一种线材及其生产方法与流程

1.本发明属于钢线材生产领域，具体涉及高强冷镦钢技术领域。


背景技术：

2.以scm435、scm440为代表的低合金含cr钢种，由于强度较高，在进行冷成型镦制螺栓前需要进行线材的改制，也叫线材精制。线材精制的目的是改善热轧盘条的冷镦性能，线材组织经过热处理转变为球化组织，同时将线材表面的不圆度减小，俗称归圆。球化组织是最适合冷镦成型的组织。由于scm435材料强度较高，拉拉拔改制的过程中首先需要退火处理，退火可以是软化退火和球化退火。
3.scm435、scm440甚至部分ml40cr也需要经过退火后进行拉拔。并且由于合金含量较高，对冷镦也不利。scm435、scm440一般不能生产较为复杂的零件。
4.另外scm435、scm440低温性能也不能得到保证。
5.对于影响冷镦的元素，一般认为是si、n 元素为主，但是现有的高强度冷镦设计一般都是含有si的合金冷镦钢，如scm435等系列。而n 元素一般厂家也都在控制，但是没有控制到极低的程度，另外n元素可以通过加入ti来固化，但是容易形成夹杂物，所以尽量降低钢中的n元素。
6.各种合金元素对冷镦的作用如下：c：碳加入钢中，主要是形成碳化物，提高钢的强度，对冷镦性能不利。一边高强度钢碳含量均为0.30%以上，但是如果可以控制到0.30%以下，对冷镦性能有利。
7.si：si含量不利于冷镦，提高铁素体的强度，即使在退火后也对冷镦性能不利。
8.mn：主要作用是提高淬透性，但含量高时对冷镦不利。
9.p:对冷镦不利，提高强度，对塑性、低温性能均有不利影响。
10.s：可以和mn结合，含量高时对表面质量不利。
11.cr：可以提供淬透性，增加综合力学性能，对冷镦影响较小。
12.ni：提高低温性能，淬透性，对冷镦影响较小。
13.b:提高淬透性，但碳含量高时作用变小。
14.ti：固定钢中的n元素，又可以和c结合，细化晶粒。
15.申请号cn202110270159.5的专利公布了一种免退火10.9级紧固件用冷镦钢盘条，主要的化学成分c：0.25-0.29%，mn0.95-1.15%，cr：0.40-0.50%，这是一种高mn低cr的设计思路，但是冷镦性能并不是特别理想。申请号cn202010246596.9的专利公布了一种免退火中碳合金冷镦钢的生产方法，是一种高碳高cr的钢种，主要是采用低温轧制以及延迟性缓冷模式。申请号cn202110147300.2的专利公布了一种低强度免退火制造方法，强度较低，也是一种高mn低cr的成分设计。
16.为了简化下游客户的加工工艺，本发明提供一种有利于冷镦的特殊冷镦钢钢种，不仅可以简化下游退火工艺，甚至可以达到免退火直接冷镦目的。


技术实现要素：

17.本发明解决的技术问题是提供一种线材及其生产方法，简化或者免去线材精制过程的退火工艺，降低生产成本。
18.本发明技术方案为：一种线材，其化学成分及其质量百分含量为c：0.20%-0.30%，mn：0.30%-0.60%，cr：1.25%-1.35%， p≤0.015%，s≤0.015%，b：0.001%-0.003%，n≤0.004%，ti：0.02%-0.04%，al：0.01％－0.05%，其余为fe及不可避免的杂质元素。
19.进一步的，线材化学成分还含有ni，质量百分含量为0.01%-0.40%。
20.上述的一种线材的生产方法，线材热轧过程，吐丝后进行集卷，集卷后进入隧道炉进行缓慢冷却，控制冷却速度≤0.5℃/s，出炉温度＜400℃。
21.进一步的，所述隧道炉内通入保护气氛，所述保护气氛为n2。
22.进一步的，所述集卷，集卷温度860
±
20℃。
23.本发明所述隧道炉，形状类似隧道，具有保温功能，能够降低盘条的冷却速度。隧道炉通过调节炉内温度和盘条在炉内的行进速度，调节盘条的冷却速度。
24.本发明隧道炉中通入氮气，能够避免盘条脱碳。
25.本发明线材成分及含量的设计原理：通过控制si、n、mn、c的含量，提高钢的冷镦性能，为了保证有足够的强度，添加cr、ni元素，为了提高淬透性，提高b元素。
26.本发明线材生产方法的设计原理：为了得到低强度的线材，使线材可以直接冷镦或简化退火，线材轧制之后直接进入隧道炉冷却，通过缓慢冷却达到降低热轧线材强度的目的。
27.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明线材能够用于生产10.9级以上强度级别的紧固件产品，并且可以达到简化退火或免退火，根据紧固件产品的复杂程度选择简化退火或者不退火。
具体实施方式
28.线材生产经过高炉-转炉-lf-rh-连铸-开坯-轧制工艺，连铸工序得到如下成分的钢坯：c：0.20%-0.30%，mn：0.30%-0.60%，cr：1.25%-1.35%， p≤0.015%，s≤0.015%，b：0.001%-0.003%，n≤0.004%，ti：0.02%-0.04%，al：0.01％－0.05%，ni:0-0.40%，其余为fe及不可避免的杂质元素。钢坯经过开坯后热轧成线材，线材热轧过程，吐丝后立即进行集卷，集卷温度860
±
20℃，集卷后进入隧道炉进行缓慢冷却，控制冷却速度≤0.5℃/s，出炉温度＜400℃。所述隧道炉内通入保护气氛，所述保护气氛为n2。
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.实施例1－5以下表1为钢坯化学成分及其质量百分含量，表2为热轧过程工艺参数。
31.表1
表2将实施例1－5制得的盘条用于生产紧固件产品，所生产的紧固件类型、强度级别见表3，冷镦制作紧固件之前，线材退火情况见表3，紧固件的力学性能见表3。
32.表3以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。


技术特征：
1.一种线材，其化学成分及其质量百分含量为c：0.20%-0.30%，mn：0.30%-0.60%，cr：1.25%-1.35%， p≤0.015%，s≤0.015%，b：0.001%-0.003%，n≤0.004%，ti：0.02%-0.04%，al：0.01％－0.05%，其余为fe及不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的一种线材，其特征在于，线材化学成分还含有ni，质量百分含量为0.01%-0.40%。3.根据权利要求1或2任一项所述的一种线材的生产方法，其特征在于，线材热轧过程，吐丝后进行集卷，集卷后进入隧道炉进行缓慢冷却，控制冷却速度≤0.5℃/s，出炉温度＜400℃。4.根据权利要求3所述的一种线材的生产方法，其特征在于，所述隧道炉内通入保护气氛，所述保护气氛为n2。5.根据权利要求3所述的一种线材的生产方法，其特征在于，所述集卷，集卷温度860
±
20℃。

技术总结
本发明一种线材，其化学成分及其质量百分含量为C：0.20%-0.30%，Mn：0.30%-0.60%，Cr：1.25%-1.35%，P≤0.015%，S≤0.015%，B：0.001%-0.003%，N≤0.004%，Ti：0.02%-0.04%，Al：0.01％－0.05%，其余为Fe及不可避免的杂质元素。本发明线材能够用于生产10.9级以上强度级别的紧固件产品，并且可以达到简化退火或免退火，根据紧固件产品的复杂程度选择简化退火或者不退火。者不退火。


技术研发人员：王宁涛 田新中 董庆 王利军 李龙 张鹏 李敏锐
受保护的技术使用者：邢台钢铁有限责任公司
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2022/6/28