[发明专利]一种高强度紧固件用线材钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及紧固件用线材钢及生产方法，具体属于制作8.8～10.9级紧固件用线材钢及其生产方法。

背景技术

近年来，随着我国机械制造业和汽车工业的快速发展，对高强度紧固件的需求快速增长。据报道，2008年仅汽车用紧固件中、高档合金冷镦钢的产量超过120万吨以上。市场需求旺盛。本项工作是用于生产8.8～10.9级紧固件产品，制作的紧固件能够承受1000MPa级的抗拉强度。

随着转炉冶炼技术的发展，采用转炉连铸工艺生产合金钢线材成为一种趋势，使钢的质量得到明显改善。为了满足高强度紧固件具有高的强度和抗延迟破坏的能力，在钢中通过添加合金元素来改善性能。但是，在轧制过程中添加的合金元素会抑制钢的组织转变，延长转变时间。因此，轧制过程中采用一种合适的工艺控制线材组织、性能，满足用户特殊的使用要求成为一个难点。

常规金属制品生产工艺通常在冷拔前要进行退火。近年来由于市场竞争激烈，用户为了降低生产成本，在生产时采用直接拉拔，减少一道退火工艺，要求钢厂生产的线材有良好的拉拔性能和纯净的钢质，满足用户经济、高效的生产要求。钢厂为了适应市场的需求，不断通过产品创新和工艺创新来满足用户需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种质优、低耗的合金钢生产方法，解决金属制品企业对常规生产工艺调整后出现的紧固件在制作中容易拉拔脆断和开裂的不足，提供一种能提高线材塑性变形能力，降低线材热检性能强度，吐丝圈型好，组分简单，有利于轧机使用寿命的一种高强度紧固件用线材钢及其生产方法。

实现上述目的的技术措施：

一种高强度紧固件用线材钢，其组分及重量百分比为：C：0.39～0.48，Si：0.15～0.35，Mn：0.30～0.90，Cr：0.60～1.20，Als：0.010～0.07，P≤0.035，S≤0.035，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产一种高强度紧固件用线材钢的方法，其步骤：

1)采用洁净钢工艺进行冶炼并连铸成坯，在精炼中按照每炉钢加入300～500米的Si-Ca线，控制Si-Ca线的输入速度为28～32米/秒，控制钢包中钢渣的碱度≤2.5；

2)将连铸坯加热至980～1080℃；

3)进行粗轧：连铸坯在980～1080℃条件下进行粗轧，控制其变形量在70～80％；

4)进行中轧：控制其变形量在80～90％；

5)进行预精轧：控制其变形量在65～75％；

6)进行水冷：通过水冷将其冷却至1000～1020℃；

7)进行精轧：控制其变形量在60～90％，并控制其轧后温度在930～1020℃；

8)进行二次水冷：通过水冷将其冷却至800～900℃；

9)进行吐丝：在800～900℃条件下进行吐丝；

10)进行冷却：采用气雾混合方式冷却到相变初始温度即Ar3及以上的50℃范围内；

11)继续冷却，控制其冷却速度为：0.5～5℃/秒，当冷却到400～500℃时，采用自然冷却方式冷却到环境温度。

其优选的：在继续冷却阶段，在冷却速度为0.5～5℃/秒下，冷却到440～480℃后，采用自然冷却方式冷却到环境温度。

本发明中各元素的作用及机理：

元素C：在冷加工状态下，抗拉强度随含碳量的增加而提高，塑性随碳含量的增加而降低。因此，碳含量是保证室温下的紧固件有足够的强度。

元素Si：硅和氧的亲和力很强，用作还原剂和脱氧剂。钢中硅含量增加，钢的抗拉强度、硬度有所提高，但延伸率、断面收缩率下降更显著，不利于冷变形。

元素Mn：锰能降低钢的临界转变温度。钢中锰含量适中，可改善钢中硫的存在形态和分布，有利于提高钢的冷成型性。

元素Cr：增强钢的抗腐蚀能力，Cr的添加不但提高了钢的强度和淬透性，而且提高了标准件等制品的耐高温性能，保证了在高温下能够保持常温时所具有的强度、韧性。

元素Als：在钢中加入0.010～0.07的Als，改善线材的塑性和变形能力，从而使紧固件在制作中易开裂问题显著减少。当Als取值小于0.010时，作为一种杂质元素存在钢中，对强度和塑性没有影响；当Als取值大于0.070时，虽然提高了钢的屈服强度和抗拉强度，但塑性下降，不利于冷变形，故将其重量百分比控制在0.010～0.07内较为合理。

在冶炼过程的精炼阶段加入300～500米的Si-Ca线，控制Si-Ca线的输入速度为28～32米/秒，其目的是为了改变夹杂物的大小、形态及分布，即对夹杂物进行变性处理，使控制钢包中钢渣的碱度≤2.5；