一种30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法，通过盘卷坯料退火处理、盘卷表面缺陷处理、盘卷预涂层润滑处理、盘卷冷拉成品前道变形处理、盘卷冷拉成品成型处理等步骤，生产出的六角紧固件用钢30CrMnSiA钢种达到了优质级材料要求，并且冷拔材的表面无脱碳层、无肉眼可见的缺陷，成品的合格率可达到99.4%以上，生产成本大幅度下降，满足了紧固件制作行业高品质的原材料质量要求。
【专利说明】—种30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冷拔材的制备工艺，更具体地说，涉及一种30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法。
【背景技术】
[0002]合金结构钢是合金钢的一个种类，30CrMnSiA是合金结构钢的一个品种，作为合金结构钢类高等级的紧固件制作用钢。而合金结构钢冷拔材是指:采用冷拔工艺技术，生产的合金结构钢产品，产品形状有、六角形等。
[0003]30CrMnSiA合金结构钢作为制作紧固件用钢材料，是用于制造各类高质量要求的发动机、机械设备上的紧固件。30CrMnSiA作为合金结构钢的特点是:碳含量在0.28?
0.35%,硅含量在0.90?1.20%,锰含量在0.80?1.10%,铬含量在0.80?1.20%,镍含量(0.40%精炼材，经冶炼、轧制、冷加工制成紧固件用钢的原料。
[0004]目前，30CrMnSiA合金结构钢的六角形冷拔材产品，供货标准分普通级、优质级。30CrMnSiA合金结构钢六角形冷拔材的(普通级)供货标准:
[0005]( I)供货状态是以冷拉棒材形式交货；
[0006](2)冷拉状态交货的主要性能要求:脱碳层< 1.5% S (D)mm (S是指六角钢对边的距离，D是指圆形钢的直径)，在硬度指标(冷拉)(269HBW。
[0007](3)表面质量:钢材表面应光滑，不得有肉眼可见的裂纹、折迭、结疤和拉裂等缺陷，深度不超过钢材直径公差之半的个别麻点、划痕和凹坑等缺陷允许存在。
[0008]30CrMnSiA合金结构钢六角形冷拔材的(优质级)供货标准:
[0009](I)供货状态是以冷拉棒材或盘卷形式交货；
[0010](2)其主要性能要求:脱碳层< 0.03 mm，硬度指标(冷拉)(269HBW。
[0011](3)表面质量:钢材表面应光滑，不得有肉眼可见的裂纹、折迭、结疤和拉裂等缺陷。
[0012]而目前30CrMnSiA合金结构钢的六角形冷拔材的常规冷拔材制备生产工艺流程是:酸洗一冷拉归圆一退火一单边磨0.15-0.20mm —探伤一去油涂石灰一冷拉第一道六角—装管子退火一酸洗一冷拉第二道六角一去油涂石灰一冷拉成品六角。
[0013]采用上述常规生产技术，制备的30CrMnSiA合金结构钢的六角形冷拔材产品，能达到下列产品(普通级)供货标准:
[0014]1、脱碳层深度为:彡1.5% S (D) mm。
[0015]2、表面质量:深度不超过钢材直径公差之半的个别麻点、划痕和凹坑等缺陷允许存在。
[0016]但是，采用上述常规生产技术，制备的30CrMnSiA合金结构钢的六角形冷拔材产品(优质级)，存在下列不足之处:
[0017]1、脱碳层深度较大，是尺寸的< 1.5% S(D)mm，直接影响到调质的表面硬度。
[0018]2、表面质量存在的不超过钢材直径公差之半的麻点、划痕和凹坑等缺陷，直接影响到制作紧固件的质量。
[0019]3、合格低(仅为86%左右)，生产成本较高。
[0020]综上所述，如何制备优质级的30CrMnSiA合金结构钢六角形冷拔材产品，是一个技术难题，急需有效解决。
【发明内容】
[0021]针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法，生产出的六角形冷拔材完全满足优质级别要求。
[0022]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0023]该30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法，包括以下步骤:
[0024]A.采用30CrMnSiA热轧盘卷为原料，在具有氮氢保护气氛的强对流罩式炉内进行退火处理，以恢复塑性；
[0025]B.对退火后的盘卷进行表面缺陷处理；
[0026]C.对盘卷进行离线表面预涂层润滑处理；
[0027]D.将盘卷在连续拉拔机上进行冷拔变形处理，形成准六角形盘卷；
[0028]E.对准六角形盘卷进行冷拉成品成型处理。
[0029]在步骤A中，所述的退火处理的控制要求为:随炉升温到700?720°C，保温4?6小时后，冷却到140°C或以下温度出炉。
[0030]在步骤B中，具体包括以下步骤:
[0031]B1.开卷矫直,设定进给速度为10?20m/min ;
[0032]B2.切削，将刀盘转速控制在2600?3000RPM ;
[0033]B3.砂带抛光，控制砂带抛光机转速< 230?250RPM ；
[0034]B4.收卷，以获得表面粗糙度< 0.8 μ m,脱碳层深度< 0.03mm的盘卷。
[0035]在步骤C中，具体包括以下步骤:
[0036]Cl.脱脂，采用浓度为15?20%脱脂剂，温度控制在40?50°C，时间为50?70分钟，以去除表面缺陷处理时的残留液；
[0037]C2.冲洗；
[0038]C3.上皮膜剂，采用总酸度为35?40，游离酸度为5.6?7.0的D3?D35皮膜剂溶液，浸溃温度为65?85°C,浸溃时间为5?1min ；
[0039]C4.冲洗；
[0040]C5.上润滑剂，采用溶度为5?7%，溶液PH值为8?9的LS-2型号润滑液，浸溃温度为75?85°C，浸溃时间为4?5分钟；
[0041]C6.吹干。
[0042]在步骤D中，具体包括以下步骤:
[0043]Dl.对盘卷进行开卷和预矫；
[0044]D2.通过拉拔形成准六角形；
[0045]D2.在线收集为准六角形盘卷。
[0046]在步骤E中，具体包括以下步骤:
[0047]Dl.对准六角形盘卷进行预矫；
[0048]D2.通过冷拉变形为六角形；
[0049]D3.弯卷或精矫；
[0050]D4.剪切和收集。
[0051]在上述技术方案中，本发明的30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法通过盘卷坯料退火处理、盘卷表面缺陷处理、盘卷预涂层润滑处理、盘卷冷拉成品前道变形处理、盘卷冷拉成品成型处理等步骤，生产出的六角紧固件用钢30CrMnSiA钢种达到了优质级材料要求，并且冷拔材的表面无脱碳层、无肉眼可见的缺陷，成品的合格率可达到99.4%以上，生产成本大幅度下降，满足了紧固件制作行业高品质的原材料质量要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]图1是本发明的六角形冷拔材的制备方法的流程框图。
【具体实施方式】
[0053]下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0054]请结合图1所示，本发明的30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法主要包括以下几个步骤:盘卷坯料退火处理、盘卷表面缺陷处理，盘卷预涂层润滑处理、盘卷冷拉成品前道变形处理、盘卷冷拉成品成型处理。其中，盘卷坯料退火处理是对30CrMnSiA热轧盘卷进行退火，恢复塑性；盘卷表面缺陷处理是通过表面机械切削去除热轧盘卷的表面裂纹、擦伤缺陷、同时清除表面脱碳；盘卷预涂层润滑处理是进行表面脱脂、润滑处理，以达到表面冷拔生产的表面要求；盘卷冷拉成品前道变形处理是在连续拉拔机组上，将表面预涂层润滑处理后的盘园，采取一定的变形量冷拉成六角形的前道异型盘卷；盘卷冷拉成品成型处理是在连续拉拔机上，采用一定的变形量，将六角形的前道异型盘卷生产成六角形钢成品盘卷或棒料。具体步骤如下:
[0055]一、盘卷坯料退火处理
[0056]由于热轧的30CrMnSiA钢种盘卷组织为片状的铁素体+珠光体组织，其塑性极差，不能适应拉拔塑性变形，因此，热轧后的盘卷采取退火处理以恢复塑性，便于进行冷拉塑性变形。
[0057]盘卷退火处理的主要工艺要点如下:
[0058]盘卷在具有氮氢保护气氛的强对流罩式炉内进行退火，该强对流罩式炉主要技术参数:
[0059]有效尺寸是直径:3000mm ;高度:3700mm ;保护气类型:N2，露点■.( -60°C ;氮氢混合气:露点彡-600C ;含氧量:彡5ppm ;最大装炉量13吨。
[0060]盘卷退火处理的控制要求为:随炉升温到700?720°C，保温4?6小时后冷却到140°C或以下温度出炉。
[0061]二、盘卷表面缺陷处理
[0062]热轧盘卷退火处理后盘卷，通常表面存在擦伤、裂纹、脱碳等缺陷，为了保证后续拉拔后成品表面无缺陷，无脱碳的要求，必须采取对盘卷表面缺陷清除处理，以获得优质的盘卷表面。
[0063]盘卷表面缺陷处理流程如下:
[0064]盘卷一开卷矫直一切削一砂带抛光一收卷
[0065]其主要工艺要点:
[0066]设定进给速度10?20m/min，刀盘转速控制在2600?3000RPM ;1、2、3号砂带抛光机转速< 230-250RPM(无级可调)，用80#砂带抛光后，盘卷表面粗糙度Ra < 0.8 μ m。脱碳层的深度< 0.03mm。
[0067]三、盘卷预涂层润滑处理
[0068]30CrMnSiA钢种盘卷经盘卷表面缺陷处理后，表面无缺陷，非常光洁，同时表面残留着切削液，不能适宜后续的冷拔生产，因此，冷拉成品变形前需进行专门的离线表面预涂层润滑处理，即先进行脱脂来去除表面缺陷处理时的残留液，再进行预涂层润滑处理。
[0069]表面预涂层润滑处理流程如下:
[0070]脱脂一冲洗一上皮膜剂一冲洗一上润滑剂一吹干
[0071]主要工艺要点如下:
[0072]1、脱脂工艺
[0073]脱脂目的:盘卷表面缺陷处理时的残留液；
[0074]成分控制:浓度为15?20%脱脂剂；
[0075]温度和时间:温度控制40?50°C，时间50?70分钟。
[0076]上皮膜剂和润滑剂工艺
[0077]D3-D35皮膜剂溶液的控制:总酸度(TA):35?40，游离酸度(FA):5.6?7.0 ;
[0078]皮膜剂浸溃温度和时间:温度:65?85°C,浸溃时间:5?1min ；
[0079]润滑剂溶液的控制:LS_2型号润滑液溶度5?7%，溶液PH值为8?9 ;
[0080]润滑剂浸溃温度和时间:润滑剂温度控制在75?85°C，浸溃时间4?5分钟。
[0081]四、盘卷冷拉成品前道变形处理:
[0082]经过预涂层润滑处理后的盘卷，在连续拉拔机上进行冷拔生产，冷拔后的形状由圆变成准六角形的盘卷，主要生产步骤如下:
[0083]盘卷(圆)一开卷和预矫一拉拔(准六角)一在线(弯卷)收集
[0084]由于30CrMnSiA钢种连续拉拔的难度非常大，因此，在拉拔过程中，冷变形量、模具的安装和变形速度控制的十分重要，采用适当变形量的冷拉生产方式有利于连续拉拔的顺利进行，具体生产控制要点如下:
[0085]I)冷拉生产
[0086]根据对30CrMnSiA钢种退火盘卷的塑性指标检测分析，单道次最大的冷变形量理论上可以达到55-60%。但实际生产中，由于受到成分、退火质量、表面质量以及机械性能等因素的制约，实际生产中，单道次冷变形量控制范围在20-40%之间，可以确保拉拔顺利和拉拔过程中不发生断裂、拉伤，达到冷拉生产的要求。
[0087]2)模具要求
[0088]冷拔六角钢所使用的模具内表面质量要求:无砂眼、划伤、凹坑、环形沟槽等缺陷，用金刚砂研磨膏进行精抛，其表面光洁度达到镜面要求。
[0089]冷拉用模具的几何尺寸:
[0090]入口角60°、润滑锥36°、工作锥24°、定径带3?5_、出口锥60° ;
[0091]冷拉用模具的材质:YG8 ;
[0092]六角面的平整度彡0.01_。
[0093]3)拉拔速度和弯卷收集参数控制
[0094]30CrMnSiA钢种冷拉由圆形冷拉成准六角形钢采用拉拔速度控制在20?40m/min0同时，通过调整模具的水平轴(X轴)和垂直轴(Y轴)的角度，保持经冷拉后六角平面向上；通过预矫、冷拉变形、弯卷收集进行，弯曲后的盘卷外径在1000?1200mm，内径在:800?1000mm,实现盘卷冷拉成品前道变形的生产工艺要求。
[0095]五、盘卷冷拉成品成型处理
[0096]30CrMnSiA冷拉成品成型是以准六角形的盘卷通过预矫、冷拉变形、弯卷或精矫、剪切收集方法进行最终的成型加工生产成成品的盘卷或棒材。
[0097]主要工艺要点:
[0098]30CrMnSiA的冷拉由成品前道的冷拉准六角形异型，采用中速拉拔，拉拔速度控制在不超过20?40m/min。同时，通过调整模具的水平轴(X轴)和垂直轴(Y轴)的角度，保持经冷拉后六角型材的平面向上；
[0099]以盘卷供货的通过预矫、冷拉变形、弯卷收集进行，弯曲后的盘卷外径在1000?1200mm,内径在:800?1000mm,符合盘卷收卷的生产工艺要求。
[0100]以棒材生产的通过预矫、冷拉变形、剪切定尺、精矫、收集方法进行最终的成型加工。剪切模安装规格是以成品最大尺寸+0.5mm，确保端部平整，无剪切压痕；成品在线矫直使用水平轴(X轴)和垂直轴(Y轴)双向矫直，直线度< lmm/m。
[0101]利用冷拉后30CrMnSiA材料冷加工产生的加工硬化，适当的变形量达到所需的硬度，有利于30CrMnSiA合金结构钢生产中刚度的要求，HRB为:259?269。
[0102]下面以钢铁生产企业生产30CrMnSiA钢种冷拔六角钢实例，进行具体举例说明:化学成分见下表1:30CrMnSiA钢的化学成分
[0103]
元素~[c fsl [Mn [Cr [Ni [Mo [Cu
含量 ％ 0.3 1.11 0.91 0.96~009 0 02 0706
[0104]将上述Φ8.0mm的30CrMnSiA盘卷坯料进行退火处理(装炉量12.3吨，随炉升温到710-720°C，保温5小时，随炉控冷140°C出炉)一盘卷表面缺陷处理至Φ7.8mm(进给速度15?20m/min，刀盘转速控制在2600?2700RPM，1、2、3号抛光机转速< 240?250RPM)—盘卷预涂层润滑处理(浓度为15?20%脱脂剂，温度控制40?50°C，时间50?70分钟，上D3-D35皮膜剂，总酸度(TA):40，游离酸度(FA):6.0，温度:75°C，浸溃时间8min ;上润滑剂LS-2液溶度6%，温度控制在80?85°C，浸溃时间4?5分钟)一盘卷冷拉成品前道变形处理(由圆形Φ 7.8mm拉拔速度35m/min冷拉成准六角形钢S为6.7mm (S是指六角钢对边的距离)，盘卷外径在1000?1200mm,内径:800-1000mm)—盘卷冷拉成品成型处理(冷拉成六角形钢S为6.7mm,成品盘卷或棒材S为6.0mm,速度30m/min)。
[0105]采用该制备方法成形后的六角形冷拔材性能如下:
[0106]1、硬度为:HRB265，脱碳:0，满足硬度彡269HBW，脱碳层彡0.03mm的指标；
[0107]2、冷拉成型后的表面质量无肉眼可见的缺陷(无麻点、划痕和凹坑等)；
[0108]3、可以冷拉棒材或盘卷形式交货。
[0109]综上所述，本发明的30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法，其生产过程流畅，适合大批量生产的需要，并且生产出的六角形冷拔材完全符合优质级别要求,并保证了合格率，能够给企业带来可观的经济效益。
[0110]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤: A.采用30CrMnSiA热轧盘卷为原料，在具有氮氢保护气氛的强对流罩式炉内进行退火处理，以恢复塑性； B.对退火后的盘卷进行表面缺陷处理； C.对盘卷进行离线表面预涂层润滑处理； D.将盘卷在连续拉拔机上进行冷拔变形处理，形成准六角形盘卷； E.对准六角形盘卷进行冷拉成品成型处理。
2.如权利要求1所述的30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法，其特征在于: 在步骤A中，所述的退火处理的控制要求为:随炉升温到700-720°C，保温4?6小时后，冷却到140°C或以下温度出炉。
3.如权利要求1所述的30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法，其特征在于: 在步骤B中，具体包括以下步骤: B1.开卷矫直，设定进给速度为10?20m/min ； B2.切削，将刀盘转速控制在2600?3000RPM ； B3.砂带抛光，控制砂带抛光机转速< 230?250RPM ； B4.收卷，以获得表面粗糙度< 0.8 μ m，脱碳层深度< 0.03mm的盘卷。
4.如权利要求1所述的30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法，其特征在于: 在步骤C中，具体包括以下步骤: Cl.脱脂，采用浓度为15?20%脱脂剂，温度控制在40?50°C，时间为50?70分钟，以去除表面缺陷处理时的残留液； C2.冲洗； C3.上皮膜剂，采用总酸度为35?40，游离酸度为5.6?7.0的D3?D35皮膜剂溶液，浸溃温度为65?85°C,浸溃时间为5?1min ； C4.冲洗； C5.上润滑剂，采用溶度为5?7%，溶液PH值为8?9的LS-2型号润滑液，浸溃温度为75?85°C,浸溃时间为4?5分钟； C6.吹干。
5.如权利要求1所述的30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法，其特征在于: 在步骤D中，具体包括以下步骤: Dl.对盘卷进行开卷和预矫； D2.通过拉拔形成准六角形； D2.在线收集为准六角形盘卷。
6.如权利要求1所述的30CrMnSiA六角形冷拔材的制备方法，其特征在于: 在步骤E中，具体包括以下步骤: Dl.对准六角形盘卷进行预矫； D2.通过冷拉变形为六角形； D3.弯卷或精矫； D4.剪切和收集。
【文档编号】B21C37/04GK104209361SQ201310217606
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2013年6月3日
【发明者】汤飞, 施惠琴 申请人:宝钢特钢有限公司