一种硬度低于200hbw合金钢棒材的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于特殊钢生产技术领域，特别设及一种硬度低于200HBW合金钢棒材的生 产方法。适用于规格范围为Φ 18mm- Φ 35mm的合金钢棒材。
【背景技术】
[0002] 热社合金钢棒材加工的第一道工序为冷剪下料或者拉拔。当钢材热社硬度偏高 时，剪切下料和拉拔都造成一定困难。所W对于冷剪下料，用户要求社材硬度< 229HBW，对 于拉拔则要求硬度<200HBW。国标GB/T3077规定了钢材退火或者高溫回火供应状态的布氏 硬度的上限值在200HBW左右。合金钢的泽透性越好，热社棒材硬度越容易超过国标规定的 硬度值。对于规格范围Φ 18mm-〇35mm的棒材，冷床冷速达到l-2°C/s的冷速，因此热社棒材 硬度更容易超标。因此，为了降低硬度采用退火或者高溫回火。但是退火交货吨钢成本增加 300元左右。由于钢铁行业不景气，为降低生产成本取消退火势在必行。
[0003] 由于棒材生产线条件限制，冷速难W控制，受棒材的规格和气候的影响较大。因此 众多文献提出，通过采用热银后快速下线、冷床增加保溫罩等措施，使该钢缓冷后奥氏体全 部转变为珠光体，避免了产生硬度较高的贝氏体转变，满足用户对钢硬度的要求。一方面， 该方法要求对现有生产设备进行一定程度的改造，如有目前的剪切改为热银，增加冷床保 溫罩等。另一方面，由于小规格冷速快，就算是增加快速下线等措施，当棒材到达缓冷坑时， 溫度也很低，无法达到上述效果。
[0004] 综上所述，目前尚没有一种基于现有棒材生产装备，实现小规格合金钢棒材硬度 低于200HBW的生产方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种硬度低于200HBW合金钢棒材的生产方法，解决了小规 格合金钢棒材热社强度高的问题。适用于规格范围为〇18mm-〇35mm的合金钢棒材。
[0006] -种硬度低于200HBW合金钢棒材的生产方法，具体步骤及参数如下：
[0007] 1)根据钢种的性能要求设计成分，并按照中下限控制钢材的化学成分；
[000引用户对于合金钢棒材有泽透性或者热处理性能的要求。根据神经网络模拟，按照 中下限设计钢材的化学成分，有利降低社材的硬度。
[0009] 2)社钢时，开社溫度控制为950-1050°C ;
[0010] 根据终社溫度的要求，同时避免较大的屯、表溫差，根据社钢时的溫降和穿水情况， 设定合理的开社溫度。终社前穿水越少，屯、表溫差也越小。因此建议开社溫度l〇〇〇°C。
[0011] 3)终社溫度控制为850 °C -1000 °C ;
[0012] 根据大量的试验，我们得出了社材硬度和终社溫度、社后穿水W及冷床冷速的关 系，如图1所示。从图中可W看出，在社后不穿水的情况下，社材的硬度随着终社溫度的升高 而升高，随着冷速的升高而升高;在社后穿水的情况下，终社溫度对硬度的影响不大，冷速 增大，硬度增加，但增加幅度小于不穿水的情况。因此要实现社材硬度小于200HBW，单独控 制终社溫度不能奏效。而且将终社溫度降低850°CW下，必然大幅度提高社材的变形抗力， 对精社机的功率要求较高。因此我们提出，对终社溫度控制在850°C-100(rC。
[0013] 4)穿水后钢材表面溫度控制为700°c-80(rc ;
[0014] 对于〇18mm-〇35mm合金钢棒材，终社社速范围为6m/s-16m/s。当终社溫度控制在 850°c-100(rc时，社制升溫比较明显，溫度越低社制溫升越大。社制溫升和社制变形能的综 合作用导致社材的奥氏体晶粒迅速长大，不利于硬度的降低。因此必须采用社后穿水来抑 制晶粒长大。将穿水后的钢材表面溫度控制在小于800°C有利于抑制晶粒长大。当进一步降 低穿水后钢材溫度时，必须考虑两个问题：贝氏体相变区和穿水的不均匀性。贝氏体相变发 生在550°CW下。但当穿水不均匀时，可能导致局部到达贝氏体相变区。根据大量的试验，我 们建议穿水下限为700°C。因此穿水后钢材表面溫度控制范围为700°C-85(rC。
[0015] 5)快速下冷床和快速进入保溫坑，入坑溫度为200°C-30(rC;合理控制社制节奏， 快速下冷床，快速进入保溫坑缓冷，入坑溫度大于200°C，消除应力。
[0016] 本发明的优点在于:将热社材硬度降低到200HBWW下，有利于下游用户的使用;基 于现有棒材生产装备，不需要对现有设备改造。
【附图说明】
[0017] 图巧社材硬度与终社溫度、7令床冷速W及社后穿水的关系图。
【具体实施方式】 [001引实施例1
[0019] 该方法在首钢通钢开发20CrMnTiH齿轮钢中得到了应用，具体步骤为：
[0020] 1)根据用户对泽透性的要求，将20CrMnTiH齿轮钢的主要化学成分C、Mn、Cr设定为 0.19%、1.00% 和 1.06%;
[0021] 2)如表1所示，将开社溫度控制在1010°C和1000°C。
[0022] 3)将终社溫度控制在850°(：-1000°(：。1号和5号试验钢没有开启第二段水冷段，其 终社溫度高分别为990°C和1000°C。其他试验钢的第二段水冷开启，终社溫度控制范围为 85(TC-95(rC。
[0023] 4)4号和7号试验钢开启了第Ξ段水冷段，将穿水后社材表面溫度分别控制为795 °C和750°C。其他试验钢第Ξ段水冷段没有开启。
[0024] 5)快速通过冷床和快速入坑。冷床冷速和规格有关，规格越小冷速越快。入坑溫度 为 20(TC-30(rC。
[0025] 不同社钢工艺条件下，社材硬度如表1所示。从图中可W看出1、5号试验钢的社材 硬度最高。2、3、6号试验钢降低了终社溫度，因此社材硬度降低，但是其硬度基本在220HBW- 230邮￥。只有4、7号钢通过社后穿水到795°(：和750°(：，成功将社材硬度降至180邮胖和 18 甜 BW。
[00%] 表1齿轮钢20CrMnTiH的社制工艺和社材硬度的关系。
[0027]
[0028] ~实施例2 ' '
' ' '
[0029] 该方法在首钢通钢开发拉拔用20CrMo钢中得到了应用，具体步骤为：
[0030] 1)根据用户对力学性能的要求，将20化Mo钢的主要化学成分C、Mn、Cr和Mo设定为 0.20%'0.50%'0.85%和0.15%;
[0031] 2)如表1所示，将开社溫度控制在ΙΟΟΟΓ。
[0032] 3)将终社溫度控制在930°C和950°C。试验钢都开启第二段水冷段，其终社溫度高 分别为930°C和950°C。
[0033] 4)2号和4号试验钢开启了第Ξ段水冷段，将穿水后社材表面溫度分别控制为800 °C和780°C。其他试验钢第Ξ段水冷段没有开启。
[0034] 5)快速通过冷床和快速入坑。冷床冷速和规格有关，规格越小冷速越快。入坑溫度 为 20(TC-30(rC。
[0035] 社钢工艺和社材硬度的对应关系如表1所示。从图中可W看出1、3号试验钢的社材 硬度较高，分别为240HBW和230HBWd2、4号试验钢通过社后穿水到800°C和780°C，成功将社 材硬度降至164HBW和180HBW。用户反馈表明，该钢材拉拔性能良好。
[0036] 表220CrMo钢的社制工艺和社材硬度的关系。
[0037]
【主权项】
1. 一种硬度低于200HBW合金钢棒材的生产方法，其特征在于，具体步骤及参数如下： 1) 根据钢种的性能要求设计成分，并按照中下限控制钢材的化学成分； 2) 乳钢时，开乳温度控制为950-1050°C ; 3) 终乳温度控制为850°C-1000°C ; 4) 穿水后钢材表面温度控制为700°C-800°C ; 5) 快速下冷床和快速进入保温坑，入坑温度为200 °C-300 °C。
【专利摘要】一种硬度低于200HBW合金钢棒材的生产方法，属于特殊钢生产技术领域。根据钢种的性能要求设计成分，并按照中下限控制钢材的化学成分；轧钢时，开轧温度控制为950-1050℃；终轧温度控制为850℃-1000℃；穿水后钢材表面温度控制为700℃-800℃；快速下冷床和快速进入保温坑，入坑温度为200℃-300℃。优点在于：有利于下游用户的使用；基于现有棒材生产装备，不需要对现有设备改造。
【IPC分类】C21D8/06
【公开号】CN105671281
【申请号】CN201610180418
【发明人】柳洋波, 佟倩, 孙齐松, 陈京生, 丁宁, 马跃, 刘珂, 吕迺冰
【申请人】首钢总公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月25日