專利名稱：中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬金屬線材軋制，尤其涉及中碳合金冷鐓鋼連續(xù)軋制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在使用的金屬緊固件，尤其是M24以下的緊固件，廣泛采用冷鐓鋼盤條冷鐓成型。當(dāng)前常用碳當(dāng)量為0.35％～0.55％的中碳合金冷鐓鋼盤條。這種盤條軋制方法是將鋼坯加熱至1000-1150℃進(jìn)行初軋、中軋和預(yù)精軋，再在950℃以上進(jìn)行精軋，軋后進(jìn)行緩冷。這種軋制工藝是在奧氏體再結(jié)溫度區(qū)進(jìn)行軋制，生產(chǎn)的線材金相組織為鐵素體+珠光體+貝氏體/馬氏體，線材的強(qiáng)度、硬度高，斷面收縮率低，不宜直接冷鐓制作緊固件，因此，制造緊固件時(shí)，必須先進(jìn)行球化退火，使材料軟化，再經(jīng)過酸洗、拉拔改制成冷鐓工藝料，然后喂入多工位冷鐓機(jī)冷鐓成型，并搓絲制成緊固件，隨后再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，才能制作成10.9、12.9級(jí)高強(qiáng)度緊固件。其缺陷是線材的強(qiáng)度、硬度高，斷面收縮率低，球化退火工序復(fù)雜，處理時(shí)間長(zhǎng)，消耗能源多，造成金屬損失，污染環(huán)境，生產(chǎn)成本高；增加了鋼絲表面脫碳機(jī)會(huì)，影響制品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法。采用合理的溫度制度、冷卻制度及減面率，利用熱機(jī)械連續(xù)軋制，使中碳合金冷鐓鋼盤條在線直接獲得軟化，為深加工簡(jiǎn)化球化退火工藝，縮短退火時(shí)間，穩(wěn)定制品質(zhì)量，節(jié)省能源，減少污染。
中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法，包括采用通用的高速線材軋機(jī)，對(duì)加熱的中碳合金冷鐓鋼鋼坯進(jìn)行軋制，特點(diǎn)是鋼坯加熱到950-1180℃進(jìn)1機(jī)架初軋、12機(jī)架中軋及4/8機(jī)架預(yù)精軋；精軋采用4機(jī)架TMCP連續(xù)軋制工藝；即預(yù)精軋后，軋件采用水箱冷卻，溫度降低到700-820℃進(jìn)行精軋，軋件累計(jì)減面率為50-85％，變形速率1/5-1/30s，精軋后軋件水冷至680-780℃出吐絲機(jī)，吐線后散卷以0.01-0.5℃/s的冷卻速度緩冷600-2400秒后，線材自然冷卻至室溫。鋼坯加熱950-1180℃，鋼坯內(nèi)部組織完全奧氏體化，使軋件首先在完全再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行初中軋和預(yù)精軋。隨后軋件通過水箱快速冷卻至720-780℃，在Ar3-Ar1二相區(qū)進(jìn)行大變形量精軋，冷卻過程中先析出的鐵素體產(chǎn)生形變，當(dāng)變形量達(dá)到一定程度時(shí)，過冷的奧氏體發(fā)生形變，此后鐵素體和奧氏體都產(chǎn)生形變，當(dāng)形變量累計(jì)到一定程度時(shí)，鐵素體發(fā)生恢復(fù)，甚至再結(jié)晶。奧氏體在此溫度下不能發(fā)生再結(jié)晶，晶粒被拉長(zhǎng)，變到一定程度時(shí)只能發(fā)生恢復(fù)。這種極度變形的奧氏體晶界及晶粒內(nèi)部形成大量的位錯(cuò)和形變帶，積蓄了巨大的應(yīng)變能，此時(shí)轉(zhuǎn)變的形核率極高。軋后按一定的冷卻速度緩冷，冷卻轉(zhuǎn)變后形成細(xì)的鐵素體和球化或退化的珠光體組織，不含貝氏體或馬氏體，因此材料的強(qiáng)化、硬度明顯下降。強(qiáng)度Rm≤750MPa，硬度HV0.1≤250，斷面收縮率Z≥50％，使中碳合金冷鐓鋼線材在線直接獲得軟化。
本發(fā)明方法采用的中碳合金冷鋼由以下合金元素組成(wt％)0.03-0.38％C、0.18-0.40％Si、0.60-0.80％Mn、0.9-1.2％Cr、0.015-0.30％Mo、S≤0.015％、P≤0.025％，余為Fe。
本發(fā)明方法進(jìn)一步改進(jìn)，精軋溫度控制在720-800℃，范圍累計(jì)減面率50-85％，變形速率1/5-1/20s，精軋后軋件水冷至720-760℃出吐絲機(jī)，吐絲后散卷以0.01-0.3℃/s的冷卻速度緩冷800-2400秒后，線材自然冷卻至室溫。
本發(fā)明方法進(jìn)一步優(yōu)化，精軋溫控制在730-770℃范圍，累計(jì)減面率50-60％，變形速率1/10-1/20s，精軋后軋件水冷至720-760℃出吐絲機(jī)，吐絲后散卷以0.01-0.2℃/s的冷卻速度緩冷1200-2400秒后，線材自然冷卻至室溫。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，采用本發(fā)明的軋制方法生產(chǎn)的中碳合金冷鐓鋼線材在軋制過程中在線直接獲得軟化，其強(qiáng)度、硬度明顯降低，斷面收縮率提高，適于冷作深加工，簡(jiǎn)化球化處理；節(jié)約能源，減少污染，節(jié)省深加工成本；減少球化退火時(shí)間，避免退火工序?qū)е落摻z的表面脫碳，有利于穩(wěn)定制品質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1鋼廠精煉合格鋼水，連鑄成140方坯，化學(xué)成分是C0.35％，Si0.18％，Mn0.68％，P0.015％，S0.006％，Cr1.0％，Mo0.18％；在線材廠鋼坯重新加熱到1150℃，先經(jīng)過初、中及預(yù)精軋機(jī)組軋制，再通過控制水冷，軋件在精軋機(jī)組以765℃精軋成Φ8mm規(guī)格線材，變形減面率為54.5％，變形速率1/20s，精軋后軋件水冷至750℃出吐絲機(jī)，吐絲后散卷以0.2℃/s的冷卻速度緩冷1200秒后，線材自然冷卻至室溫并打捆。中碳合金冷鐓鋼化學(xué)成份列于表1中，工藝參數(shù)列于表2中，材料力學(xué)性能列于表3中。
實(shí)施例2
鋼廠精煉合格鋼水，連鑄成140方坯，化學(xué)成分是C0.34％，Si0.20％，Mn0.65％，P0.011％，S0.005％，Cr0.9％，Mo0.19％；在線材廠鋼坯重新加熱到1100℃，先經(jīng)過初、中及預(yù)精軋機(jī)組軋制，再通過控制水冷，軋件在精軋機(jī)組以750℃精軋成Φ10mm規(guī)格線材，變形減面率為56.6％，變形速率1/20s，精軋后軋件水冷至720℃出吐絲機(jī)，吐絲后散卷以0.25℃/s的冷卻速度緩冷1000秒后，線材自然冷卻至室溫并打捆。中碳合金冷鐓鋼化學(xué)成份列于表1中，工藝參數(shù)列于表2中，材料力學(xué)性能列于表3中。
實(shí)施例3鋼廠精煉合格鋼水，連鑄成140方坯，化學(xué)成分是C0.36％，Si0.19％，Mn0.63％，P0.019％，S0.004％，Cr1.01％，Mo0.19％；在線材廠鋼坯重新加熱到1180℃，先經(jīng)過初、中及預(yù)精軋機(jī)組軋制，再通過控制水冷，軋件在精軋機(jī)組以800℃精軋成Φ12mm規(guī)格線材，變形減面率為58.2％，變形速率1/20s，精軋后軋件水冷至760℃出吐絲機(jī)，吐絲后散卷以0.3℃/s的冷卻速度緩冷900秒后，線材自然冷卻至室溫并打捆。中碳合金冷鐓鋼化學(xué)成份列于表1中，工藝參數(shù)列于表2中，材料力學(xué)性能列于表3中。
表1

表2

表3

權(quán)利要求
1.中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法，包括采用通用的高速線材軋機(jī)對(duì)加熱的中碳合金冷鐓鋼鋼坯進(jìn)行連續(xù)軋制，其特征在于鋼坯加熱至950～1100℃進(jìn)行1機(jī)架初軋、12機(jī)架中軋、4/8機(jī)架預(yù)精軋；精軋采用4機(jī)架TMCP軋制工藝，即預(yù)精軋后，采用水箱冷卻，軋件溫度降低到700-820℃進(jìn)行精軋，軋件累計(jì)減面率為50％-85％，變形速率1/5-1/30s，精軋后軋件水冷至680-780℃出吐絲機(jī)，吐線后散卷以0.01-0.5℃/s的冷卻速度緩冷600-2400秒后，線材自然冷卻至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法，其特征在于中碳合金冷鐓鋼由以下合金元素組成(wt％)0.03-0.38％C、0.18-0.40％Si、0.60-0.80％Mn、0.9-1.2％Cr、0.015-0.30％Mo、S≤0.015％、P≤0.025％，余為Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法，其特征在于精軋溫度控制在720-800℃范圍，累計(jì)減面率50-85％，變形速率1/5-1/20s，精軋后軋件水冷至720-760℃出吐絲機(jī)，吐絲后散卷以0.01-0.3℃/s的冷卻速度緩冷800-2400秒后，線材自然冷卻至室溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法，其特征在于精軋溫控制在730-770℃范圍，累計(jì)減面率50-60％，變形速率1/10-1/20s，精軋后軋件水冷至720-760℃出吐絲機(jī)，吐絲后散卷以0.01-0.2℃/s的冷卻速度緩冷1200-2400秒后，線材自然冷卻至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法，其特征在于本方法生產(chǎn)的線材組織為退化珠光體+鐵素體組織。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法，其特征在于線材抗拉強(qiáng)度Rm≤750Mpa，硬度HV0.1≤250，斷面收縮率Z≥50％。
全文摘要
中碳合金冷鐓鋼在線軟化軋制方法屬金屬線材軋制，尤其涉及中碳合金冷鐓鋼連續(xù)軋制方法。包括高速線材軋機(jī)對(duì)加熱中碳合金冷鐓鋼坯進(jìn)行軋制，特點(diǎn)是鋼坯加熱至950～1180℃進(jìn)行初、中、預(yù)精軋；預(yù)精軋后，軋件采用水箱冷卻，溫度降低到700－820℃進(jìn)行精軋，軋件累計(jì)減面率為50－85％，變形速率1/5－1/30s，精軋后軋件水冷至680－780℃出吐絲機(jī)，吐線后散卷以0.01－0.5℃/s的冷卻速度緩冷600－2400秒后，線材自然冷卻至室溫。采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是中碳合金冷鐓鋼線材在軋制過程中在線直接獲得軟化，強(qiáng)度、硬度明顯降低，斷面收縮率提高，適于冷作深加工，簡(jiǎn)化球化退火處理；節(jié)約能源，減少球化退火時(shí)間；避免退火工序?qū)е碌谋砻婷撎迹欣诜€(wěn)定制品質(zhì)量。
文檔編號(hào)B21B37/00GK101045238SQ200710022170
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者王衛(wèi)東, 胡孝三, 于同仁, 華剛, 孫維, 許健, 宋強(qiáng), 張步海 申請(qǐng)人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司