一种简化CrMo冷镦钢精线制造工艺的控轧控冷工艺的制作方法

本发明属于冷镦钢轧制，具体涉及一种简化crmo冷镦钢精线制造工艺的控轧控冷工艺。

背景技术：

1、crmo冷镦钢具有优良的淬透性和淬硬性，经淬火+回火后可获得较高的强度、硬度并保持良好的塑性，被紧固件行业广泛用于制造10.9～12.9级高强度螺栓，常用牌号包括scm435、scm440、35crmo、42crmo等。crmo冷镦钢作为紧固件制造原料时，常用的钢材形态主要为线材和棒材，以线材为原料时加工工艺通常为冷镦成型，以棒材为原料时加工工艺通常为热锻成型。冷镦成型工艺在制造成本、生产效率、产品质量等方面具有明显的优势，也是目前紧固件制造行业的主流工艺。

2、冷镦成型一方面对钢材的塑性和精度要求较高，以保证材料可以随模具的挤压顺利变形；另一方面，要求材料表面具有良好的润滑效果，以减少材料与模具接触过程中的摩擦损耗，提高模具寿命。为满足工艺加工条件，在紧固件冷镦成型前，需要将热轧线材改制为精线，以改善塑性、提高尺寸精度、直线度、增加表面润滑层。精线制造包括酸洗、磷化、皂化、球化退火、拉拔等工序，其中酸洗、磷化、皂化用于在材料表面增加润滑层，拉拔用于提高材料精度和直线度，球化退火用于提高材料塑性。

3、根据球化退火和拉拔次数不同，精线制造工艺通常包括两球两抽、一球两抽、一球一抽等三种。crmo冷镦钢因其化学成分含有较高的cr和mo元素，热轧状态下其金相组织通常含有珠光体、铁素体、贝氏体和马氏体，由于混合组织中马氏体和贝氏体的塑性较差，直接进行拉拔易产生裂纹，引发后续冷镦成型开裂，以及导致紧固件服役时的断裂失效，因此需要在拉拔前先进行球化退火以消除马氏体和贝氏体；另外，由于马氏体和珠光体都是不易球化的组织，且热轧大盘卷塑性较低，直接进行一次球化后其球化级别通常低于5.0级，难以保证冷镦成型加工的要求，且机械性能波动大，导致精线塑性不足，影响冷镦成型。因此需要进行两次球化退火，将材料球化级别提高至6.0级，并提高材料的塑性和机械性能稳定性；同时，为确保精线直线度避免造成螺栓法兰盘不圆问题，减少球化退火后拉拔量过大产生冷作硬化降低材料塑性，通常分两次拉拔以减少第二次拉拔量。

4、现有技术中也有将crmo冷镦钢热轧组织控制为铁素体+珠光体的方案，但由于珠光体仍属于不易球化的组织，采用一球一抽的精线制备工艺，其球化级别通常也低于5.0级，采用小拉拔量(0.3～0.6mm)时精线直线度不足造成螺栓法兰盘不圆问题，采用大拉拔量时产生冷作硬化导致材料塑性降低无法满足冷镦成型，难以达到精线质量要求。

5、综上所述，开发一种合适的控轧控冷工艺，使热轧组织获得贝氏体组织，提高一球一抽工艺生产的crmo冷镦钢精线球化级别、塑性及机械性能稳定性和小拉拔量下精线的直线度，解决冷镦成型后螺栓法兰盘不圆问题，满足下游用户简化crmo冷镦钢精线制造工艺的需求，降低精线制造成本，是目前紧固件制造行业亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明通过改进大盘卷轧钢控轧控冷工艺，解决了一球一抽工艺的精线球化级别和直线度不足造成的冷镦成型后螺栓法兰盘不圆问题，本发明制备的热轧大盘卷获得贝氏体组织，进而提高了crmo冷镦钢采用一球一抽工艺条件下精线的球化级别和直线度，满足了下游用户简化crmo冷镦钢精线制造工艺的需求，降低了精线制造成本。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种简化crmo冷镦钢精线制造工艺的控轧控冷工艺：先制造热轧大盘卷，再进行精线制造。

4、其中，热轧大盘卷的制造：连铸坯加热—粗中轧—预精轧—精轧—热卷取—保温隧道控冷—打捆。精线制造工艺流程为热轧大盘卷—球化退火—酸洗、磷化、皂化—冷拉拔，即一球一抽工艺。

5、控轧控冷制造热轧大盘卷：

6、连铸坯采用蓄热式加热炉加热，连铸坯断面为160mm*160mm，加热炉分为预热一段、预热二段、加热段、均热段；加热温度在900～1200℃，其中预热一段温度900～950℃，预热二段温度1000～1050℃，加热段温度1150～1200℃，均热段温度1000～1050℃。

7、粗中轧和预精轧机组采用平立交替式二辊轧机轧制，将加热后的钢坯轧制成中间轧件；其中粗中轧机架数为14架，预精轧机架数为4架，粗中轧和预精轧机组轧制温度在900～980℃。精轧机组采用5架三辊轧机将中间轧件轧至成品规格，精轧机组轧制温度在800～840℃。

8、轧制结束后的大盘卷(规格为φ30.0～42.0mm)使用热卷取机卷曲收集，卷曲温度在700～730℃，之后立即转运至保温隧道控制冷却。

9、大盘卷进入保温隧道的温度控制在650～680℃，大盘卷采用间隔下线的方式进入保温隧道，即每件大盘卷之间设置一个空步，保温隧道保温罩全部开启，调节保温隧道步进节奏，确保大盘卷在保温隧道的时间为30～40min，冷却速率0.20～0.22℃/s，大盘卷出保温罩温度控制在＜200℃。本发明适用于规格为φ30.0～42.0mm的大盘卷，采用的生产线为装备热卷曲、保温隧道的大盘卷轧钢生产线。控冷结束后的大盘卷转运至打捆机打捆，打捆温度＜100℃，采用钢带打捆机，打捆压力10～15吨。

10、精线制造：

11、精线制造工艺流程为热轧大盘卷—球化退火—酸洗、磷化、皂化—冷拉拔，即一球一抽。采用罩式退火炉进行球化退火，采用电阻加热罩式退火炉进行球化退火，炉内使用rx气体作为保护气，炉内保持0.5～1.0pa微正压；球化退火工艺为：炉温加热至700±5℃保温1h，降温至650±5℃保温6h，降温至500±5℃保温3h，随炉冷却至常温。

12、退火后的大盘卷经酸洗、磷化、皂化处理，之后使用金钢模拉拔机进行拉拔，拉拔量0.3～0.6mm保证精线直线度。

13、化学成分：

14、本发明所述crmo冷镦钢的主要化学成分范围按重量百分数计为c：0.33～0.43％，si：0.15～0.35％，mn：0.60～0.90％，cr：0.90～1.20％，mo:0.15～0.30％，p、s：≤0.025％，ni、cu≤0.20％，其余为铁和不可避免的杂质。

15、本发明通过改进大盘卷轧钢控轧控冷工艺，使热轧大盘卷获得上贝氏体组织、1/4冷顶锻合格，采用一球一抽工艺生产的精线球化等级达到6.0级，精线1/5冷顶锻合格率100％，机械性能稳定(rm：450-500mpa，a≥36％，z≥76％，hrb≤80)，采用小拉拔量(0.3～0.6mm)即可保证精线直线度，解决了冷镦成型后螺栓法兰盘不圆问题，满足了下游用户简化crmo冷镦钢精线制造工艺的需求，降低了精线制造成本。

技术特征：

1.一种简化crmo冷镦钢精线制造工艺的控轧控冷方法，其特征在于：热轧大盘卷轧制工艺流程为连铸坯加热—粗中轧—预精轧—精轧—热卷取—保温隧道控冷—打捆；得到热轧大盘卷采用一球一抽工艺生产crmo冷镦钢精线；

2.根据权利要求1所述简化crmo冷镦钢精线制造工艺的控轧控冷方法，其特征在于：粗中轧和预精轧机组采用平立交替式二辊轧机轧制，将加热后的钢坯轧制成中间轧件；其中粗中轧机架数为14架，预精轧机架数为4架；精轧机组采用5架三辊轧机将中间轧件轧至成品规格。

3.根据权利要求1所述简化crmo冷镦钢精线制造工艺的控轧控冷方法，其特征在于：精线一球一抽的工艺流程为热轧大盘卷球化退火—酸洗、磷化、皂化—冷拉拔；

4.根据权利要求1所述的简化crmo冷镦钢精线制造工艺的控轧控冷方法，其特征在于：crmo冷镦钢的化学成分范围，按重量百分数计为：c：0.33～0.43％，si：0.15～0.35％，mn：0.60～0.90％，cr：0.90～1.20％，mo:0.15～0.30％，p：≤0.025％，s：≤0.025％，ni：≤0.20％，cu：≤0.20％，其余为铁和不可避免的杂质。

5.根据权利要求1-4任一项所述控轧控冷方法制备的crmo冷镦钢精线，其特征在于，采用一球一抽工艺生产的精线球化等级达到6.0级，精线1/5冷顶锻合格率100％，抗拉强度rm：450-500mpa，断后延伸率a≥36％，断面收缩率z≥76％，硬度hrb≤80。

技术总结
本发明属于冷镦钢轧制技术领域，具体涉及一种简化CrMo冷镦钢精线制造工艺的控轧控冷工艺。热轧大盘卷以连铸钢坯经蓄热式加热炉加热，通过装备热卷曲、保温隧道的大盘卷轧钢生产线轧制成热轧大盘卷。精线制造以热轧大盘卷为原料，经退火、酸洗、磷化、皂化、拉拔成精线。本发明通过改进大盘卷轧钢控轧控冷工艺，使热轧大盘卷获得上贝氏体组织和高冷镦塑性(1/4冷顶锻合格)，进而提高了CrMo冷镦钢采用一球一抽工艺条件下精线的球化级别(≥6.0级)、冷镦塑性(1/5冷顶锻合格)和小拉拔量下精线的直线度，降低了精线机械性能波动，解决了冷镦成型后螺栓法兰盘不圆问题，满足了下游用户简化CrMo冷镦钢精线制造工艺的需求。

技术研发人员：李辉成,苏振伟,赵赟,周淼,韩健,高协清
受保护的技术使用者：中天钢铁集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27