一种铁素体+珠光体组织SCM435热轧盘条的工艺控制方法

摘要

本发明属于冷镦钢轧制技术领域，具体涉及一种铁素体+珠光体组织的SCM435热轧盘条的工艺控制方法。本发明控制均热温度、空燃比、中低温开轧，快速加热减少钢坯脱碳，为盘条脱碳层提供保障；通过850‑880℃的中低温轧制、吐丝，既能保证轧制顺利，也可提高形核率，细化晶粒，提高强韧性；进而将斯太尔摩散冷线2B‑5B保温罩升温至280～320℃恒温，一方面延长SCM435盘条在P+F转变温度区间650‑720℃的时间，使P+F转变更加充分；另一方面是为了控制盘条冷速尽量低，抑制盘条的异常组织转变；稳定实现盘条抗拉强度≤950MPa，硬度≤98HRB，获得理想的盘条组织和机械性能。

说明书

技术领域

本发明属于冷镦钢轧制技术领域，具体涉及一种铁素体+珠光体组织的SCM435热轧盘条的工艺控制方法。

背景技术

冷镦钢是用途较为广泛的一类工业用钢，SCM435系列冷镦钢盘条一般用于制作成高等级紧固件，广泛应用于工程机械安装及汽车零件紧固安装，需要有较好的强韧性和抗疲劳性能；而紧固件镦制前需将盘条拉拔成一定尺寸的精线，SCM435盘条由于其高强度、低塑性，拉拔行业通常采取“退火-拉拔-退火-拉拔”两拉两退的加工工艺，生产成本较高。原因是常规工艺生产的SCM435热轧盘条显微组织存在大量的贝氏体和马氏体，硬度较高、塑性较差，普遍抗拉强度在1000MPa以上，硬度在103HRB以上，下游客户无法直接拉拔使用。

另一方面，由于SCM435较窄的相变温度区间，造成其组织控制难度较大，也是行业控制的一大难点；因此，亟需通过一种新的SCM435控轧控冷工艺方法，优化组织结构，改善盘条机械加工性能。

发明内容

本发明所要达到的目的是获得铁素体+珠光体组织的SCM435热轧盘条，稳定实现SCM435抗拉强度≤950MPa，硬度≤98HRB，免除下游用户的一次退火。通过中低温轧制、合适的吐丝温度、辊道速度以及应用辅热保温罩，并严格限定其温度，获得理想的盘条组织和机械性能。

为了实现以上目的，本发明包括以下步骤：

本发明首先提供一种铁素体+珠光体组织的SCM435热轧盘条钢材，由下列重量百分比的成分组成：C：0.33～0.38％，Mn：0.60～0.90％，Si：0.15～0.35％，Cr：0.90～1.20％，Mo：0.15～0.25％，Al：0.005～0.035％，P≤0.020％，S≤0.015％，Ni≤0.20％，Cu≤0.20％，[O]≤0.0030％，[N]≤0.0070％，余量是Fe和不可避免的杂质。

本发明还提供一种铁素体+珠光体组织的SCM435热轧盘条的工艺控制方法；

(1)冶炼及热轧：按照各化学成分重量称取组分，混合物料，经过冶炼，浇铸成钢坯；热压炉进行热轧；预热段780～880℃，加热段1000～1060℃，均热段1050～1110℃，开轧温度970～1030℃，钢坯总加热时间90～180min；空燃比为0.48-0.58；

(2)盘卷轧制，开启高压水除磷；除磷压力为≥14MPa，彻底去除一次氧化铁皮；粗轧轧制中前2个道次的压延要较小，并控制压下率在30％以下；

(3)钢坯轧制：进入轧机轧制，控制入精轧机温度890-950℃，入减定径温度850-900℃，吐丝温度850-900℃；经吐丝机卷曲后得到盘条；

(4)盘条在斯太尔摩散冷运输线中控制冷却：

斯太尔摩散冷运输线共设13组相对独立辊道，从靠近吐丝机的第一个辊道开始标记，依次记为1#、2#、……、13#，并根据步骤(3)盘条的直径(Φ)控制斯太尔摩散冷线冷却条件：

当Φ5.5-Φ10mm时，辊道速度1-10#：0.16m/s，11#：0.18m/s，12#：/0.20m/s，13#：0.22m/s；

当Φ11-Φ16mm时，辊道速度：1-10#：0.18m/s，11#：0.20m/s，12#：/0.22m/s，13#：0.24m/s；

当Φ17-Φ20mm时，辊道速度：1-13#：0.20m/s；

当Φ21-Φ26mm时，辊道速度：1-13#：0.18m/s；

在斯太尔摩散冷运输线第2-12组辊道上方设有保温罩，每组辊道对应两个保温罩，沿运输方向前一个记为A、后一个记为B，共设有22个保温罩；第2组辊道上方保温罩分别记为：1A、1B，依次类推，第12组辊道上方保温罩记为11A、11B，每个保温罩有开、闭两种状态；其中2B-5B保温罩配有辅助加热功能；

保温罩开/闭控制：1A-2A打开，3A-11A关闭，2B-11B关闭，将2B-5B辅助加热保温罩升温至280～320℃恒温，风机全部关闭；盘条在斯太尔摩散冷运输线运输过程中完成冷却降温、组织转变；

(5)经步骤(4)处理之后进行收集、打捆、称重、挂牌、入库。

优选的，步骤(1)中所述热压炉采用高效步进梁式加热炉，由PLC及智能燃控二级构成控制系统，能根据设定参数实现自动燃烧。

优选的，步骤(1)中所述均热段温度为1060℃，空燃比为0.5。

优选的，步骤(2)中所述除磷压力为16～20MPa。

优选的，步骤(3)中所述入精轧机温度930-950℃，入减定径温度880-900℃，吐丝温度880-900℃。

优选的，步骤(4)中所述2B-5B辅助加热保温罩升温至280℃恒温。

本发明的优点和技术效果是：

(1)本发明的一种铁素体+珠光体组织SCM435热轧盘条，控制Cr、Mo元素的含量，其中Cr：0.90～1.20％，Mo：0.15～0.25％，使冷镦钢具有高强度、高耐磨性能和良好的抗蠕变性能，故而SCM435热轧盘条适用于制作高等级工程机械用或汽车用紧固件。

(2)本发明的SCM435热轧盘条控冷方法是在低辊道速度、关风机、盖保温罩的常规工艺基础上，通过在斯太尔摩散冷线2B-5B保温罩上增加辅助加热功能，升温至280～320℃恒温，一方面延长SCM435盘条在P+F转变温度区间650-720℃的时间，使P+F转变更加充分；另一方面是为了控制盘条冷速尽量低，抑制盘条的异常组织转变。

(3)本发明的SCM435热轧盘条加热控轧方法是均热温度1060℃，空燃比0.50，1000℃中低温开轧，快速加热减少钢坯脱碳，为盘条脱碳层提供保障。通过850-880℃的中低温轧制、吐丝，既能保证轧制顺利，也可一定程度提高形核率，细化晶粒，提高强韧性。

(4)通过上述方法热轧生产后获得的SCM435，其热轧材基体组织为“铁素体+珠光体+少量贝氏体组织”，伴随其组织的改善，机械加工性能得到优化，在后续加工使用过程中，材料的可塑性更强，同时保证了一定强度。

(5)本发明采用减定径机组，成品的更换便捷，尺寸精度高，减少轧线停机时间，提高产线运转率，实现低温控轧；采用高效步进梁式加热炉，由PLC和智能燃控二级构成控制系统，能根据设定参数实现自动燃烧，具有生产操作灵活、钢坯加热均匀、氧化烧损少和节能等优点。

(6)本发明具备优异的性能，其抗拉强度降低至900MPa以下，硬度降低至98HRB以下，面缩率提高约4％，机械性能得到明显改善；同时观察其金相组织构成，其中95％为均匀的“铁素体+珠光体”相，中间夹杂细小的贝氏体相，可见与常规工艺生产的大部分马氏体、贝氏体相大为不同。在下游客户的拉拔加工过程中也得到验证：减少了一次退火，拉拔过程仍可保持连续、流畅。

具体实施方式

以下结合实例对本发明进行详细描述，但本发明不局限于这些实施例。

本实施例中斯太尔摩散冷运输线共设13组相对独立辊道，从最靠近吐丝机的第一个辊道开始标记，依次记为1#、2#、……、13#；

保温罩：斯太尔摩散冷运输线第2-12组辊道上方设有保温罩，每组辊道对应两个保温罩，沿运输方向，前一个记为A、后一个记为B，共22个保温罩；第2组辊道上方保温罩分别记为：1A、1B，依次类推，第12组辊道上方保温罩记为11A、11B，每个保温罩可有开、闭两种状态；其中2B-5B保温罩配有辅助加热功能。

实施例1：

一种铁素体+珠光体组织SCM435热轧盘条，由下列重量百分比的成分组成：C：0.34，Mn：0.65％，Si：0.20％，Cr：0.95％，Mo：0.18％，Al：0.02％，P≤0.020％，S≤0.015％，Ni≤0.20％，Cu≤0.20％，[O]≤0.0030％，[N]≤0.0070％，余量是Fe和不可避免的杂质；

一种铁素体+珠光体组织SCM435热轧盘条的轧制工艺，步骤如下：

(1)按照各化学成分重量称取组分，混合物料，经过冶炼，浇铸成钢坯；热压炉进行热轧；热压炉采用高效步进梁式加热炉，由PLC和智能燃控二级构成控制系统，能根据设定参数实现自动燃烧，预热段830℃，加热段1020℃，均热段1060℃，开轧温度1000℃，钢坯加热时间120min；空燃比0.5；

(2)盘卷轧制，开启高压水除磷，除磷压力为16MPa；粗轧轧制中前2个道次的压延要较小，并控制压下率在30％以下；

(3)控轧：入精轧机温度930℃，入减定径温度880℃，吐丝温度880℃；

(4)控制冷却：Φ15mm辊道速度：1-10#：0.18m/s，11-13#的辊道速度依次为：0.20/0.22/0.24m/s；保温罩：1A-2A打开，其余关闭，2B-5B辅助加热保温罩升温至280℃恒温；风机全部关闭；

(5)盘条经斯太尔摩冷却线运输后进行收集、打捆、称重、挂牌、入库。

采用蔡司光学显微镜观察其金相组织，使用4％的硝酸酒精腐蚀约3-5秒后，观察到组织构成为“95％‘铁素体+珠光体’+5％贝氏体”，晶粒均匀细小。

实施例2：

一种铁素体+珠光体组织SCM435热轧盘条，由下列重量百分比的成分组成：C：0.35％，Mn：0.73％，Si：0.20％，Cr：0.99％，Mo：0.19％，Al：0.02％，P≤0.020％，S≤0.015％，Ni≤0.20％，Cu≤0.20％，[O]≤0.0030％，[N]≤0.0070％，余量是Fe和不可避免的杂质；

一种铁素体+珠光体组织SCM435热轧盘条的轧制工艺，步骤如下

(1)按照各化学成分重量称取组分，混合物料，经过冶炼，浇铸成钢坯；热压炉进行热轧；热压炉采用高效步进梁式加热炉，由PLC和智能燃控二级构成控制系统，能根据设定参数实现自动燃烧，预热段830℃，加热段1050℃，均热段1080℃，开轧温度1020℃，钢坯加热时间120min；空燃比0.5；

(2)盘卷轧制，开启高压水除磷，除磷压力为16MPa；粗轧轧制中前2个道次的压延要较小，并控制压下率在30％以下；

(3)控轧：入精轧机温度950℃，入减定径温度900℃，吐丝温度900℃；

(4)控制冷却：Φ15mm辊道速度：1-10#：0.18m/s，11-13#辊道速度依次为：0.20/0.22/0.24m/s；保温罩：1A-2A打开，其余关闭；风机全部关闭；

(5)盘条经斯太尔摩冷却线运输后进行收集、打捆、称重、挂牌、入库。

采用蔡司光学显微镜观察其金相组织，使用4％的硝酸酒精腐蚀约3-5秒后，观察到组织构成为“30％‘铁素体+珠光体’+70％贝氏体”，存在混晶现象，贝氏体团簇较大。

此外，通过实施例1至实施例2获得的SCM435盘条在室温下进行力学性能测试，力学性能包括抗拉强度、硬度和断面收缩率，详见表1。

表1为SCM435性能测试结果

本发明相对于常规工艺轧制的SCM435盘条而言，可以过程温度控制在850-880℃中低温轧制，一定程度上提高了形核率，使组织更细化。另外，该SCM435盘条采用斯太尔摩散冷线2B-5B保温罩辅助加热工艺，轧后冷却过程中盘条在650-720℃温度区间的时间延长，使P、F转变更加充分；同时控制盘条冷速在0.3℃/S以下，抑制盘条的异常组织转变。

本发明具备优异的性能，抗拉强度降低至900MPa以下，硬度降低至98HRB以下，面缩率提高约4％，机械性能得到明显改善；同时观察其金相组织构成，其中95％为均匀的“铁素体+珠光体”相，中间夹杂细小的贝氏体相，可见与常规工艺生产的大部分贝氏体、马氏体相大为不同。在下游客户的拉拔加工过程中也得到验证：减少了一次退火，拉拔过程仍可保持连续、流畅。

说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。