专利名称：中碳合金冷镦钢在线软化轧制方法
技术领域：
本发明属金属线材轧制，尤其涉及中碳合金冷镦钢连续轧制方法。
背景技术：
现在使用的金属紧固件，尤其是M24以下的紧固件，广泛采用冷镦钢盘条冷镦成型。当前常用碳当量为0.35％～0.55％的中碳合金冷镦钢盘条。这种盘条轧制方法是将钢坯加热至1000-1150℃进行初轧、中轧和预精轧，再在950℃以上进行精轧，轧后进行缓冷。这种轧制工艺是在奥氏体再结温度区进行轧制，生产的线材金相组织为铁素体+珠光体+贝氏体/马氏体，线材的强度、硬度高，断面收缩率低，不宜直接冷镦制作紧固件，因此，制造紧固件时，必须先进行球化退火，使材料软化，再经过酸洗、拉拔改制成冷镦工艺料，然后喂入多工位冷镦机冷镦成型，并搓丝制成紧固件，随后再进行调质处理，才能制作成10.9、12.9级高强度紧固件。其缺陷是线材的强度、硬度高，断面收缩率低，球化退火工序复杂，处理时间长，消耗能源多，造成金属损失，污染环境，生产成本高；增加了钢丝表面脱碳机会，影响制品质量的稳定性。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种中碳合金冷镦钢在线软化轧制方法。采用合理的温度制度、冷却制度及减面率，利用热机械连续轧制，使中碳合金冷镦钢盘条在线直接获得软化，为深加工简化球化退火工艺，缩短退火时间，稳定制品质量，节省能源，减少污染。
中碳合金冷镦钢在线软化轧制方法，包括采用通用的高速线材轧机，对加热的中碳合金冷镦钢钢坯进行轧制，特点是钢坯加热到950-1180℃进1机架初轧、12机架中轧及4/8机架预精轧；精轧采用4机架TMCP连续轧制工艺；即预精轧后，轧件采用水箱冷却，温度降低到700-820℃进行精轧，轧件累计减面率为50-85％，变形速率1/5-1/30s，精轧后轧件水冷至680-780℃出吐丝机，吐线后散卷以0.01-0.5℃/s的冷却速度缓冷600-2400秒后，线材自然冷却至室温。钢坯加热950-1180℃，钢坯内部组织完全奥氏体化，使轧件首先在完全再结晶区进行初中轧和预精轧。随后轧件通过水箱快速冷却至720-780℃，在Ar3-Ar1二相区进行大变形量精轧，冷却过程中先析出的铁素体产生形变，当变形量达到一定程度时，过冷的奥氏体发生形变，此后铁素体和奥氏体都产生形变，当形变量累计到一定程度时，铁素体发生恢复，甚至再结晶。奥氏体在此温度下不能发生再结晶，晶粒被拉长，变到一定程度时只能发生恢复。这种极度变形的奥氏体晶界及晶粒内部形成大量的位错和形变带，积蓄了巨大的应变能，此时转变的形核率极高。轧后按一定的冷却速度缓冷，冷却转变后形成细的铁素体和球化或退化的珠光体组织，不含贝氏体或马氏体，因此材料的强化、硬度明显下降。强度Rm≤750MPa，硬度HV0.1≤250，断面收缩率Z≥50％，使中碳合金冷镦钢线材在线直接获得软化。
本发明方法采用的中碳合金冷钢由以下合金元素组成(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％，余为Fe。
本发明方法进一步改进，精轧温度控制在720-800℃，范围累计减面率50-85％，变形速率1/5-1/20s，精轧后轧件水冷至720-760℃出吐丝机，吐丝后散卷以0.01-0.3℃/s的冷却速度缓冷800-2400秒后，线材自然冷却至室温。
本发明方法进一步优化，精轧温控制在730-770℃范围，累计减面率50-60％，变形速率1/10-1/20s，精轧后轧件水冷至720-760℃出吐丝机，吐丝后散卷以0.01-0.2℃/s的冷却速度缓冷1200-2400秒后，线材自然冷却至室温。
与现有技术相比，本发明的优点是，采用本发明的轧制方法生产的中碳合金冷镦钢线材在轧制过程中在线直接获得软化，其强度、硬度明显降低，断面收缩率提高，适于冷作深加工，简化球化处理；节约能源，减少污染，节省深加工成本；减少球化退火时间，避免退火工序导致钢丝的表面脱碳，有利于稳定制品质量。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1钢厂精炼合格钢水，连铸成140方坯，化学成分是C0.35％，Si0.18％，Mn0.68％，P0.015％，S0.006％，Cr1.0％，Mo0.18％；在线材厂钢坯重新加热到1150℃，先经过初、中及预精轧机组轧制，再通过控制水冷，轧件在精轧机组以765℃精轧成Φ8mm规格线材，变形减面率为54.5％，变形速率1/20s，精轧后轧件水冷至750℃出吐丝机，吐丝后散卷以0.2℃/s的冷却速度缓冷1200秒后，线材自然冷却至室温并打捆。中碳合金冷镦钢化学成份列于表1中，工艺参数列于表2中，材料力学性能列于表3中。
实施例2
钢厂精炼合格钢水，连铸成140方坯，化学成分是C0.34％，Si0.20％，Mn0.65％，P0.011％，S0.005％，Cr0.9％，Mo0.19％；在线材厂钢坯重新加热到1100℃，先经过初、中及预精轧机组轧制，再通过控制水冷，轧件在精轧机组以750℃精轧成Φ10mm规格线材，变形减面率为56.6％，变形速率1/20s，精轧后轧件水冷至720℃出吐丝机，吐丝后散卷以0.25℃/s的冷却速度缓冷1000秒后，线材自然冷却至室温并打捆。中碳合金冷镦钢化学成份列于表1中，工艺参数列于表2中，材料力学性能列于表3中。
实施例3钢厂精炼合格钢水，连铸成140方坯，化学成分是C0.36％，Si0.19％，Mn0.63％，P0.019％，S0.004％，Cr1.01％，Mo0.19％；在线材厂钢坯重新加热到1180℃，先经过初、中及预精轧机组轧制，再通过控制水冷，轧件在精轧机组以800℃精轧成Φ12mm规格线材，变形减面率为58.2％，变形速率1/20s，精轧后轧件水冷至760℃出吐丝机，吐丝后散卷以0.3℃/s的冷却速度缓冷900秒后，线材自然冷却至室温并打捆。中碳合金冷镦钢化学成份列于表1中，工艺参数列于表2中，材料力学性能列于表3中。
表1
表2
表3
权利要求
1.中碳合金冷镦钢在线软化轧制方法，包括采用通用的高速线材轧机对加热的中碳合金冷镦钢钢坯进行连续轧制，其特征在于钢坯加热至950～1100℃进行1机架初轧、12机架中轧、4/8机架预精轧；精轧采用4机架TMCP轧制工艺，即预精轧后，采用水箱冷却，轧件温度降低到700-820℃进行精轧，轧件累计减面率为50％-85％，变形速率1/5-1/30s，精轧后轧件水冷至680-780℃出吐丝机，吐线后散卷以0.01-0.5℃/s的冷却速度缓冷600-2400秒后，线材自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的中碳合金冷镦钢在线软化轧制方法，其特征在于中碳合金冷镦钢由以下合金元素组成(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％，余为Fe。
3.根据权利要求1所述的中碳合金冷镦钢在线软化轧制方法，其特征在于精轧温度控制在720-800℃范围，累计减面率50-85％，变形速率1/5-1/20s，精轧后轧件水冷至720-760℃出吐丝机，吐丝后散卷以0.01-0.3℃/s的冷却速度缓冷800-2400秒后，线材自然冷却至室温。
4.根据权利要求1所述的中碳合金冷镦钢在线软化轧制方法，其特征在于精轧温控制在730-770℃范围，累计减面率50-60％，变形速率1/10-1/20s，精轧后轧件水冷至720-760℃出吐丝机，吐丝后散卷以0.01-0.2℃/s的冷却速度缓冷1200-2400秒后，线材自然冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的中碳合金冷镦钢在线软化轧制方法，其特征在于本方法生产的线材组织为退化珠光体+铁素体组织。
6.根据权利要求4所述的中碳合金冷镦钢在线软化轧制方法，其特征在于线材抗拉强度Rm≤750Mpa，硬度HV0.1≤250，断面收缩率Z≥50％。
全文摘要
中碳合金冷镦钢在线软化轧制方法属金属线材轧制，尤其涉及中碳合金冷镦钢连续轧制方法。包括高速线材轧机对加热中碳合金冷镦钢坯进行轧制，特点是钢坯加热至950～1180℃进行初、中、预精轧；预精轧后，轧件采用水箱冷却，温度降低到700－820℃进行精轧，轧件累计减面率为50－85％，变形速率1/5－1/30s，精轧后轧件水冷至680－780℃出吐丝机，吐线后散卷以0.01－0.5℃/s的冷却速度缓冷600－2400秒后，线材自然冷却至室温。采用本发明的优点是中碳合金冷镦钢线材在轧制过程中在线直接获得软化，强度、硬度明显降低，断面收缩率提高，适于冷作深加工，简化球化退火处理；节约能源，减少球化退火时间；避免退火工序导致的表面脱碳，有利于稳定制品质量。
文档编号B21B37/00GK101045238SQ200710022170
公开日2007年10月3日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年4月30日
发明者王卫东, 胡孝三, 于同仁, 华刚, 孙维, 许健, 宋强, 张步海 申请人:马鞍山钢铁股份有限公司