本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种利用含钒铁水生产冷镦用钢的方法。
背景技术：
冷镦钢通常用来冷镦成型制造各种机械标准件及紧固件，产品主要包括螺钉，销钉，螺母等。其加工过程中包含拉拔、淬火、退火、冷镦、渗碳等多道工序，各工序均有着严格的行业标准，因此，加工前的母材产品需要有合格的力学性能及良好的内部组织结构。本发明采用含钒铁水转炉提钒，提钒后的半钢进行转炉冶炼，控制转炉冶炼终点的v含量在0.010-0.015%，通过充分发挥v与c、n的析出强化作用来降低化学成份中c、mn含量和游离n含量，降低了碳当量和时效现象，获得了优良的冷镦钢拉拔性能及冷镦性能，同时降低了合金成本；同时转炉冶炼终点的v含量显著高于常规双联工艺余钒含量（≤0.007%，平均0.003%），缩短了炼钢周期，降低了钢铁料烧损，节约了炼钢成本；此外，将本该转化为转炉渣的无用钒直接变为冷镦用钢的一种有益合金元素，提高了钒利用效率。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种利用含钒铁水生产冷镦用钢的方法，本发明采用含钒铁水转炉提钒，提钒后的半钢进行转炉冶炼，控制转炉冶炼终点的v含量，降低了碳当量和时效现象，获得了优良的冷镦钢拉拔性能及冷镦性能。
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用含钒铁水生产冷镦用钢的方法，所述冷镦用钢化学成分及质量百分含量为：c：0.16-0.20%，si≤0.05%，mn：0.60-0.85%，v：0.010-0.015%，als：0.025-0.045%，p≤0.025%，s≤0.015%，其余为fe和不可避免的杂质。
本发明所述生产方法包括转炉冶炼、精炼、连铸、轧制工序。
本发明所述转炉冶炼工序，含钒铁水转炉提钒，提钒后对半钢进行冶炼，过程中加低碳锰铁合金化，严禁后吹，避免钢中v大幅下降及钢液增氮，控制终点c：0.06-0.12%，p≤0.020%，s≤0.015%，v：0.010-0.015%。
本发明所述转炉冶炼工序，出钢过程全程吹氩并加台铝1.5-2.5kg/吨钢进行深脱氧，起吊温度1620-1650℃。
本发明所述精炼工序，进行白渣操作，一次加热保证白渣，并保持白渣在10-15min。
本发明所述精炼工序，加入石灰600-800kg/吨钢，改质剂200-300kg/吨钢，铝粉60-80kg/吨钢，电石60-80kg/吨钢，保证埋弧效果，避免精炼过程升温吸氮。
本发明所述精炼工序，喂5-7m/吨钢钙铁线进行钙处理，氩气软吹15-20min。
本发明所述连铸工序，连铸大中包全程保护，结晶器电磁搅拌，过热度20-30℃，拉速1.6-1.8m/min，比水量0.7-0.8l/g。
本发明所述轧制工序，钢坯按ф6.5mm规格盘圆进行轧制，钢坯出炉温度1030±30℃，高压水除鳞投用，确保钢坯表面目测干净无铁皮。
本发明所述轧制工序，开轧温度1010±30℃，精轧入口温度930±20℃，吐丝出口温度900±20℃；辊道首段速度0.18m/s，全部在集卷筒内集卷，保证集卷质量。
本发明所述冷镦用钢化学成分设计思路如下：
c：c对钢的抗拉强度及冷镦加工性能有较大影响。c含量增加，钢的硬度和强度也随之提高，同时会降低钢的塑性和韧性，在冷镦钢加工时，会加大冷镦钢的加工硬化程度，对拉拔及冷镦产生不利影响。本发明所设计的c含量控制范围为0.16-0.20%，在冶炼时，成份偏下限进行控制。
si：si能够使钢的抗拉强度增强，降低钢的冷塑性及变型性能。同时，si在冶炼过程中，会形成非金属夹杂物，对冷镦钢后续的热处理产生不利影响。因此，应尽可能的降低si含量。本发明所设计的si含量优选控制为si≤0.05%。
mn：mn可以作为钢中的脱氧剂加入。mn与钢中的s反应生成mns，可有效改善钢的易切削性能。对于冷镦钢而言，mn可增强其抗拉强度和屈服强度，但会一定程度的降低钢的冷塑变型能力，且有增加晶粒粗化及回火脆性的不利倾向。本发明所设计的mn含量优选控制为0.60-0.85%，在冶炼时，成份偏中下限进行控制。
v：v在钢中与c、n结合，可以减少c、mn含量降低碳当量，通过固溶强化和沉淀强化作用，细化晶粒，能够提高钢的强度和韧性，并能改善钢的淬透性，增加钢的回火稳定性，同时与n结合降低n的时效现象，对冷镦钢的后序加工产生有利影响。
als：al可以在一定程度上细化钢的组织晶粒度及降低钢的脆裂敏感度。由于在冶炼过程中，al作为常用的脱氧剂，脱氧能力强，部份al会与钢中的氧反应生成al2o3，部份单质al溶于钢中形成als。因此，为了保证钢水的纯净度及连铸可浇性，要求精炼出站钢水中als/al>0.9，本发明中als含量控制在0.025-0.045%。
p、s：p、s一般情况下被认为是钢中有害元素，对钢水的洁净度产生不利影响，降低钢的塑性和韧性，而且p、s含量的增加会影响增加回火脆性及冷脆敏感性。因此，应尽可能降低p、s含量，通过优化，p、s控制范围为：p≤0.025%，s≤0.015%。
本发明所述冷镦用钢检测方法参考jisg3507-1。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明采用含钒铁水转炉提钒，提钒后的半钢进行转炉冶炼，控制转炉冶炼终点的v含量在0.010-0.015%，通过充分发挥v与c、n的析出强化作用来降低化学成份中c、mn含量和游离n含量，降低了碳当量和时效现象，获得了优良的冷镦钢拉拔性能及冷镦性能，同时降低了合金成本；本发明利用v元素析出强化的特性，改善冷镦钢内部组织，提高冷镦加工过程中的各项性能。2、转炉冶炼终点的v含量显著高于常规双联工艺余钒含量（≤0.007%，平均0.003%），缩短了炼钢周期，降低了钢铁料烧损，节约了炼钢成本；3、本发明将本该转化为转炉渣的无用钒直接变为冷镦用钢的一种有益合金元素，提高了钒利用效率，同时缩短了炼钢周期，降低了钢铁料烧损。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明生产的冷镦用钢，生产方法包括如下步骤：
1.转炉冶炼工序：含钒铁水转炉提钒，提钒后对半钢进行冶炼，过程加低碳锰铁合金化，严禁后吹，避免钢中v大幅下降及钢液增氮，控制终点c：0.06-0.12%，p≤0.020%，s≤0.015%，v：0.010-0.015%，出钢过程全程吹氩并加台铝1.5-2.5kg/吨钢进行深脱氧，起吊温度1620-1650℃。
2.精炼工序：精炼进行白渣操作，一次加热保证白渣，并保持白渣在10-15min，加入石灰600-800kg/吨钢，改质剂200-300kg/吨钢，铝粉60-80kg/吨钢，电石60-80kg/吨钢，保证埋弧效果，避免精炼过程升温吸氮，喂5-7m/吨钢钙铁线进行钙处理，氩气软吹15-20min。
3.连铸工序：大中包全程保护，结晶器电磁搅拌，过热度20-30℃，拉速1.6-1.8m/min，比水量0.7-0.8l/g。
4.轧制工序：钢坯按ф6.5mm规格盘圆进行轧制，钢坯出炉温度1030±30℃，高压水除鳞投用，确保钢坯表面目测干净无铁皮。开轧温度1010±30℃，精轧入口温度930±20℃，吐丝出口温度900±20℃；辊道首段速度0.18m/s，全部在集卷筒内集卷，保证集卷质量。
实施例1
本实施例生产的冷镦用钢，生产方法包括如下步骤：
1.转炉冶炼工序：含钒铁水转炉提钒，提钒后对半钢进行冶炼，过程加低碳锰铁合金化，严禁后吹，避免钢中v大幅下降及钢液增氮，控制终点c：0.065%，p：0.018%，s：0.014%，v：0.011%，出钢过程全程吹氩并加台铝1.5kg/吨钢进行深脱氧，起吊温度1630℃。
2.精炼工序：精炼进行白渣操作，一次加热保证白渣，并保持白渣在12min，加入石灰650kg/吨钢，改质剂220kg/吨钢，铝粉65kg/吨钢，电石65kg/吨钢，保证埋弧效果，避免精炼过程升温吸氮，喂5m/吨钢钙铁线进行钙处理，氩气软吹15min。
3.连铸工序：大中包全程保护，结晶器电磁搅拌，过热度22℃，拉速1.65m/min，比水量0.75l/g。
4.轧制工序：钢坯按ф6.5mm规格盘圆进行轧制，钢坯出炉温度1000℃，高压水除鳞投用，确保钢坯表面目测干净无铁皮。开轧温度980℃，精轧入口温度910℃，吐丝出口温度880℃；辊道首段速度0.18m/s，全部在集卷筒内集卷，保证集卷质量。
本冷镦用钢化学成分及质量百分含量见表1，检测结果见表2。
实施例2
本实施例生产的冷镦用钢，生产方法包括如下步骤：
1.转炉冶炼工序：含钒铁水转炉提钒，提钒后对半钢进行冶炼，过程加低碳锰铁合金化，严禁后吹，避免钢中v大幅下降及钢液增氮，控制终点c：0.072%，p：0.016%，s：0.013%，v：0.012%，出钢过程全程吹氩并加台铝深脱氧1.6kg/吨钢进行，起吊温度1635℃。
2.精炼工序：精炼进行白渣操作，一次加热保证白渣，并保持白渣在14min，加入石灰660kg/吨钢，改质剂235kg/吨钢，铝粉72kg/吨钢，电石70kg/吨钢，保证埋弧效果，避免精炼过程升温吸氮，喂5.2m/吨钢钙铁线进行钙处理，氩气软吹17min。
3.连铸工序：大中包全程保护，结晶器电磁搅拌，过热度25℃，拉速1.72m/min，比水量0.78l/g。
4.轧制工序：钢坯按ф6.5mm规格盘圆进行轧制，钢坯出炉温度1020℃，高压水除鳞投用，确保钢坯表面目测干净无铁皮。开轧温度990℃，精轧入口温度920℃，吐丝出口温度890℃；辊道首段速度0.18m/s，全部在集卷筒内集卷，保证集卷质量。
本冷镦用钢化学成分及质量百分含量见表1，检测结果见表2。
实施例3
本实施例生产的冷镦用钢，生产方法包括如下步骤：
1.转炉冶炼工序：含钒铁水转炉提钒，提钒后对半钢进行冶炼，过程加低碳锰铁合金化，严禁后吹，避免钢中v大幅下降及钢液增氮，控制终点c：0.083%，p：0.017%，s：0.013%，v：0.014%，出钢过程全程吹氩并加台铝1.9kg/吨钢进行深脱氧，起吊温度1650℃。
2.精炼工序：精炼进行白渣操作，一次加热保证白渣，并保持白渣在10min，加入石灰680kg/吨钢，改质剂242kg/吨钢，铝粉78kg/吨钢，电石75kg/吨钢，保证埋弧效果，避免精炼过程升温吸氮，喂5.5m/吨钢钙铁线进行钙处理，氩气软吹18min。
3.连铸工序：大中包全程保护，结晶器电磁搅拌，过热度25℃，拉速1.75m/min，比水量0.75l/g。
4.轧制工序：钢坯按ф6.5mm规格盘圆进行轧制，钢坯出炉温度1040℃，高压水除鳞投用，确保钢坯表面目测干净无铁皮。开轧温度1020℃，精轧入口温度930℃，吐丝出口温度910℃；辊道首段速度0.18m/s，全部在集卷筒内集卷，保证集卷质量。
本冷镦用钢化学成分及质量百分含量见表1，检测结果见表2。
实施例4
本实施例生产的冷镦用钢，生产方法包括如下步骤：
1.转炉冶炼工序：含钒铁水转炉提钒，提钒后对半钢进行冶炼，过程加低碳锰铁合金化，严禁后吹，避免钢中v大幅下降及钢液增氮，控制终点c：0.088%，p：0.018%，s：0.015%，v：0.015%，出钢过程全程吹氩并加台铝2.2kg/吨钢进行深脱氧，起吊温度1620℃。
2.精炼工序：精炼进行白渣操作，一次加热保证白渣，并保持白渣在13min，加入石灰660kg/吨钢，改质剂265kg/吨钢，铝粉80kg/吨钢，电石78kg/吨钢，保证埋弧效果，避免精炼过程升温吸氮，喂5.8m/吨钢m钙铁线进行钙处理，氩气软吹20min。
3.连铸工序：大中包全程保护，结晶器电磁搅拌，过热度30℃，拉速1.78m/min，比水量0.80l/g。
4.轧制工序：钢坯按ф6.5mm规格盘圆进行轧制，钢坯出炉温度1060℃，高压水除鳞投用，确保钢坯表面目测干净无铁皮。开轧温度1040℃，精轧入口温度950℃，吐丝出口温度920℃；辊道首段速度0.18m/s，全部在集卷筒内集卷，保证集卷质量。
本冷镦用钢化学成分及质量百分含量见表1，检测结果见表2。
实施例5
本实施例生产的冷镦用钢，生产方法包括如下步骤：
1.转炉冶炼工序：含钒铁水转炉提钒，提钒后对半钢进行冶炼，过程加低碳锰铁合金化，严禁后吹，避免钢中v大幅下降及钢液增氮，控制终点c：0.12%，p：0.013%，s：0.012%，v：0.013%，出钢过程全程吹氩并加台铝2.5kg/吨钢进行深脱氧，起吊温度1645℃。
2.精炼工序：精炼进行白渣操作，一次加热保证白渣，并保持白渣在12min，加入石灰600kg/吨钢，改质剂300kg/吨钢，铝粉60kg/吨钢，电石60kg/吨钢，保证埋弧效果，避免精炼过程升温吸氮，喂6.5m/吨钢钙铁线进行钙处理，氩气软吹16min。
3.连铸工序：大中包全程保护，结晶器电磁搅拌，过热度20℃，拉速1.6m/min，比水量0.70l/g。
4.轧制工序：钢坯按ф6.5mm规格盘圆进行轧制，钢坯出炉温度1010℃，高压水除鳞投用，确保钢坯表面目测干净无铁皮。开轧温度990℃，精轧入口温度935℃，吐丝出口温度900℃；辊道首段速度0.18m/s，全部在集卷筒内集卷，保证集卷质量。
本冷镦用钢化学成分及质量百分含量见表1，检测结果见表2。
实施例6
本实施例生产的冷镦用钢，生产方法包括如下步骤：
1.转炉冶炼工序：转炉含钒铁水冶炼，过程加低碳锰铁合金化，严禁后吹，避免钢中v大幅下降及钢液增氮，控制终点c：0.06%，p：0.020%，s：0.013%，v：0.010%，出钢过程全程吹氩并加台铝2.3kg/吨钢进行深脱氧，起吊温度1640℃。
2.精炼工序：精炼进行白渣操作，一次加热保证白渣，并保持白渣在15min，加入石灰800kg/吨钢，改质剂200kg/吨钢，铝粉65kg/吨钢，电石80kg/吨钢，保证埋弧效果，避免精炼过程升温吸氮，喂7m/吨钢钙铁线进行钙处理，氩气软吹16min。
3.连铸工序：大中包全程保护，结晶器电磁搅拌，过热度20℃，拉速1.8m/min，比水量0.72l/g。
4.轧制工序：钢坯按ф6.5mm规格盘圆进行轧制，钢坯出炉温度1050℃，高压水除鳞投用，确保钢坯表面目测干净无铁皮。开轧温度1020℃，精轧入口温度940℃，吐丝出口温度910℃；辊道首段速度0.18m/s，全部在集卷筒内集卷，保证集卷质量。
本冷镦用钢化学成分及质量百分含量见表1，检测结果见表2。
表1实施例1-6冷镦用钢化学成分及质量百分含量（%）
表2实施例1-6冷镦用钢性能检测结果
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。