[发明专利]一种含硼高强度免退火紧固件用钢盘条及其制备方法

摘要

本发明公开了一种含硼高强度免退火紧固件用钢盘条及其制备方法，所述的含硼高强度免退火紧固件用钢盘条具有下列重量百分比的化学成分C 0.20～0.24 wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50～0.70wt%、Cr 0.25～0.35wt%、Ti 0.035～0.055wt%、Als 0.035～0.055wt%、B 0.0045～0.0060wt%、S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。制备方法包括铁水预处理脱硫、钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水VD炉真空精炼、钢水浇铸、钢坯加热、控轧控冷步骤；本发明生产的含硼高强度紧固件用钢盘条洁净度高，夹杂物少，具有良好的淬透性、合适的强度和硬度以及优异的塑韧性和冷镦顶锻变形能力，不需要球化退火处理可直接冷镦成形处理生产10.9级高级别标准件，减少加工工序和钢材消耗，降低了生产成本。

主权项

一种含硼高强度免退火紧固件用钢盘条的制备方法，所述含硼高强度免退火紧固件用钢盘条具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20~0.24wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50~0.70wt%、Cr 0.25~0.35wt%、Ti 0.035~0.055wt%、Als 0.035~0.055wt%、B 0.0045~0.0060wt%、S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其特征在于所述含硼高强度免退火紧固件用钢盘条的制备方法包括以下步骤：A、铁水预处理脱硫：将化学成分C 4.5~5.0wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt%、P 0.090~0.110wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2200~2400mm，按15.0~17.0 kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.5~4.8wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt%、P 0.090~0.110wt%、S≤0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；B、钢水冶炼：将化学成分C 4.5‑4.8wt%、Si 0.30‑0.50wt%、Mn 0.25‑0.50wt% 、P 0.090‑0.110wt%、S≤0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的A步骤预处理深脱硫铁水、化学成分C 0.16‑0.25wt%、Si 0.12‑0.25wt%、Mn 0.45‑0.70wt%、P 0.015‑0.030wt%、S 0.018‑0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的优质废钢及化学成分C 3.2‑3.4wt%、Si 0.30‑0.50wt%、Mn 0.30‑0.50wt%、P 0.070‑0.090wt%、S 0.020‑0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的低磷硫生铁加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按40.0~45.0kg/t钢、18.0~22.0kg/t钢、3.0~5.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.5kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20~35NL/min；C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→高碳铬铁→高碳锰铁，依次向钢包中加入下列物质：按2.2~3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁： Al 70.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.1~5.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 56.7wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.4~8.1kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.6wt%，C 6.7wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0~6.0kg/t钢，然后加入电石0.5kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5~7.0；根据钢样分析结果，加入合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度≤5ppm；之后适当加大氩气流量为40~50NL/min，按1.9~2.9kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 33.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩3分钟；之后按0.3~0.4kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 21.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩2分钟；之后将钢水温度加热至1665~1675℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的铝钙线：Ca 57.2wt%、Al 36.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量为150m；喂线结束采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位；E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至60Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为40~60NL/min，在真空度60Pa条件下钢水脱气处理时间15分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为20~30NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；F、钢水浇铸：在中间包温度为1525~1535℃，拉速为2.1~2.3m/min，二冷比水量为1.1~1.3L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯；G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1080~1120℃的加热炉中，加热50~70分钟，钢坯出钢温度为940~980℃，后经高压水除鳞，推送至轧机入口前的5坯位待温区进行3~5分钟的自然冷却，最终以900~920℃的开轧温度进入轧机轧制；H、控轧控冷：将G步骤的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.15~0.25m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.0~15.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为120~150m3/h条件下控冷2~3秒；之后在精轧温度为840~860℃，速度为20~65m/s的轧制条件下，精轧5~10个道次；之后在温度为820~835℃，速度为20~65m/s的条件下吐丝；吐丝后盘条进入斯太尔摩风冷线进行“延迟”型控制冷却，即缓慢冷却；斯太尔摩风冷线控冷时风机全部关闭，开启前3台风机上方保温罩盖，辊道速度控制为0.25~0.45m/s；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为550~600℃，之后将盘卷自然空冷至室温即获得含硼高强度免退火紧固件用钢盘条，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20~0.24wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50~0.70wt%、Cr 0.25~0.35wt%、Ti 0.035~0.055wt%、Als 0.035~0.055wt%、B 0.0045~0.0060wt%、S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，具有的工艺力学性能和显微组织及夹杂物见表1、表2：表1 含硼高强度紧固件用钢圆盘条工艺力学性能表2 含硼高强度紧固件用钢圆盘条显微组织及夹杂物。