一种高强度紧固件用深冲纯铁及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度紧固件用深冲纯铁及其生产方法，所述深冲纯铁化学成分质量百分比如下：C：0.015～0.025%，Si≤0.03%，Mn≤0.15%，Ti：0.06～0.08%，Al:0.03-0.05%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法为高炉铁水经过转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸、控轧控冷、集卷工序，得到所述深冲纯铁。本发明专利技术利用现有精炼工艺、控轧控冷工艺，生产低成本、高强度的深冲用纯铁盘条，该发明专利技术生产的热轧态盘条抗拉强度可达340±20Mpa，冷顶锻1/3合格，同时可满足下游企业生产家具用高强度紧固件的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度紧固件用深冲纯铁及其生产方法
本专利技术属于钢铁生产
，涉及一种高强度紧固件用深冲纯铁及其生产方法。
技术介绍
深冲纯铁的主要特点为材质软、塑性好，在大变形加工时不易开裂。一般用于生产变形量较大的铆钉加工，其母材强度要求较低，起到美观装饰、低强度锚固的效果，广泛应用在箱包、童车、桌椅等方面。深冲纯铁一般要求盘条母材的冷镦性能，对母材强度没有要求，按照正常控制，纯铁的强度只有280Mpa左右。但近期下游企业提出了一种家具用途的紧固件纯铁需求，其中提出采用Φ6.5mm规格盘条生产，盘条母材强度需满足340±20Mpa、冷顶锻1/3合格的需求。用户使用国内盘条发现无法达到既满足抗拉强度，又具备大变形量的要求，而若采用进口材料，用户成本会增加，同时无法保证货源的稳定性，因此亟需国内钢厂开发新型材料满足其需要。为此分析了用户的使用要求，其对盘条母材性能提出要求主要有：抗拉强度为340±20Mpa，冷顶锻1/3合格；该强度在纯铁钢种范畴属于高强度控制范围，正常纯铁不能达到如此的高强度。因此我们针对性对该纯铁材料进行了分析，并从成分、夹杂物控制、控轧控冷、金相组织等方面对钢种进行了设计优化。纯铁钢种工艺一般采用转炉-RH炉-连铸的工艺，邢钢依据现有设备合理的组织工艺路线，采用了转炉-LF炉-RH炉-连铸-开坯-控轧控冷的精品钢二火成材的工艺路线，开发了高强度纯铁盘条，满足了下游企业抗拉强度为340±20Mpa的深冲纯铁钢种需求。
技术实现思路
本专利技术目的是利用转炉、LF炉、RH炉、连铸、开坯、控轧控冷的工艺路线生产抗拉强度为340±20Mpa，冷顶锻1/3合格深冲纯铁类盘条，使其具备易于拉拔且强度较高、塑性良好的盘条产品，满足用户对于纯铁紧固件方面的需求。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种高强度紧固件用深冲纯铁，所述深冲纯铁化学成分质量百分比如下：C：0.015～0.025%，Si≤0.03%，Mn≤0.15%，Ti：0.06～0.08%，Al:0.03-0.05%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质。一种高强度紧固件用深冲纯铁的生产方法，高炉铁水经过转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸、控轧控冷、集卷工序，得到所述深冲纯铁，具体工艺过程如下：（1）转炉冶炼：高炉铁水进行脱硫处理后，兑入复吹转炉冶炼，出钢后加入铝块脱氧，顶渣加入石灰2.0-3.5kg/T；（2）LF炉精炼：LF进站后，渣料加入量如下：石灰2.0-4.0kg/T，并使用碳化钙、铝粒造渣；并升温至1650～1680℃，顶渣颜色以白色或淡绿色为主，渣中FeO与MnO质量之和≤1.0%，钢水离站氧≤50ppm；（3）RH炉精炼：将钢水吊至RH炉，预抽真空并进行吹氧强制脱碳操作，在吹氧强制脱碳处理完毕，使用铝粒脱氧，加入碳粉0.15-0.20kg/t、钛铁1.3-1.6kg/t进行合金成分调整；（4）连铸：RH炉，离站前进行钙处理及软吹8min后，吊至连铸机浇铸成大方坯；中包钢水中成分的质量百分比：C：0.015～0.025%，Si≤0.03%，Mn≤0.15%，Ti：0.06～0.08%，Al:0.03-0.05%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质；（5）控轧控冷：大方坯开坯后，进入加热炉升温至1070～1090℃，出炉钢坯进行高压水除磷，进入高速轧机轧制；轧制过程进精轧温度为880±15℃，吐丝温度为910±10℃，再经集卷工序，得到所述深冲纯铁。本专利技术所述步骤（5）控轧控冷工序中，轧制后的钢坯进入斯太尔摩冷却线，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度，吐丝后盘条相变前段冷却速率为1.5～2.0℃/s。本专利技术所述步骤（3）RH炉精炼工序中，所述预抽真空并进行吹氧强制脱碳中，控制参数为：残氧量控制在300-450ppm；铝粒脱氧后，控制离站钢水氧含量≤15ppm。本专利技术所述步骤（3）RH炉精炼工序中，吹氧强制脱碳操作结束后，采用全泵抽真空处理，真空度≤150pa，控制脱碳环流时间10-15min。本专利技术所述步骤（3）RH炉精炼工序中，所述加入碳粉、钛铁进行合金成分调整，使得钢水中C：0.015～0.025%，Ti：0.06～0.08%；同时离站钙处理，控制Ca：25-45ppm。本专利技术所述步骤（3）RH炉精炼工序中，所述RH环流时间10-15min。本专利技术所述步骤（1）转炉冶炼工序中，高炉铁水中S≤0.013%。本专利技术所述步骤（4）连铸工序中，所述大方坯规格为325×280mm2。本专利技术所述步骤（5）控轧控冷工序中，所述大方坯开坯成160×160mm2规格本专利技术技术原理如下：1、纯铁钢种由于全部成分较低，盘条组织全部是铁素体，难以单独通过控轧控冷手段调整力学性能。因此需要增加固溶强化元素C，同时用户要求一定强度范围，在钢种中对C元素进行了微调控制在0.015～0.025%区间。2、为满足用户深冲性能需要，采用改善组织，细化晶粒方法，改善盘条性能，晶粒细化使晶界数量增加，而晶界是位错运动的障碍，晶界还可以把塑性变形限定在一定的范围内，使变形均匀化，晶界也是裂纹扩展的阻力，晶粒愈细，裂纹扩展临界应力愈大，材料的韧性愈好。首先在钢种添加Ti元素，钢水中产生细小的高熔点的Ti类夹杂物，从而凝固过程促进铁素体IGF形核率，起到诱导形核的作用，达到有效分割晶粒、细化组织的目的。其次利用TiN钉扎晶界，有效的抑制再结晶及再结晶后的晶粒长大，实现原材料的晶粒细化及相变强化，提高盘条强度同时也改善塑性。同时在轧制环节采用调整轧线控轧控冷工艺，实现低温轧制，控制材料晶粒度长大，细化了晶粒。3、为保证钢种Ti元素的加入，LF炉采用完全脱氧的顶渣处理方式，有效的降低了Ti合金损耗，同时在RH炉离站前进行钙处理及软吹，与钢中脱氧产物Al2O3形成低熔点夹杂物，避免浇铸过程中水口絮流影响。本专利技术设计思路如下：1、首先采用自身特有工艺流程：高炉铁水-转炉-LF炉-RH炉-大方坯连铸机-加热炉-开坯-加热炉-高压水除磷-高速轧制-集卷。2、针对钢种强度，提高了纯铁钢种C成分控制范围，通过LF炉升温及良好的顶渣改制处理，在RH炉进行钢水合金成分调整，同时保证钢水脱氧良好，通过RH环流减少钢中有害夹杂物。3、为了改善材料的冷镦性能，RH炉后期加入Ti元素，产生细小的高熔点的Ti类夹杂物，从而促进铁素体IGF形核率，起到诱导形核的作用，达到有效分割晶粒、细化组织的目的。同时在轧制环节采用调整轧线控轧控冷工艺，利用TiN钉扎晶界，有效的抑制再结晶及再结晶后的晶粒长大，实现原材料的晶粒细化及相变强化，提高盘条强度同时也改善塑性。4、在轧制环节采用调整轧线控轧控冷工艺，实现低温轧制，从温度控制方面来达到控制材料晶粒度长大的目的。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：利用现有精炼工艺、控轧控冷工艺，生产低成本、高强度的深冲用纯铁盘条，该专利技术生产的热轧态盘条抗拉强度可达340±20Mpa，冷顶锻1/3合格，同时可满足下游企业生产家具用高强度紧固件的需求。附图说明图1为正常纯铁钢种晶粒度显微结构图；图2为深冲纯铁细化晶粒的显微结构图。具体实施方式下面结合具体实施方式及附图对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1深冲纯铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度紧固件用深冲纯铁，其特征在于，所述深冲纯铁化学成分质量百分比如下：C：0.015～0.025%，Si≤0.03%，Mn≤0.15%，Ti：0.06～0.08%，Al:0.03‑0.05%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种高强度紧固件用深冲纯铁的生产方法，高炉铁水经过转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸、控轧控冷、集卷工序，得到所述深冲纯铁，所述深冲纯铁化学成分质量百分比为：C：0.015～0.025%，Si≤0.03%，Mn≤0.15%，Ti：0.06～0.08%，Al:0.03-0.05%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质，其特征在于，具体工艺过程如下：（1）转炉冶炼：高炉铁水进行脱硫处理后，兑入复吹转炉冶炼，出钢后加入铝块脱氧，顶渣加入石灰2.0-3.5kg/t；（2）LF炉精炼：LF进站后，渣料加入量如下：石灰2.0-4.0kg/t，使用碳化钙、铝粒造渣，升温至1650～1680℃，顶渣颜色以白色或淡绿色为主，渣中FeO与MnO质量之和≤1.0%，钢水离站氧≤50ppm；（3）RH炉精炼：将钢水吊至RH炉，预抽真空并进行吹氧强制脱碳操作，在吹氧强制脱碳处理完毕，使用铝粒脱氧，加入碳粉0.15-0.20kg/t、钛铁1.3-1.6kg/t进行合金成分调整；（4）连铸：RH炉，离站前进行钙处理及软吹8min后，吊至连铸机浇铸成大方坯；中包钢水中成分的质量百分比：C：0.015～0.025%，Si≤0.03%，Mn≤0.15%，Ti：0.06～0.08%，Al:0.03-0.05%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe和不可避免的杂质；（5）控轧控冷：大方坯开坯后，进入加热炉升温至1070～1090℃，出炉钢坯进行高压水除磷，进入高速轧机轧制；轧制过程进精轧温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴永刚，田新中，张治广，姜国鹏，张素萍，李宝秀，阮士朋，黄翠环，宋云霞，李世琳，郭明仪，李永超，
申请(专利权)人：邢台钢铁有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13