一种非标紧固件用冷镦钢盘条及其制备方法技术

本发明专利技术属于冷镦钢技术领域，具体涉及一种非标紧固件用冷镦钢盘条及其制备方法。化学成分为C：0.13～0.16％，Si：0.35～0.45％，Mn：0.50～0.70％，B：0.0018～0.0030％，Cr：0.20～0.30％，Ti:0.020～0.030％，Al：≤0.005％，P、S：≤0.025％，Ni、Cu≤0.20％，N:50～70ppm，Ti/N≥3，其余为铁和不可避免的杂质。本发明专利技术通过优化钢的化学成分，结合转炉+RH冶炼、开坯轧制+盘条轧制的工艺流程，有效提高了钢的调质热处理性能，有效改善了钢的塑性和强度，实现了高塑性7.8级非标螺钉的生产，满足了铁路行业生产非标紧固件的特殊需求。生产非标紧固件的特殊需求。

【技术实现步骤摘要】
一种非标紧固件用冷镦钢盘条及其制备方法


[0001]本专利技术属于冷镦钢
，涉及一种非标紧固件用冷镦钢盘条及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，紧固件行业正按照国家宏观调控的预期目标趋于稳健。随着我国提出制造业转型升级，并且市场竞争的加剧，未来中国紧固件企业只有依靠质的提升、量的增长来获取利润。同时，紧固件行业目前面临着产业升级的要求，低端产品竞争趋于激烈，利润相应降低，转型升级需求愈发强烈。紧固件行业发展趋势可概括为三个方面：产品结构调整方向日渐明确、国内高端紧固件市场巨大且日益快速增长、绿色生产与产业集群趋势。
[0003]紧固件的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度极高，通常又被成为标准件。按照产品形态划分，紧固件可分为螺栓、螺柱、螺钉、螺母、自攻螺钉、木螺钉、挡圈、垫圈、销、铆钉、组合件和连接副、焊钉等十二大类，是应用极为广泛的一类机械基础件，包括汽车、铁路、机械、电力、电子电器等产业。标准件的性能等级包括4.6级、4.8级、5.6级、5.8级、6.8级、8.8级、9.8级、10.9级、12.9级等9个等级。
[0004]标准件的性能等级相对齐全，可以满足制造业的大多数需求，但对于铁路、航空、船舶等行业需求的特殊性能的紧固件产品，则无法达到要求，这就需要开发非标紧固件。非标紧固件顾名思义就是非常规标准件，一般是指没有国标参照，不按照国标生产，而是根据用户需求设计加工制作的，不具备标准化、系列化、通用化特性的紧固件。近年来，我国铁路飞速发展，铁路产品高度自主和创新，铁路行业对紧固件的需求数量持续增加，需求种类不断增多，其中非标紧固件的需求占比不断提升。其中，国内铁路行业需求一种7.8级非标螺钉，要求产品具有合适的强度和硬度，并且具有较高的塑性。而目前没有合适的材料和加工方案能满足7.8级螺钉要求，具体的说如果使用制造6.8级标准件常用的SWRCH22A、SWRCH25K、S25C等材料通过调整热处理方案，生产出来的螺钉屈服强度和抗拉强度都偏低，达不到要求；如果使用制造8.8级标准件常用的10B21、SWRCH35K、20CrMo等材料通过调整热处理方案，生产出来的螺钉的伸长率和断面收缩率达不到要求；所以国内紧固件制造企业以现有冷镦钢盘条为原料，通过调整热处理工艺，难以生产出符合要求的非标螺钉。经实践发现，亟需开发一种调质热处理性能良好，强度、硬度合适，塑性优良的新型冷镦钢盘条，以满足铁路行业对7.8级非标紧固件的需求。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术通过优化钢的化学成分，结合转炉+RH冶炼、开坯轧制+盘条轧制的工艺流程，有效提高了钢的调质热处理性能，改善钢的塑性和强度，实现了高塑性7.8级非标螺钉的生产，满足了铁路行业生产非标紧固件的特殊需求。
[0006]一种非标紧固件用冷镦钢盘条及其制备方法，化学成分设计和制备工艺流程。下面对本专利技术的盘条制备方法做详细叙述。
[0007]铁路行业要求的7.8级螺钉机械性能：抗拉强度730～780MPa，屈服强度≥585Mpa，
屈强比≥0.8，伸长率A≥30％，断面收缩率Z≥75％。
[0008]化学成分设计：
[0009]本专利技术所述非标紧固件用冷镦钢盘条的主要化学成分范围，按重量百分数计为C：0.13～0.16％，Si：0.35～0.45％，Mn：0.50～0.70％，B：0.0018～0.0030％，Cr：0.20～0.30％，Ti:0.020～0.030％，Al：≤0.005％，P、S：≤0.025％，Ni、Cu≤0.20％，N:50～70ppm，Ti/N≥3，其余为铁和不可避免的杂质。
[0010]本专利技术的冷镦钢为提高钢的调质热处理性能，提高了Si含量、降低了Al含量，并少量添加了B和Cr两个元素；Ti和N两个元素含量的设计为了提高钢的塑性；C和Mn两个元素含量的设计为了保证钢具有合适的强度和硬度，用于配合调质热处理，满足非标紧固件的机械性能；其他元素作为残余或有害元素控制。
[0011]制备工艺流程：
[0012]制备工艺流程为转炉初炼—RH真空精炼—钢坯连铸—开坯轧制—盘条轧制—盘条控冷。
[0013]转炉初炼：
[0014]转炉初炼以铁水和废钢作为炉料，废钢质量占比10％～20％；转炉初炼前期吹氧脱碳、脱硅，之后底吹氩气，并加入石灰和化渣剂造渣；转炉初炼后期进行脱氧和合金化操作，其中转炉出钢时首先加入碳化硅进行脱氧，出钢1/3时加入硅锰、铬铁进行合金化。转炉出钢温度≥1630℃，出钢碳控制在0.05％～0.08％。
[0015]RH真空精炼：
[0016]RH真空精炼采用“高真空+大循环”工艺冶炼，其中高真空度要求＜60Pa，高真空时间≥45min，钢水循环次数≥5次，高真空循环后进行钢水取样并检验化学成分；RH破空后通过喂丝机喂入碳线、钛铁线、硼铁线，加入增氮剂，将化学成分调整至产品要求，之后进行软吹，软吹时间≥15min。
[0017]钢坯连铸：
[0018]钢坯连铸断面为300mm*325mm，二冷水采用比水量0.6～0.8L/kg中等冷却强度，冷却方式为气雾冷却；连铸采用慢拉速控制，拉速要求0.8～1.0m/min；连铸开浇炉过热度控制在30～40℃，连浇炉过热度控制要求≤20℃，连铸坯避风堆冷；开启结晶器电磁搅拌，关闭末端电磁搅拌，使用钢坯轻压下，压下4架次，总压下量16mm。
[0019]开坯轧制：
[0020]开坯轧制通过步进式加热炉将300mm*325mm断面连铸坯加热至1100～1150℃，钢坯进入加热炉之前喷涂防脱碳涂料；加热后的钢坯经过7架次平立交替轧机轧制成160mm*160mm断面热轧坯，热轧坯避风堆冷。
[0021]盘条轧制：
[0022]盘条轧制将160mm*160mm断面热轧坯加热至950～1000℃，经过高速线材连轧机组轧制成热轧盘条，其中精轧机组轧制温度820～850℃，终轧温度≤860℃。
[0023]盘条控冷：
[0024]盘条控冷吐丝温度790～820℃，吐丝后进入斯太尔摩控冷线控制冷却，以0.5～0.6℃/s冷却速率冷却至≤500℃，之后正常进入流转区自然冷却至＜100℃时打捆、包装。
[0025]以盘条为原料，经过“酸洗—磷化—拉拔—冷镦成形—搓丝—调质热处理(热处理
方式为淬火+回火，淬火温度870
±
10℃，淬火介质为淬火油，回火温度500
±
10℃)—表面处理”常规加工工艺，加工成螺钉。
[0026]本专利技术通过优化钢的化学成分设计，例如Si+Al协同影响钢的淬透性，B+Cr协同影响钢的调质热处理性能和强度，Ti+N协同影响钢的塑性，C+Mn协同影响钢的强度和硬度，通过元素间的组合设计得到一个新的钢种，再结合盘条的制备流程+制备工艺参数，有效提高了钢的调质热处理性能，改善了钢的塑性和强度，实现了高塑性7.8级非标螺钉的生产，满足了铁路行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非标紧固件用冷镦钢盘条，其特征在于：非标紧固件用冷镦钢盘条的化学成分按重量百分数计为：C：0.13～0.16％，Si：0.35～0.45％，Mn：0.50～0.70％，B：0.0018～0.0030％，Cr：0.20～0.30％，Ti:0.020～0.030％，Al：≤0.005％，P、S：≤0.025％，Ni、Cu≤0.20％，N:50～70ppm，Ti/N≥3，其余为铁和不可避免的杂质；非标紧固件用冷镦钢盘条用于生产7.8级非标螺钉，机械性能要求：抗拉强度730～780MPa，屈服强度≥585Mpa，屈强比≥0.8，伸长率A≥30％，断面收缩率Z≥75％。2.根据权利要求1所述非标紧固件用冷镦钢盘条的制备方法，其特征在于：所述的非标紧固件用冷镦钢盘条的制备工艺流程为：转炉初炼—RH真空精炼—钢坯连铸—开坯轧制—盘条轧制—盘条控冷；其中RH真空精炼：采用高真空+大循环工艺冶炼；钢坯连铸：钢坯连铸断面为300mm*325mm，二冷水采用比水量0.6～0.8L/kg冷却强度，冷却方式为气雾冷却；连铸采用慢拉速控制，拉速要求0.8～1.0m/min；连铸开浇炉过热度控制在30～40℃，连浇炉过热度控制要求≤20℃，连铸坯避风堆冷；开启结晶器电磁搅拌，关闭末端电磁搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：王礼银，苏振伟，沈艳，周淼，屠兴圹，
申请(专利权)人：常州中天特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：