CN102268597A

CN102268597A - 空心铆钉用钢及其生产方法

Info

Publication number: CN102268597A
Application number: CN2011102179830A
Authority: CN
Inventors: 帅习元; 吴杰; 桂美文; 陆在学; 程方武; 蒋跃东; 周勇; 周新龙
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2031-08-01
Also published as: CN102268597B

Abstract

本发明涉及空心铆钉用钢及其生产方法。其组分及重量百分比为：C≤0.006％，Si≤0.01％，Mn：0.15～0.25％，Ti：0.08～0.15％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤0.0040％，其余为铁及不可避免的杂质；生产步骤：喷镁铁水脱硫；转炉冶炼；挡渣出钢；在钢包中重新造渣；全程吹氩；精炼；脱氧；脱硫；微合金化；对钛和锰微调；钙处理；连铸；轧制成方坯；对方坯加热；在高线粗轧；在高线精轧；吐丝；斯太尔摩延迟冷却；空冷至室温，待用。本发明冷冲压性和抗冷撕裂性好，冷延展性能好，能完全满足用户的要求。

Description

空心铆钉用钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及铆钉用钢及生产方法，具体属于空心铆钉用钢及其生产方法。

背景技术

机械工程制造和玩具生产等行业中广泛使用的空心及半空心铆钉，以前主要是由铝冲压而成。由铝冲压的空心铆钉强度低、耐磨性差、安全性不好，铝在加工过程中也易加工硬化，且深冲性差。

目前，制造空心铆钉的基本工艺为：盘料一酸洗、磷化、皂化、烘干一冷拔一(再结晶退火)一精拔一多工位冷镦机挤压成型(包括剪切下料、镦头、冲空心)一表面镀镍或镀锌一“打花”试验一包装入库

从目前生产空心铆钉的工艺可看出，这种钢在加工过程中要进行冷拉伸变形、多工位冷镦变形及冲压变形。用户对该铆钉装配时还要进行“打花”。因此这种钢的冷加工变形性能(塑性)要特别好，还有冷冲压性和抗冷撕裂性都要很好，所以用于制造空心铆钉的用钢盘条应满足：

(1)钢质要纯；

(2)冷冲性能和冷拉拔性能要好；

(3)冷延展性要好。

经检索，找到发表于2004年第11期《钢铁》上的《超低碳钢空心铆钉的缺陷分析》公开文献，其公开的钢的碳和硅的上限都比较高，由于碳和硅是强加工硬化元素，因此，当钛含量太低时，就会出现加热时的晶粒长大，使最终产品的晶粒粗大，会造成最终产品打花时的翻边开裂。对于滑移裂纹缺陷的产生：因为滑移裂纹(吕德斯带)是由钢中存在溶质原子气团经变形后形成的，当钢中的碳、氮含量较高，而钛含量又较低时，钢中就会有碳、氮溶质原子气团，产品“打花”时就会产生滑移裂纹(吕德斯带)；至于下敦、翻边不完全等缺陷，由于吐丝温度太高造成钢的强度低所致，经试验测定该钢的连续冷却相变开始温度为877℃，显然该文献中实施的加热温度和吐丝温度都太高，易使钢的晶粒偏大，强度偏低，从而使产品“打花”时产生下敦、翻边不完全等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于解决目前在空心铆钉用钢方面存在的不足，提供一种冷冲压性和抗冷撕裂性好，冷延展性能好的空心铆钉用钢及其生产方法。

实现上述目的的技术措施：

空心铆钉用钢，其组分及重量百分比为：C≤0.006％，Si≤0.01％，Mn：0.15～0.25％，Ti：0.08～0.15％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤0.0040％，其余为铁及不可避免的杂质。

生产空心铆钉用钢的方法，其步骤：

1)采用喷镁铁水脱硫，喷镁量按照6～9公斤/吨钢进行，控制铁水温度在1250～1350℃，控制铁水在进入转炉前含S重量百分比≤0.005％；

2)转炉冶炼，控制出钢温度在1650～1680℃，控制炉渣碱度在3.0～4.0，终点C重量百分比在0.03～0.06％；

3)采用挡渣出钢，当出钢至钢水总重量的1/3时，按照1～4公斤/吨钢加入Mn-Fe，当出钢至钢水总重量的2/3时Mn-Fe全部加完，并控制钢水中的Mn重量百分比在0.15±0.01％；

4)在钢包中重新造渣：按照1～4公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.1～0.5公斤/吨钢加入萤石；

5)按照常规全程吹氩，并在吹氩期间，向渣面按照0.4～0.8公斤/吨钢加入铝丸脱氧，按照0.2～0.6公斤/吨钢向渣面加入电石；

6)在RH真空炉内进行精炼，精炼时间在20～45分钟，控制RH真空炉内的真空压力≤100Pa，脱碳后氧的重量百分比含量≤0.03％；

7)在RH真空炉内进行脱氧，按照0.5～2公斤/吨钢一次性加入铝丸；

8)在RH真空炉内进行脱硫，一次性按照1～3公斤/吨钢加入CaO、按照0.2～0.6公斤/吨钢加入萤石；

9)在RH真空炉内进行微合金化，按照1～3公斤/吨钢一次性加完Ti-Fe；

10)在RH真空炉内根据取样分析结果进行钛含量和锰含量微调；

11)在RH真空炉内进行钙处理，按照0.2～0.5公斤/吨钢一次性加入Ca-Fe丸；

12)进行连铸，控制连铸坯过热度在20～35℃，控制拉坯速度在1.1～2.0米/分钟；

13)将连铸坯轧制成方坯，连铸坯的截面尺寸大于方坯；

14)对方坯加热，控制均热段温度在1050～1110℃；

15)在高线进行粗轧，控制开轧温度在1030～1090℃；

16)在高线进行精轧，控制精轧温度在895～925℃；

17)进行吐丝，吐丝温度控制在890～908℃；

18)采用斯太尔摩延迟冷却至630～660℃；

19)空冷至室温，待用。

各元素的作用及机理

C：碳是决定碳钢在缓冷后的组织和性能的主要元素，碳对缓冷后碳钢显微组织的影响表现为随着含碳量增加，铁素体量减少，珠光体量增加，通常钢中组织的变化影响钢的力学性能，它是作为一种强化元素存在钢中，起到固溶强化的作用，但碳是强加工硬化元素，不利于钢的冷加工性能提高，在该钢中应越低越好，根据该钢的用途特点，碳的范围控制在≤0.006％。

Si：硅是作为脱氧元素加入镇静钢中，硅能增大钢液的流动性，形成非金属夹杂物。但硅溶于铁素体中，提高了钢的抗拉强度，碳钢中每增加0.1％Si，抗拉强度提高7.8～8.8MPa，屈服点提高3.9-4.9MPa，但硅也是强加工硬化元素，在该钢中应越低越好，根据该钢的用途特点，硅的范围控制在≤0.01％。

Mn：锰对碳钢的力学性能有良好的作用，它以固溶强化存在钢中，能提高热轧碳钢的强度和硬度，锰含量的增加，能够提高钢中珠光体的相对量。

锰还作为脱氧除硫的元素加入钢中，锰可以提高硅和铝的脱氧效果，同硫结合形成硫化锰，从而在相当大的程度上消除硫在钢中的有害影响，为了消除钢中硫的有害(热脆)影响，锰的范围选为0.15％～0.25％。

Ti：钢中的Ti可起均匀和细化晶粒及提高盘条的通条性作用，以提高钢的冷冲性能和冷延展性能。因此钛含量控制在0.08～0.15％。

P：磷是有害杂质元素，来源于矿石和生铁等炼钢原料，磷能提高钢的强度，但使塑性、韧性降低，使钢的脆性转变温度急剧升高，即提高钢的冷脆性(低温变脆)。因此磷含量控制在≤0.015％。

S：硫是有害元素。它主要来自于生铁原料、炼钢时加入的矿石和燃料燃烧产生的二氧化硫中。硫的最大危害在热加工时开裂，产生热脆。钢中硫含量高，硫化物夹杂的含量增高，钢的塑性和韧性降低，硫对钢力学性能影响，不仅和钢的含硫量有关，而且还和形成的硫化物夹杂的大小、形态和分布有关，因此，硫的含量控制在≤0.010％。

N：氮在钢中一般是屈服强度和抗拉强度提高，使冷加工性能下降，氮含量过高，会形成较大的氮化钛和氮化铝夹杂物，对钢的冷冲性能不利，氮过高还会形成氮的溶质原子气团，使产品变形时形成铝德斯带。因此，氮的含量控制在≤0.0040％。

本发明冷冲压性和抗冷撕裂性好，冷延展性能好，能完全满足用户的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

空心铆钉用钢，其组分及重量百分比为：C：0.006％，Si：0.0096％，Mn：0.15％，Ti：0.15％，P：0.015％，S：0.010％，N：0.0040％，其余为铁及不可避免的杂质。

生产空心铆钉用钢的方法，其步骤：

1)采用喷镁铁水脱硫，喷镁量按照6公斤/吨钢进行，控制铁水温度在1250～1260℃，控制铁水在进入转炉前S重量百分比为：0.005％；

2)转炉冶炼，控制出钢温度在1650～1655℃，控制炉渣碱度在3.0，终点C重量百分比为0.06％；

3)采用挡渣出钢，当出钢至钢水总重量的1/3时，按照1公斤/吨钢加入Mn-Fe，当出钢至钢水总重量的2/3时Mn-Fe已全部加完，并控制钢水中的Mn重量百分比为0.15％；

4)在钢包中重新造渣：按照1公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.1公斤/吨钢加入萤石；

5)按照常规全程吹氩，并在吹氩期间，按照0.4公斤/吨钢向渣面加入铝丸进行渣面脱氧，按照0.2公斤/吨钢向渣面加入电石；

6)在RH真空炉内进行精炼，精炼时间在20分钟，控制RH真空炉内的真空压力5Pa，脱碳后氧的重量百分比为0.025％；

7)在RH真空炉内进行脱氧，按照0.5公斤/吨钢一次性加入铝丸；

8)在RH真空炉内进行脱硫，按照1公斤/吨钢一次性加入CaO，按照0.2公斤/吨钢一次性加入萤石；

9)在RH真空炉内进行微合金化，按照3公斤/吨钢一次性加完Ti-Fe；

11)在RH真空炉内进行钙处理，按照0.2公斤/吨钢一次性加入Ca-Fe丸；

12)进行连铸，控制连铸坯过热度在20℃，控制拉坯速度在1.1米/分钟；

13)将组分及重量百分比为：C：0.006％，Si：0.0096％，Mn：0.15％，Ti：0.15％，P：0.015％，S：0.010％，N≤0.0040％，其余为铁及不可避免的杂质的，且截面尺寸为320毫米×420毫米的连铸坯轧制成截面尺寸为200毫米×200毫米的方坯；

14)对方坯加热，控制均热段温度在1050～1060℃；

15)在高线进行粗轧，控制开轧温度在1030～1040℃；

16)在高线进行精轧，控制入精轧温度在895～900℃；

17)进行吐丝，吐丝温度控制在890～895℃；

18)采用斯太尔摩延迟冷却至630～635℃；

19)空冷至室温，待用。

实施例2

空心铆钉用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0051％，Si：0.01％，Mn：0.175％，Ti：0.136％，P：0.013％，S：0.009％，N：0.00380％，其余为铁及不可避免的杂质。

生产空心铆钉用钢的方法，其步骤：

1)采用喷镁铁水脱硫，喷镁量按照7.5公斤/吨钢进行，控制铁水温度在1260～1270℃，控制铁水在进入转炉前S重量百分比为：0.0043％；

2)转炉冶炼，控制出钢温度在1655～1665℃，控制炉渣碱度在3.2，终点C重量百分比为0.052％；

3)采用挡渣出钢，当出钢至钢水总重量的1/3时，按照1.7公斤/吨钢加入Mn-Fe，当出钢至钢水总重量的2/3时Mn-Fe已全部加完，并控制钢水中的Mn重量百分比为0.16％；

4)在钢包中重新造渣：按照1.7公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.25公斤/吨钢加入萤石；

5)按照常规全程吹氩，并在吹氩期间，按照0.55公斤/吨钢向渣面加入铝丸进行渣面脱氧，按照0.35公斤/吨钢向渣面加入电石；

6)在RH真空炉内进行精炼，精炼时间在30分钟，控制RH真空炉内的真空压力10Pa，脱碳后氧的重量百分比为0.026％；

7)在RH真空炉内进行脱氧，按照0.9公斤/吨钢一次性加入铝丸；

8)在RH真空炉内进行脱硫，按照1.5公斤/吨钢一次性加入CaO，按照0.35公斤/吨钢一次性加入萤石；

9)在RH真空炉内进行微合金化，按照2.5公斤/吨钢一次性加完Ti-Fe；

11)在RH真空炉内进行钙处理，按照0.3公斤/吨钢一次性加入Ca-Fe丸；

12)进行连铸，控制连铸坯过热度在25℃，控制拉坯速度在1.5米/分钟；

13)将组分及重量百分比为：C：0.0051％，Si：0.01％，Mn：0.175％，Ti：0.136％，P：0.013％，S：0.009％，N≤0.00380％，其余为铁及不可避免的杂质的，且截面尺寸为320毫米×420毫米的连铸坯轧制成截面尺寸为200毫米×200毫米的方坯；

14)对方坯加热，控制均热段温度在1070～1080℃；

15)在高线进行粗轧，控制开轧温度在1050～1060℃；

16)在高线进行精轧，控制入精轧温度在900～905℃；

17)进行吐丝，吐丝温度控制在892～898℃；

18)采用斯太尔摩延迟冷却至635～645℃；

19)空冷至室温，待用。

实施例3

空心铆钉用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0046％，Si：0.007％，Mn：0.195％，Ti：0.11％，P：0.011％，S：0.008％，N：0.0035％，其余为铁及不可避免的杂质。

生产空心铆钉用钢的方法，其步骤：

1)采用喷镁铁水脱硫，喷镁量按照7.8公斤/吨钢进行，控制铁水温度在1290～1300℃，控制铁水在进入转炉前S重量百分比为：0.0038％；

2)转炉冶炼，控制出钢温度在1660～1670℃，控制炉渣碱度在3.5，终点C重量百分比为0.048％；

3)采用挡渣出钢，当出钢至钢水总重量的1/3时，按照2公斤/吨钢加入Mn-Fe，当出钢至钢水总重量的2/3时Mn-Fe已全部加完，并控制钢水中的Mn重量百分比为0.16％；

4)在钢包中重新造渣：按照2.5公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.35公斤/吨钢加入萤石；

5)按照常规全程吹氩，并在吹氩期间，按照0.65公斤/吨钢向渣面加入铝丸脱氧，按照0.45公斤/吨钢向渣面加入电石；

6)在RH真空炉内进行精炼，精炼时间在35分钟，控制RH真空炉内的真空压力25Pa，脱碳后氧的重量百分比为0.027％；

7)在RH真空炉内进行脱氧，按照1.2公斤/吨钢一次性加入铝丸；

8)在RH真空炉内进行脱硫，按照1.8公斤/吨钢一次性加入CaO，按照0.4公斤/吨钢一次性加入萤石；

9)在RH真空炉内进行微合金化，按照2公斤/吨钢一次性加完Ti-Fe；

11)在RH真空炉内进行钙处理，按照0.35公斤/吨钢一次性加入Ca-Fe丸；

12)进行连铸，控制连铸坯过热度在28℃，控制拉坯速度在1.7米/分钟；

13)将组分及重量百分比为：C：0.0046％，Si：0.007％，Mn：0.195％，Ti：0.11％，P：0.011％，S：0.008％，N≤0.0035％，其余为铁及不可避免的杂质的，且截面尺寸为320毫米×420毫米的连铸坯轧制成截面尺寸为200毫米×200毫米的方坯；

14)对方坯加热，控制均热段温度在1080～1090℃；

15)在高线进行粗轧，控制开轧温度在1060～1070℃；

16)在高线进行精轧，控制精轧温度在905～910℃；

17)进行吐丝，吐丝温度控制在897～900℃；

18)采用斯太尔摩延迟冷却至640～650℃；

19)空冷至室温，待用。

实施例4

空心铆钉用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0043％，Si：0.004％，Mn：0.25％，Ti：0.09％，P：0.010％，S：0.007％，N：0.0033％，其余为铁及不可避免的杂质。

生产空心铆钉用钢的方法，其步骤：

1)采用喷镁铁水脱硫，喷镁量按照8公斤/吨钢进行，控制铁水温度在1330～1340℃，控制铁水在进入转炉前S重量百分比为：0.0032％；

2)转炉冶炼，控制出钢温度在1673～1678℃，控制炉渣碱度在3.8，终点C重量百分比为0.040％；

3)采用挡渣出钢，当出钢至钢水总重量的1/3时，按照3公斤/吨钢加入Mn-Fe，当出钢至钢水总重量的2/3时Mn-Fe已全部加完，并控制钢水中的Mn重量百分比为0.16％；

4)在钢包中重新造渣：按照3公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.4公斤/吨钢加入萤石；

5)按照常规全程吹氩，并在吹氩期间，按照0.7公斤/吨钢向渣面加入铝丸进行渣面脱氧，按照0.55公斤/吨钢向渣面加入电石；

6)在RH真空炉内进行精炼，精炼时间在40分钟，控制RH真空炉内的真空压力95Pa，脱碳后氧的重量百分比为0.028％；

7)在RH真空炉内进行脱氧，按照1.5公斤/吨钢一次性加入铝丸；

8)在RH真空炉内进行脱硫，按照2.5公斤/吨钢一次性加入CaO，按照0.5公斤/吨钢一次性加入萤石；

9)在RH真空炉内进行微合金化，按照1.5公斤/吨钢一次性加完Ti-Fe；

11)在RH真空炉内进行钙处理，按照0.4公斤/吨钢一次性加入Ca-Fe丸；

12)进行连铸，控制连铸坯过热度在30℃，控制拉坯速度在1.8米/分钟；

13)将组分及重量百分比为：C：0.0043％，Si：0.004％，Mn：0.25％，Ti：0.09％，P：0.010％，S：0.007％，N≤0.0033％，其余为铁及不可避免的杂质的断面为320毫米×420毫米连铸坯轧制成250毫米×500毫米的方坯；

14)对方坯加热，控制均热段温度在1090～1100℃；

15)在高线进行粗轧，控制开轧温度在1070～1080℃；

16)在高线进行精轧，控制入精轧温度在915～920℃；

17)进行吐丝，吐丝温度控制在900～905℃；

18)采用斯太尔摩延迟冷却至650～655℃；

19)空冷至室温，待用。

实施例5

空心铆钉用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0030％，Si：0.005％，Mn：0.20％，Ti：0.08％，P：0.008％，S：0.005％，N：0.0030％，其余为铁及不可避免的杂质。

生产空心铆钉用钢的方法，其步骤：

1)采用喷镁铁水脱硫，喷镁量按照9公斤/吨钢进行，控制铁水温度在1340～1350℃，控制铁水在进入转炉前S重量百分比为：0.002％；

2)转炉冶炼，控制出钢温度在1675～1680℃，控制炉渣碱度在4.0，终点C重量百分比为0.030％；

3)采用挡渣出钢，当出钢至钢水总重量的1/3时，按照4公斤/吨钢加入Mn-Fe，当出钢至钢水总重量的2/3时Mn-Fe已全部加完，并控制钢水中的Mn重量百分比为0.16％；

4)在钢包中重新造渣：按照4公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.5公斤/吨钢加入萤石；

5)按照常规全程吹氩，并在吹氩期间，按照0.8公斤/吨钢向渣面加入铝丸进行渣面脱氧，按照0.6公斤/吨钢向渣面加入电石；

6)在RH真空炉内进行精炼，精炼时间在45分钟，控制RH真空炉内的真空压力100Pa，脱碳后氧的重量百分比为0.03％；

7)在RH真空炉内进行脱氧，按照2公斤/吨钢一次性加入铝丸；

8)在RH真空炉内进行脱硫，按照3公斤/吨钢一次性加入CaO，按照0.6公斤/吨钢一次性加入萤石；

9)在RH真空炉内进行微合金化，按照1公斤/吨钢一次性加完Ti-Fe；

11)在RH真空炉内进行钙处理，按照0.5公斤/吨钢一次性加入Ca-Fe丸；

12)进行连铸，控制连铸坯过热度在35℃，控制拉坯速度在2.0米/分钟；

13)将组分及重量百分比为：C：0.0030％，Si：0.005％，Mn：0.20％，Ti：0.08％，P：0.008％，S：0.005％，N≤0.0030％，其余为铁及不可避免的杂质的断面为320毫米×420毫米连铸坯轧制成200毫米×200毫米的方坯；

14)对方坯加热，控制均热段温度在1100～1110℃；

15)在高线进行粗轧，控制开轧温度在1080～1090℃；

16)在高线进行精轧，控制入精轧温度在915～925℃；

17)进行吐丝，吐丝温度控制在903～908℃；

18)采用斯太尔摩延迟冷却至650～660℃；

19)空冷至室温，待用。

表1 各实施例检验结果情况统计表

Claims

1.空心铆钉用钢，其组分及重量百分比为：C≤0.006％，Si≤0.01％，Mn：0.15～0.25％，Ti：0.08～0.15％，P≤0.015％，S≤0.010％，N≤0.0040％，其余为铁及不可避免的杂质。

2.生产权利要求1所述的空心铆钉用钢的方法，其步骤：

13)将连铸坯轧制成方坯，连铸坯的截面尺寸大于方坯；

14)对方坯加热，控制均热段温度在1050～1110℃；

15)在高线进行粗轧，控制开轧温度在1030～1090℃；

16)在高线进行精轧，控制精轧温度在895～925℃；

17)进行吐丝，吐丝温度控制在890～908℃；

18)采用斯太尔摩延迟冷却至630～660℃；

19)空冷至室温，待用。