提高SCM435冷镦钢盘条组织性能均匀性的生产方法与流程

文档序号:34175125发布日期:2023-05-17 03:56阅读:276来源:国知局

本发明涉及高速线材生产,具体为一种吸提高scm435冷镦钢盘条组织性能均匀性的生产方法。


背景技术:

1、以scm435为代表的铬钼钢线材是生产10.9级和12.9级标准件主要原料,由于scm435产品高合金含量(mn:0.60-0.90wt%,cr:0.90-1.20wt%,mo:0.15-0.30wt%),淬火理想临界直径di≥70mm,极易发生马氏体转变,通过相变规律曲线得知,当冷速大于1℃/s时即发生奥氏体向马氏体转变,马氏体组织硬度高、塑性差,无法直接进行变形使用,冷镦使用前需经过1-2次球化处理。

2、目前常规“两球两拉”生产工艺流程为:热轧盘条-球化退火-磷化皂化-粗拉拔-球化退火-磷化皂化-精拉拔-冷镦成形-调质处理。球化退火工序一般需要将盘条加热至700-780℃之间长时间保温,使马氏体中固溶碳元素析出,珠光体中片层状渗碳体溶解球化,得到均匀易变形的球化组织。但球化退火工序为高耗能、高耗时工序,随着国家“双碳”政策的实施和生产厂节能降本的需求,市场对于免退火进行粗拉或者降低粗拉前退火的温度、缩短退火时间的需求日趋强烈。

3、为避免马氏体组织形成,需在马氏体开始形成温度ms点以上长时间保温,这是目前高速线材风冷线装备条件无法实现的。为实现用户对于减免首道次退火的需求,钢企通过热机轧制和缓冷工艺,尽量减少马氏体组织比例含量,形成以珠光体+铁素体为主的组织,从而提高热轧盘条成形性能保证下游用户需求。

4、目前研究思路基本与中国专利cn102716902a公开的一种scm435钢的轧制方法类似,采取优化scm435合金冷镦钢成分设计及tmcp热机轧制工艺控制手段,通过延迟冷却控制盘条0.4℃/s缓慢冷却,生产直径8-12mm规格scm435盘条组织为铁素体+珠光体,抗拉强度660-735mpa,断面收缩率48-64%,横断面1/2半径处硬度hrb为82-95。盘条塑性得到提升,可满足免除首道次退火工序。

5、但实际生产时,盘条轧制吐丝后在风冷线呈散圈搭接分布,中间稀疏位置盘条和搭接密排位置冷速差异较大,无法控制中间位置和边部搭接位置冷速一致,因此不可避免的造成组织和性能差异。如提高辊道运行速度会提升盘条的冷却速度,当冷速控制较快时(≥1℃/s),在中间稀疏位置易形成马氏体组织;如降低辊道运行速度,冷速较慢盘条长时间在高温段保温,搭接点位置在风冷辊道运行时无法完成所有奥氏体分解,下线后冷速加快也易形成马氏体组织,从而造成目前常规工艺生产scm435同圈抗拉强度在700-1050mpa范围波动,且不可避免存在一定量的淬火组织,同圈组织性能差异极大。

6、同时考虑到不同炉次成分正常波动和偏析现象对相变温度和时间的影响,仅仅通过工艺参数的精确控制无法完全消除组织中马氏体。用户在减免首道次退火使用时,因局部位置存在马氏体发生拉拔断裂现象无法避免,尤其在冬季生产盘条产品断裂概率明显增加,对现场操作人员和设备产生安全隐患。即使拉拔过程不发生断裂,在心部形成的淬火组织协同变形能力差,导致心部产生断续分布的孔洞,会降低紧固件产品的服役性能。另外采用同圈抗拉强度和硬度波动大,免除首道次退火后,同圈组织、强度、硬度不均会造成精丝波浪弯曲现象。

7、随着研究不断深入,初始组织对球化退火后组织性能的影响受到研究人员的关注。2017年《第十一届钢铁年会论文集》刊登郑晓伟《不同原始组织状态对scm435球化退火的影响》指出,贝氏体组织比珠光体+铁素体组织易于球化;《河北冶金》2015年第12期刊登田新中《原始组织及退火工艺对scm435盘条退火行为的影响》认为低温轧制工艺得到的多边形铁素体、珠光体、贝氏体及少许马氏体组织不利于获得均匀分布的球状珠光体。这是因为多边形铁素体和珠光体组织较稳定,相对于贝氏体/马氏体亚稳态组织,在球化退火工序更难以发生组织球化,球化退火后硬度偏高3-5hrb。因此,对于仍采用先球化退火常规生产工艺用户来说,盘条不同原始组织差异会造成球化后强度和硬度波动。

8、不难发现,虽然通过钢企和钢丝拉拔企业技术改造和工艺试验优化,对于减免退火应用取得一定效果,但在现有生产设备和工艺条件下,盘条组织性能均匀性的根本问题没有得到改善,造成生产过程的不稳定和不可控,因此如何提高热轧盘条均匀性是实现减免退火拉拔的瓶颈。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提高scm435冷镦钢盘条组织性能均匀性的生产方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:提高scm435冷镦钢盘条组织性能均匀性的生产方法,所述方法依次包括铁水预处理-转炉冶炼-精炼-连铸-坯料修磨-高线加热轧制-吐丝等温处理-下线检测入库的步骤,所述高线加热轧制的方法为:合格连铸坯放入加热炉加热,炉内气氛温度控制1120-1180℃,坯料实际温度1040-1100℃,通过空气和燃气比例调节保证炉内残余氧含量≤1.5%,避免铸坯表面脱碳,加热后坯料经过粗轧、终轧、预精轧、精轧和减定径机组33道次轧制成5.5-14mm规格线材,轧制过程通过调整高速线材水箱冷却水流量和压力,保证轧件整个轧制过程温度均匀稳定在860-900℃的奥氏体区域;所述吐丝等温处理的方法为:轧制变形完成后线材经吐丝机形成散卷平铺状态,整体经辊道浸入低于贝氏体开始相变温度500-560℃的液态盐溶液中,盐溶液底部设置电机驱动辊道,可实现辊道速度调整,从而调节盘条在盐液等温时间,目前可实现等温时间控制范围为50-120s,保证奥氏体完全发生贝氏体相变,成品盘条得到均匀的贝氏体组织。

3、优选的,所述铁水预处理的方法为:铁水进行脱硫预处理,降低s含量至0.005%以下。

4、优选的,所述转炉冶炼的方法为:脱硫铁水与废钢进行转炉降碳操作,保证c、p元素达到目标要求,同时控制出钢温度≥1610℃。

5、优选的,所述精炼的方法为:经转炉冶炼钢水进行lf精炼,采用钙铝酸盐渣系,严格控制吹氩气强度,避免钢水与空气接触,然后进行真空处理,降低o、n气体含量,改善夹杂物控制水平。

6、优选的,所述连铸的生产方法为:精炼后的钢水进行保护浇铸,连铸坯尺寸180mm*240mm,浇铸过程加强过热度和拉速稳定控制,降低元素偏析为后续组织控制提供基础,为防止坯料冷速过快产生裂纹,坯料下线后紧密排放缓冷。

7、优选的,所述坯料修磨的方法为:坯料冷却至室温后,进行抛丸检测或扒皮处理,以保证坯料表面无影响成品表面质量的缺陷。

8、优选的,所述精炼后钢水成品控制目标为:c:0.33-0.38%,si:0.15-0.35%,mn:0.60-0.90%,p、s:≤0.020%,cr:0.90-1.20%,mo:0.15-0.30%,其余为fe和不可避免的微量残余元素和杂质。

9、有益效果:本发明通过加热和控轧过程温度稳定,保证盘条进入盐液前的初始组织状态一致;采用完全浸入恒温盐液的独特冷却方式,解决了传统斯太尔摩线上散卷分布盘条中部、搭接位置冷速不一致的根本问题,实现了冷速均匀可控,同时结合盐槽底部辊道速度调节控制保温时间,使组织完全相变,避免残余奥氏体下线后转变为马氏体组织,从而盘条获得均匀的、有一定变形能力的贝氏体组织。

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