[发明专利]一种高淬透性中碳冷镦钢用盘条及其生产工艺

说明书

本发明公开一种高淬透性中碳冷镦钢用盘条及其生产工艺，属于钢铁冶金和轧制领域。盘条的化学成分及质量百分含量分别为：C：0.37%～0.40%，Si：0.15%～0.30%，Mn：0.70%～0.90%，Cr:0.10‑0.20%，P≤0.020%，S≤0.020%，Als 0.010%～0.030%，余量为铁和不可避免的杂质元素。本发明盘条的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制和控冷工序。本发明避免了水淬工艺的淬火裂纹以及油淬工艺淬不透的质量风险，在成本不发生大的增加的情况下显著提高了产品质量的稳定性和可靠性，降低了质量风险和质量损失。

技术领域

本发明属于钢铁冶金和轧制技术领域，具体涉及一种高淬透性中碳冷镦钢用盘条及其生产工艺。

背景技术

调质钢是中碳钢或在中碳钢中添加Cr、Ti、Mo等合金元素以提高其淬透性，后续经过用户淬火+回火工艺来达到一定强塑性指标的钢材。采用油淬工艺时，油属于冷却能力较弱的介质，用油淬可以避免淬火开裂的问题，但是油淬也导致淬透性能差，硬度指标不达标，存在临界规格（Φ12mm）零件淬不透的现象，造成螺栓性能不合格，存在质量风险。

钢的淬透性主要取决于其临界冷却速度的大小，而临界冷却速度则主要取决于过冷奥氏体的稳定性，影响奥氏体的稳定性的因素包括化学成分、奥氏体晶粒大小，奥氏体均匀程度、原始组织状态等。

化学成分对钢的淬透性的影响主要是碳元素的影响，当C%小于0.77%时，随着奥氏体中碳浓度的提高，显著降低临界冷却速度，C曲线右移，钢的淬透性增大。奥氏体的实际晶粒度对钢的淬透性有较大的影响，粗大的奥氏体晶粒能使C曲线右移，降低了钢的临界冷却速度。在相同冷度条件下，奥氏体成分越均匀，珠光体的形核率就越低，转变的孕育期增长，C曲线右移，临界冷却速度减慢，钢的淬透性越高。

现有中碳钢存在碳含量低、奥氏体晶粒粗大、成分不均匀、热轧组织粗大等问题，导致其淬透性能差。因此，开发一种高淬透性的中碳钢具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高淬透性中碳冷镦钢用盘条，解决中碳钢淬透性能差的问题。本发明通过控制适当C、Si、Mn、Cr、Als、P、S等合金元素的含量，结合炼钢、LF精炼、连铸、轧制工艺的优化，生产出具有较高淬火稳定性的材料，油淬火工艺淬透性稳定，避免了淬火裂纹的发生，同时可保证临界规格(Φ12mm)及以下线材通过油淬工艺达到8.8级螺栓的性能要求，显著降低质量风险和损失。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种高淬透性中碳冷镦钢用盘条，所述盘条的化学成分及质量百分含量分别为：C：0.37%～0.40%，Si：0.15%～0.30%，Mn：0.70%～0.90%，Cr:0.10-0.20%，P≤0.020%，S≤0.020%，Als 0.010%～0.030%，余量为铁和不可避免的杂质元素；所述高淬透性中碳冷镦钢的Jominy试验结果为：J51/56-1.5，J45/52-3，J30/37-5，J26/33-7，J25/27-9，J23/25-11，J22/24-13，J21/23-15，J20/22-20，J18/20-25。

进一步的，所述盘条的奥氏体晶粒度≥9级，所述盘条油淬火工艺的临界淬透规格为Φ12mm，所述盘条油淬后的心部硬度≥45HRC，回火后的心部硬度28-30HRC。

本发明还提供一种高淬透性中碳冷镦钢用盘条的生产工艺，所述盘条的生产工艺包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、轧制和控冷工序；所述转炉冶炼工序，终点C控制在0.10-0.20%，终点O控制在200-600ppm，脱氧时采用碳粉预脱氧后再进行合金化脱氧，合金加顺序为铝质脱氧剂-硅铁-锰铁-铬铁。

进一步的，所述LF精炼工序，精炼渣碱度4.0-5.0，全氧化亚铁含量≤1.0%，出站钢水氮含量≤50ppm。