軋，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，影響產線的生產效率。
[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]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案:[0009]本發(fā)明中碳冷鐓鋼棒線材的制造方法采用低溫軋制、軋后立即吹風冷卻、感應加熱預處理、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)軋后快速風冷:
[0014]軋后的棒線材以≥0.50C /s的冷速風冷至450_550°C ；
[0015](3)感應加熱預處理:
[0016]冷卻后的棒線材進入快速感應加熱爐內以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]感應加熱預處理后的棒線材進入球化退火爐內進行球化退火熱處理，球化退火熱處理的條件為:所述感應加熱預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。
[0020]進一步的，所述中碳冷鐓鋼棒線材，還可含有相應國家標準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進行；所述軋制優(yōu)選采用棒線材軋機進行軋制。
[0023]本發(fā)明所述的棒線材包括棒材和線材。
[0024]步驟(2)中，所述吹風冷卻的冷速優(yōu)選為0.5-2.(TC /S。
[0025]步驟(2)中，風卻至450_550°C后還可以先空冷至室溫，然后進行感應加熱預處理。
[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)和軋后吹風快速冷卻O 0.50C /s)，獲得晶粒細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)。并通過快速感應加熱短時間退火預處理(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級以上的高強度緊固件，滿足了緊固件相關行業(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，在此溫度范圍內完成軋制可有效細化奧氏體晶?；蛘哞F素體珠光體晶粒，使得珠光體內片狀碳化物含有很多的微裂紋，低溫軋制使得軋件內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]軋后快速風冷:軋后立即吹風快速冷卻，風冷冷速在0.5°C /s以上，風冷至450-550 V即可空冷至室溫然后進入感應加熱預處理工序，或者風冷至450-550 °C后直接進入感應加熱預處理工序?？焖亠L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，低溫軋制和快速風冷得到的組織更細化，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冷的冷鐓鋼相比，本發(fā)明鋼材料的強度、硬度提高，表面氧化皮均勻致密，深度淺，表面質量提高。與現(xiàn)有冷鐓鋼對比工藝I的冷卻工藝如表1所示。
[0031]感應加熱預處理:感應加熱可以做到升溫速度快，本發(fā)明感應加熱的加熱速度為5-15°C/s，從風冷后的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，且感應加熱的熱效率高達80-85%。采用感應加熱爐進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小球狀碳化物形核核心，為后續(xù)在球化退火爐內退火做好了組織準備。與現(xiàn)有冷鐓鋼對比工藝I的感應加熱預處理工藝如表2所示。
[0032]球化退火處理:球化退火可在常規(guī)退火爐內進行，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)球化退火能使得經過前面感應加熱預處理后的部分溶解的層片狀碳化物繼續(xù)溶解和形核，之前已經形核的核心碳化物質點可繼續(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、冷卻工藝進行比較，如表1所示:
[0034]表1
[0035]
【權利要求】
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)軋后快速風冷 軋后的棒線材以≥0.50C /s的冷速風冷至450-550°C ； (3)感應加熱預處理 冷卻后的棒線材進入快速感應加熱爐內以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 感應加熱預處理后的棒線材進入球化退火爐內進行球化退火熱處理，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。
3.如權利要求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)選采用棒線材軋機進行軋制。
5.如權利要求1所述的中碳冷鐓鋼的制造方法，其特征在于，步驟(2)中，所述吹風冷卻的冷速優(yōu)選為0.5-2.0°C /S。
6.如權利要求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，風冷至450-550°C后先空冷至室溫，然后進行感應加熱預處理。
【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