一种免退火中碳合金冷镦钢的生产方法与流程

本发明属于冶金技术领域，涉及一种免退火中碳合金冷镦钢ml40cr的生产方法。

背景技术：

中碳合金冷镦钢ml40cr用于生产10.9级的紧固件，用途广泛，使用量大。目前紧固件行业使用ml40cr生产10.9级的紧固件时都对原材料进行球化退火处理，球化退火不仅设备投资大、生产周期长、生产成本大、环保压力大，而且当球化退火工艺控制不当时易造成表面脱碳、表面增碳、球化等级低塑性差等问题，导致冷镦成型过程中产生产品开裂的质量缺陷。大量小型的紧固件生产厂家由于资金、场地的限制没有球化退火设备，ml40cr的使用在这些厂受到制约。因此紧固件制造行业迫切希望钢铁生产企业能生产出不需要球化退火处理，能直接拉拔、冷镦成型的ml40cr盘条。

现在使用的ml40cr线材，其热轧洛氏硬度hrb值一般在95左右，原材料的硬度偏高，难以直接进行拉拔、冷镦成型生产。免退火ml40cr材料的关键在于降低原材料的硬度和冷加工过程的加工硬化，通过窄成分控制、利用先进装备进行控轧控冷改善组织的途径可以实现原材料的热轧洛氏硬度hrb＜90，提高尺寸精度可以减少用户拉拔量和降低加工硬化。

随着紧固件行业的迅速发展，免退火中碳冷镦钢ml40cr的前景广阔，市场潜力巨大，对免退火中碳合金冷镦钢生产技术的研究具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种免退火中碳合金冷镦钢ml40cr的生产方法。根据材料化学成分及生产工艺技术对材料硬度、金相组织、尺寸精度等的影响，结合现有设备和工艺技术水平，开发出能进行免退火生产10.9级紧固件的中碳合金冷镦钢ml40cr线材。

发明的技术方案：

一种免退火中碳合金冷镦钢的生产方法，钢的化学组成质量百分比为c=0.38-0.39，si=0.12-0.15，mn=0.62-0.65，cr=0.92-0.95，p≤0.015，s≤0.010，其余为fe和不可避免的杂质；包括以下步骤：

（1）连铸：对结晶器电磁搅拌和末端电磁搅拌进行调整，并调整连铸二冷比水量，防止局部成分偏析导致材上出现异常组织；

（2）精轧：利用减定径机组设备，采用低温轧制，降低终轧温度，进减定径机组温度按800～850℃控制；

（3）精确控制成品尺寸，减少拉拔量降低精线硬度；成品不圆度按c级精度控制，盘条公称直径与盘条最小直径差值不超过0.15mm；成品尺寸与精线规格严格匹配，拉拔量不大于0.5mm；

（4）控制冷却：lcc风冷线，采用延迟缓冷模式，吐丝温度750℃～830℃，lcc风冷线辊道速度0.1m/s，lcc风冷线保温罩开前1～3个，其余全关；lcc风冷线冷却风机全关；盘条集卷后在保温区域停留30min。

用本发明方法得到盘条热轧洛氏硬度＜90hrb，盘条金相组织为f+p的免退火中碳合金冷镦钢钢。

本发明的有益效果：钢材成分采用精确成分控制，减少成分波动对材料硬度的影响；采用减定径机组进行低温轧制，采用先进的lcc风冷线，使用延迟缓冷模式进行控制冷却，使盘条热轧洛氏硬度＜90hrb，盘条金相组织f+p；并精确控制成品尺寸减少拉拔量降低精线硬度，使客户在拉拔后不退火进行冷镦生产。

附图说明

图1为实施例1盘条热轧金相组织图。

图2为实施例2盘条热轧金相组织图。

图3为实施例3盘条热轧金相组织图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明之成分控制、连铸工艺控制、加热温度控制范围、最佳轧制方式等主要内容作进一步说明。

按转炉—精炼—连铸—150方连铸坯检查—加热—盘卷轧制—卷取—控制冷却—精整等工艺流程进行生产。转炉为90吨顶吹转炉，精炼为电弧钢包精炼炉，连铸为150方四机四流高速连铸机，粗中轧和预精轧轧机为短应力线轧机；精轧机为kocks三辊减定径机组；冷却辊道为lcc风冷线。

实施例1：直径8.0mm规格免退火ml40cr的生产方法，包括以下步骤：

（1）钢坯的成分控制：对钢种的成分进行优化设计，钢的化学组成质量百分比为：c：0.387，si：0.138，mn：0.646，cr：0.943，p：0.012，s：0.002。其余为fe和不可避免的杂质。

（2）优化连铸工艺：对结晶器电磁搅拌频率3.0hz，电流340a，末端电磁搅拌频率12hz，电流340a，连铸二冷比水量0.87l/kg。

（3）轧制：开轧温度1040℃，进减定径温度835℃，吐丝温度780℃。

（4）精确控制成品尺寸：实测尺寸7.98mm~8.10mm。该产品精线尺寸为7.6mm，拉拔量约0.5mm。

（5）控制冷却：吐丝温度780℃；lcc风冷线辊道速度0.1m/s；lcc风冷线保温罩开前1～3个，其余全关；lcc风冷线冷却风机全关；盘条集卷后在保温区域停留30分钟。

得到钢的性能：盘条热轧洛氏硬度88.4hrb、89.4hrb、88.3hrb、89.3hrb；盘条金相组织f+p。

实施例2

直径10.0mm规格免退火ml40cr的生产方法，包括以下步骤：

钢坯的成分控制：对钢种的成分进行优化设计，钢的化学组成质量百分比为：c：0.388，si：0.126，mn：0.643，cr：0.929，p：0.013，s：0.007。其余为fe和不可避免的杂质。

（1）优化连铸工艺：对结晶器电磁搅拌频率3.0hz，电流340a，末端电磁搅拌频率12hz，电流340a，连铸二冷比水量0.87l/kg。

（2）轧制：开轧温度1050℃，进减定径温度840℃，吐丝温度790℃。

（3）精确控制成品尺寸：实测尺寸9.99mm~10.10mm。该产品精线尺寸为9.7mm，拉拔量约0.4mm。

（4）控制冷却：吐丝温度790℃；lcc风冷线辊道速度0.1m/s；lcc风冷线保温罩开前1～3个，其余全关；lcc风冷线冷却风机全关；盘条集卷后在保温区域停留30分钟。

得到钢的性能：盘条热轧洛氏硬度87.7hrb、87.3hrb、89.3hrb、88.5hrb；盘条金相组织f+p。

实施例3

直径10.0mm规格免退火ml40cr的生产方法，包括以下步骤：

（1）钢坯的成分控制：对钢种的成分进行优化设计，钢的化学组成质量百分比为：c：0.387，si：0.145，mn：0.647，cr：0.922，p：0.012，s：0.003。其余为fe和不可避免的杂质。

（2）优化连铸工艺：对结晶器电磁搅拌频率3.0hz，电流340a，末端电磁搅拌频率12hz，电流340a，连铸二冷比水量0.87l/kg。

（3）轧制：开轧温度1055℃，进减定径温度855℃，吐丝温度785℃。

（4）精确控制成品尺寸：实测尺寸10.01mm~10.14mm。该产品精线尺寸为9.7mm，拉拔量约0.4mm。

（5）控制冷却：吐丝温度785℃；lcc风冷线辊道速度0.1m/s；lcc风冷线保温罩开前1～3个，其余全关；lcc风冷线冷却风机全关；盘条集卷后在保温区域停留30分钟。

得到钢的性能：盘条热轧洛氏硬度88.2hrb、88.3hrb、87.6hrb、87.6hrb；盘条金相组织f+p。