CN114086061B - 一种6.8级耐蚀冷镦钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种6.8级耐蚀冷镦钢及其生产方法,属于耐酸腐蚀钢筋生产技术领域。本发明包括以下重量百分比的化学成分:C:0.10%~0.20%、Si:0.40%~0.60%、Mn:0.60%~0.80%、Alt:0.020%~0.030%、La:0.008%~0.015%、Nd:0.008%~0.015%、Y:0.010%~0.020%、P≤0.015%、S≤0.015%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种6.8级耐蚀冷镦钢及其生产方法,通过特定的化学成分配比和生产方法,得到耐蚀性能优良的冷镦钢,适用于制作耐工业大气环境腐蚀的6.8级紧固件,也可制作其他同强度级别的工件,且钢材制备成本较低。
Description
技术领域
本发明属于冷镦钢技术领域,更具体地说,涉及一种6.8级耐蚀冷镦钢及其生产方法。
背景技术
冷镦钢主要用于生产螺栓、螺钉、螺母等紧固件,我国铁路建设保持较快发展,不仅新建铁路和既有线路的改造为高速动车组、大功率机车、重载货车提供了新的市场需求,而且在役装备的更新换代也为紧固件提供了市场空间。中国地域辽阔,自然气候环境复杂,随着轨道交通事业的发展,对其紧固件用冷镦钢提出了更高要求,急需开发具有优良的耐蚀性能的冷镦钢材料,我国风电、桥梁等领域也对具有耐蚀性能的紧固件用钢有着迫切需求。目前我国耐蚀建筑用钢如板材、型钢方面研究较多,产品也相对成熟,但耐蚀冷镦钢的研究较少。随着紧固件应用环境的复杂化,急需开发低成本的具有耐蚀性能的冷镦钢材料。
经检索,有关钢筋的耐酸腐蚀性能的研究,已有大量专利文献公开,如中国专利公开号为:CN101397634B,公开了一种耐大气腐蚀的08CrNiCu低合金高强度免退火冷镦钢及生产工艺,按重量百分比计,化学成分配比为C:0.05~0.90%,Si:0.15~0.25%,Mn:0.55~0.65%,P:0.005~0.025%,S:0.005~0.02%,Cr:0.65~0.75%,Ni:0.25~0.30%,Cu:0.35~0.40%,其余为Fe和不可避免的杂质;可用于加工8.8级螺栓及配套螺母。不足之处是发明的钢添加Ni、Cr等贵合金元素,成本较高。
又如中国专利公开号为:CN108070796A,公开了一种抗延迟断裂1040MPa级耐候螺栓,其化学成分的质量百分数为:C:0.21~0.32,Si:0.10~0.50,Mn:0.60~1.00,P:0.008~0.020,S:≤0.005,Cr:0.82~1.20,Ni:0.25~0.50,Cu:0.25~0.50,Mo:0.05~0.20,Nb:0.015~0.060,V:0.015~0.090,Ti:0.008~0.035,B:0.0008~0.0035,Al:0.015~0.040,Ca:0.003~0.007,Zr:0.015~0.045,Re:0.010~0.045,余量为Fe和不可避免的杂质;上述螺栓的制备方法主要是采用常规的高纯净质化冶炼-连铸-轧制技术,制作的螺栓既抗延迟断裂又耐大气腐蚀。但该方法中添加了Ti、Zr元素,会形成氮化物夹杂,对材料的韧性有害,且钢中合金添加较多,强度级别也在1000MPa以上。
发明内容
1、要解决的问题
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种6.8级耐蚀冷镦钢及其生产方法,通过特定的化学成分配比和生产方法,得到耐蚀性能优良的冷镦钢,适用于制作耐工业大气环境腐蚀的6.8级紧固件,也可制作其他同强度级别的工件,且钢材制备成本较低。
2、技术方案
为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。
本发明的一种6.8级耐蚀冷镦钢,包括以下重量百分比的化学成分:C:0.10%~0.20%、Si:0.40%~0.60%、Mn:0.60%~0.80%、Alt:0.020%~0.030%、La:0.008%~0.015%、Nd:0.008%~0.015%、Y:0.010%~0.020%、P≤0.015%、S≤0.015%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
更进一步,所述6.8级耐蚀冷镦钢的耐蚀性能指数W≥0.26,W值单位为wt%,且W=0.3Si+3.6La+4.5Nd+3.9Y。
更进一步,所述6.8级耐蚀冷镦钢的钢水流动性指数L≤0.045,L值单位为wt%,且L=1.12Nd+0.95Y+1.20La。
本发明提供的6.8级耐蚀冷镦钢的成分控制如下:
C:C是钢中最基本有效的强化元素,但随着其含量增大,延展性降低,因此需要将C含量控制在0.10%~0.20%范围内,进一步优选为C:0.12%~0.18%。
Si:Si是钢中强化的重要元素,通过固溶作用提高钢的强度,Si主要富集于钢表面,提高钢中锈层的稳定性,提高耐蚀性能。但Si元素的提高会增加钢中碳的扩散,加剧钢材脱碳。因此Si含量控制在0.40%~0.60%范围内,进一步优选为Si:0.44%~0.56%。
Mn:Mn和Fe形成固溶体,提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度,但过量的Mn会降低钢的塑性,提高材料的缺口敏感性,且增加晶界的偏析,导致晶界强度降低。Mn的添加同时有助于在钢材表面形成锈蚀层,提高钢的耐蚀性能,过度的Mn会导致腐蚀产物颗粒的长大,提高腐蚀率。因此Mn含量控制在0.60%~0.80%范围,进一步优选为Mn:0.63%~0.75%。
Al:Al是较强脱氧元素,同时提高钢的抗氧化性能,但随着Al含量的增加,粗大的碳氮化物系夹杂物量增大。因此Alt含量控制在0.020%~0.030%范围内,进一步优选为Alt:0.022%~0.029%。
La:La对钢中的夹杂物进行改性,同时促使细小的球状夹杂弥散分布,提高钢的强韧性。La在钢中还有效改善点蚀和晶间腐蚀;但La过高易造成钢水浇铸时发生结瘤,La含量控制在0.008%~0.015%范围内,进一步优选为La:0.010%~0.013%。
Nd:Nd和La形成复合变质剂,比单一的La对夹杂物的变质更有效。Nd使基体表面锈层电阻及与基体结合处的反应电阻升高,增强锈层对钢的保护。Nd含量控制在0.008%~0.015%范围内,进一步优选为Nd:0.009~0.013%。
Y:Y在钢中的作用和Nd相似,和Nd、La形成复合变质剂,可以通过细化夹杂物,通过弥散强化提高钢的强韧性。Y在钢的锈层中通过提高电位,可显著提高其耐蚀能力。Y含量控制在0.010~0.020%范围内,进一步优选为Y:0.013~0.018%。
S和P:硫容易在钢中与锰形成MnS夹杂,对钢的加工性能有害;P是具有强烈偏析倾向的元素,通常还引起硫和锰的共同偏聚,对产品组织和性能的均匀性有害。因此需要控制P≤0.015%,S≤0.015%。
本发明的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→成品,所述连铸步骤中在结晶器内加入La线、Nd线及Nd线调整La、Nd、Y含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸,且一次冷却水流量为100m3/h~120m3/h,二次冷却比水量1.0l/kg~1.2l/kg。
更进一步,上述连铸后得到的方坯进入加热炉内进行加热处理,其中加热炉内的均热温度控制在1000℃~1100℃范围内,出钢温度控制在900℃~1000℃范围,加热炉出来后的方坯经高速线材轧机进行轧制处理,轧制过程中吐丝温度控制在780℃~830℃范围内。
更进一步,LF炉精炼步骤中钢包全程底吹氩,加入预熔型精炼渣、石灰造渣,白渣保持时间≥15分钟,根据进LF炉前的成分分析结果,在精炼前期和中期加入合金调整Si、Mn含量至目标范围。
更进一步,钢水冶炼步骤中转炉终点控制C≤0.04%,P≤0.006%;挡渣出钢,出钢约1/5钢水时,加入精炼渣和石灰,出钢约1/3时,加入脱氧剂和合金,出钢约3/4时,加入铝饼,出钢结束后根据下渣量,向钢渣面均匀抛洒适量铝粒。
更进一步,冷镦钢线材成品金相组织为铁素体+珠光体,力学性能Rm≥520MPa,A≥38%,Z≥70%,五分之一冷顶锻合格。
更进一步,与同级别冷镦钢1022相比,NaHSO3周浸试验相对腐蚀率≤40%。
3、有益效果
相比于现有技术,本发明的有益效果为:
(1)本发明的一种6.8级耐蚀冷镦钢,区别于传统添加Cu、Cr、Ni贵合金元素的耐蚀钢,本发明通过添加低成本的La、Nd、Y稀土元素,能够有效降低钢材的制造成本。其中Y在钢的锈层中通过提高电位,可显著提高其耐蚀能力;La对钢中的夹杂物进行改性,同时促使细小的球状夹杂弥散分布,提高钢的强韧性;Nd使基体表面锈层电阻及与基体结合处的反应电阻升高,增强锈层对钢的保护。此外,La、Nd、Y形成复合变质剂,对夹杂实现改性,同时还能细化夹杂,在钢中期待弥散分布作用,有效提高钢的强韧性。单一添加Nd的话,量过多则作用不再显著,此外Y在钢的锈层中通过提高电位,可显著提高钢的耐蚀能力。
(2)本发明的一种6.8级耐蚀冷镦钢,为了得到足够的耐蚀效果,化学成分配比需保证冷镦钢的耐蚀性能指数W≥0.26,W值单位为wt%,且W=0.3Si+3.6La+4.5Nd+3.9Y。在本发明中,由于Si、La、Nd、Y是主要的耐蚀元素,为了保证冷镦钢达到足够的耐蚀性,需要按照各元素的耐腐蚀作用的贡献进行搭配,以强化生成致密、黏附性强的锈层,更好的增加耐腐蚀性。由于本发明中C含量较高,更容易被腐蚀,应该耐蚀性能指数W值也应该更高,以保证冷镦钢的耐蚀性。
(3)本发明的一种6.8级耐蚀冷镦钢及其生产方法,连铸步骤中,在结晶器内加入La线、Nd线及Nd线调整La、Nd、Y含量至目标范围,加入的La、Nd、Y三种元素是线型,能够有效溶解防止钢水结瘤,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸,进一步降低钢水结瘤的风险。本发明中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为100m3/h~120m3/h,二次冷却比水量1.0l/kg~1.2l/kg。超过以上最大限值则可能出现铸坯裂纹,且导致柱状晶生长造成粗晶,低于以上最低限值则导致拉速低,生产效率不足。
(4)本发明的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,连铸后得到的方坯进入加热炉内进行加热处理,其中加热炉内的均热温度控制在1000℃~1100℃范围内,出钢温度控制在900℃~1000℃范围,加热炉出来后的方坯经高速线材轧机进行轧制处理,轧制过程中吐丝温度控制在780℃~830℃范围内。
附图说明
图1为本发明的一种6.8级耐蚀冷镦钢的钢水流动性与钢水流动性指数L之间的变化趋势图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。
实施例1
如图1所示,本实施的一种6.8级耐蚀冷镦钢,包括以下重量百分比的化学成分:C:0.10%、Si:0.40%、Mn:0.80%、Alt:0.030%、La:0.008%、Nd:0.015%、Y:0.010%、P:0.012%、S:0.003%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。区别于传统添加Cu、Cr、Ni贵合金元素的耐蚀钢,本发明通过添加低成本的La、Nd、Y稀土元素,能够有效降低钢材的制造成本。其中Y在钢的锈层中通过提高电位,可显著提高其耐蚀能力;La对钢中的夹杂物进行改性,同时促使细小的球状夹杂弥散分布,提高钢的强韧性;Nd使基体表面锈层电阻及与基体结合处的反应电阻升高,增强锈层对钢的保护。此外,La、Nd、Y形成复合变质剂,对夹杂实现改性,同时还能细化夹杂,在钢中期待弥散分布作用,有效提高钢的强韧性。单一添加Nd的话,量过多则作用不再显著,此外Y在钢的锈层中通过提高电位,可显著提高钢的耐蚀能力。
为了得到足够的耐蚀效果,化学成分配比需保证所述6.8级耐蚀冷镦钢的耐蚀性能指数W≥0.26,W值单位为wt%,且W=0.3Si+3.6La+4.5Nd+3.9Y。在本发明中,由于Si、La、Nd、Y是主要的耐蚀元素,为了保证冷镦钢达到足够的耐蚀性,需要按照各元素的耐腐蚀作用的贡献进行搭配,以强化生成致密、黏附性强的锈层,更好的增加耐腐蚀性。由于本发明中C含量较高,更容易被腐蚀,应该耐蚀性能指数W值也应该更高,以保证冷镦钢的耐蚀性。
同时为了确保钢水流动性,化学成分配比需保证所述6.8级耐蚀冷镦钢的钢水流动性指数L≤0.045,L值单位为wt%,且L=1.12Nd+0.95Y+1.20La。模拟工业生产环境进行中试炼钢再进行浇铸,试验其钢水流动性,结果显示,为了足够的钢水流动性,需要L值维持在0.045以下。具体地,本实施例中W值为0.26,L值为0.036。
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→Φ5.5~30mm线材盘条成品。其中经预处理脱硫,脱硫目标值S≤0.006%。钢水冶炼步骤中转炉终点控制C:0.04%,P:0.005%;挡渣出钢,出钢约1/5钢水时,加入精炼渣和石灰,出钢约1/3时,加入脱氧剂和合金,出钢约3/4时,加入铝饼,出钢结束后根据下渣量,向钢渣面均匀抛洒适量铝粒。
LF炉精炼步骤中钢包全程底吹氩,氩气流量以钢水不喷溅出钢包为准,加入预熔型精炼渣、石灰造渣,白渣保持时间≥15分钟,根据进LF炉前的成分分析结果,在精炼前期和中期加入合金调整Si、Mn含量至目标范围。具体地,本实施例中转炉终点控制C:0.03%,P:0.005%;白渣保持时间为15分钟。
本实施例连铸步骤中,在结晶器内加入La线、Nd线及Nd线调整La、Nd、Y含量至目标范围,加入的La、Nd、Y三种元素是线型,能够有效溶解防止钢水结瘤,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸,进一步降低钢水结瘤的风险。本实施例中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为100m3/h~120m3/h,二次冷却比水量1.0l/kg~1.2l/kg。超过以上最大限值则可能出现铸坯裂纹,且导致柱状晶生长造成粗晶,低于以上最低限值则导致拉速低,生产效率不足。具体地,本实施例中一次冷却水流量为110m3/h,二次冷却比水量1.20l/kg。
上述连铸后得到的方坯进入加热炉内进行加热处理,其中加热炉内的均热温度控制在1000℃~1100℃范围内,出钢温度控制在900℃~1000℃范围,加热炉出来后的方坯经高速线材轧机进行轧制处理,轧制过程中吐丝温度控制在780℃~830℃范围内。具体地,本实施例中加热炉内的均热温度为1100℃,出钢温度为1000℃;轧制过程中吐丝温度为822℃。
本实施例的冷镦钢线材成品的金相组织为铁素体+珠光体,Rm≥520MPa,A≥38%,Z≥70%,五分之一冷顶锻合格。冷镦钢线材成品按下列要求进行冷顶锻,经冷顶锻试验后,试样表面不得出现肉眼可见裂口、裂缝、裂纹和发纹缺陷。模拟工业大气环境,在NaHSO3溶液中进行周浸试验,相对腐蚀率是与同级别冷镦钢1022相比,本实施例的6.8级耐蚀冷镦钢的NaHSO3周浸试验相对腐蚀率≤40%。具体地,本实施例中冷镦钢线材成品的拉伸性能Rm:536MPa,A:38%,Z:71%,五分之一冷顶锻合格;6.8级耐蚀冷镦钢的NaHSO3周浸试验相对腐蚀率为38.35%。
其中NaHSO3溶液72h周浸试验步骤为:在方坯上取样,按TB/T2375-1993《铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法》进行试样加工,完成NaHSO3溶液72h周浸试验,并计算腐蚀失重率,每个编号10组,计算平均值,具体结果如表3所示。其中腐蚀失重率(W)按下式进行计算:
式中:W——失重率,g/(m2·h);G0——试样原始重量,g;G1——试样试后重量,g;a——试样长度,mm;b——试样宽度,mm;c——试样厚度,mm;t——试验时间,h。
本实施例的6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法制作得到的冷镦钢,不仅具有优良的耐蚀性能,还具有优秀的冷镦性能,可以制作变形量大的紧固件,适用于制作耐工业大气环境腐蚀的6.8级紧固件,也可制作其他同强度级别的工件如杆类等,且钢材成本低。本实施例的冷镦钢化学成分组成、生产方法均得到适当控制,热轧态力学性能强度高,塑性好,具有高耐蚀性能,耐蚀性是市场通用的6.8级冷镦钢1022的2.5倍以上,同时具有优异的冷镦性能,易于用户加工,钢材成本低。
表1为实施例1-7以及对比例1-3中的化学成分表(wt%)
钢种 | C | Si | Mn | Alt | La | Nd | Y | P | S | W值 | L值 |
实施例1 | 0.10 | 0.40 | 0.80 | 0.030 | 0.008 | 0.015 | 0.010 | 0.012 | 0.003 | 0.26 | 0.036 |
实施例2 | 0.20 | 0.57 | 0.60 | 0.020 | 0.013 | 0.008 | 0.020 | 0.013 | 0.002 | 0.33 | 0.044 |
实施例3 | 0.12 | 0.44 | 0.75 | 0.029 | 0.010 | 0.013 | 0.013 | 0.011 | 0.003 | 0.28 | 0.039 |
实施例4 | 0.18 | 0.56 | 0.63 | 0.022 | 0.013 | 0.009 | 0.018 | 0.009 | 0.001 | 0.33 | 0.043 |
实施例5 | 0.17 | 0.60 | 0.69 | 0.028 | 0.008 | 0.008 | 0.010 | 0.012 | 0.003 | 0.28 | 0.028 |
实施例6 | 0.13 | 0.51 | 0.73 | 0.023 | 0.011 | 0.011 | 0.015 | 0.009 | 0.001 | 0.30 | 0.040 |
实施例7 | 0.15 | 0.49 | 0.65 | 0.025 | 0.015 | 0.010 | 0.014 | 0.010 | 0.001 | 0.26 | 0.032 |
对比例1 | 0.16 | 0.40 | 0.73 | 0.025 | 0.008 | 0.008 | 0.010 | 0.011 | 0.002 | 0.22 | 0.028 |
对比例2 | 0.14 | 0.53 | 0.77 | 0.026 | 0.015 | 0.015 | 0.014 | 0.012 | 0.001 | 0.34 | 0.048 |
对比例3 | 0.21 | 0.28 | 0.93 | 0.028 | / | / | / | 0.013 | 0.002 | / | / |
表2实施例1-7以及对比例1-3中冷镦钢的生产工艺参数
表3本发明实施例及对比例的具体工艺参数和性能检测情况列表
实施例2
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢,基本与实施例1保持一致,其不同之处在于,本实施例中包括以下重量百分比的化学成分:C:0.20%、Si:0.57%、Mn:0.60%、Alt:0.020%、La:0.013%、Nd:0.008%、Y:0.020%、P:0.013%、S:0.002%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本实施例的6.8级耐蚀冷镦钢的耐蚀指数W值为0.33,钢水流动性指数L值为0.044。
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→Φ5.5~30mm线材盘条成品。其中经预处理脱硫,脱硫目标值S≤0.006%。钢水冶炼步骤中转炉终点控制C为0.04%,P为0.005%,白渣保持时间为17分钟。
在结晶器内加入La线、Nd线及Nd线调整La、Nd、Y含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸。本实施例中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为130m3/h,二次冷却比水量1.26l/kg。
本实施例中加热炉内的均热温度为1085℃,出钢温度为900℃;轧制过程中吐丝温度为830℃。
本实施例中冷镦钢线材成品的拉伸性能Rm:542MPa,A:38.5%,Z:71%,五分之一冷顶锻合格;6.8级耐蚀冷镦钢的NaHSO3周浸试验相对腐蚀率为39.1%。
实施例3
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢,基本与实施例1保持一致,其不同之处在于,本实施例中包括以下重量百分比的化学成分:C:0.12%、Si:0.44%、Mn:0.75%、Alt:0.029%、La:0.010%、Nd:0.013%、Y:0.013%、P:0.011%、S:0.003%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本实施例的6.8级耐蚀冷镦钢的耐蚀指数W值为0.28,钢水流动性指数L值为0.039。
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→Φ5.5~30mm线材盘条成品。其中经预处理脱硫,脱硫目标值S≤0.006%。钢水冶炼步骤中转炉终点控制C为0.03%,P为0.005%,白渣保持时间为17分钟。
在结晶器内加入La线、Nd线及Nd线调整La、Nd、Y含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸。本实施例中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为115m3/h,二次冷却比水量1.30l/kg。
本实施例中加热炉内的均热温度为1000℃,出钢温度为906℃;轧制过程中吐丝温度为780℃。
本实施例中冷镦钢线材成品的拉伸性能Rm:543MPa,A:39%,Z:73%,五分之一冷顶锻合格;6.8级耐蚀冷镦钢的NaHSO3周浸试验相对腐蚀率为36.09%。
实施例4
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢,基本与实施例1保持一致,其不同之处在于,本实施例中包括以下重量百分比的化学成分:C:0.18%、Si:0.56%、Mn:0.63%、Alt:0.022%、La:0.013%、Nd:0.009%、Y:0.018%、P:0.009%、S:0.001%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本实施例的6.8级耐蚀冷镦钢的耐蚀指数W值为0.33,钢水流动性指数L值为0.043。
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→Φ5.5~30mm线材盘条成品。其中经预处理脱硫,脱硫目标值S≤0.006%。钢水冶炼步骤中转炉终点控制C为0.05%,P为0.004%,白渣保持时间为17分钟。
在结晶器内加入La线、Nd线及Nd线调整La、Nd、Y含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸。本实施例中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为122m3/h,二次冷却比水量1.23l/kg。
本实施例中加热炉内的均热温度为1056℃,出钢温度为984℃;轧制过程中吐丝温度为796℃。
本实施例中冷镦钢线材成品的拉伸性能Rm:538MPa,A:39%,Z:72%,五分之一冷顶锻合格;6.8级耐蚀冷镦钢的NaHSO3周浸试验相对腐蚀率为36.09%。
实施例5
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢,基本与实施例1保持一致,其不同之处在于,本实施例中包括以下重量百分比的化学成分:C:0.17%、Si:0.60%、Mn:0.69%、Alt:0.028%、La:0.008%、Nd:0.008%、Y:0.010%、P:0.012%、S:0.003%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本实施例的6.8级耐蚀冷镦钢的耐蚀指数W值为0.28,钢水流动性指数L值为0.028。
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→Φ5.5~30mm线材盘条成品。其中经预处理脱硫,脱硫目标值S≤0.006%。钢水冶炼步骤中转炉终点控制C为0.03%,P为0.005%,白渣保持时间为17分钟。
在结晶器内加入La线、Nd线及Nd线调整La、Nd、Y含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸。本实施例中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为123m3/h,二次冷却比水量1.26l/kg。
本实施例中加热炉内的均热温度为1023℃,出钢温度为956℃;轧制过程中吐丝温度为793℃。
本实施例中冷镦钢线材成品的拉伸性能Rm:529MPa,A:38.5%,Z:71%,五分之一冷顶锻合格;6.8级耐蚀冷镦钢的NaHSO3周浸试验相对腐蚀率为34.59%。
实施例6
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢,基本与实施例1保持一致,其不同之处在于,本实施例中包括以下重量百分比的化学成分:C:0.13%、Si:0.51%、Mn:0.73%、Alt:0.023%、La:0.011%、Nd:0.011%、Y:0.015%、P:0.009%、S:0.001%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本实施例的6.8级耐蚀冷镦钢的耐蚀指数W值为0.30,钢水流动性指数L值为0.040。
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→Φ5.5~30mm线材盘条成品。其中经预处理脱硫,脱硫目标值S≤0.006%。钢水冶炼步骤中转炉终点控制C为0.03%,P为0.004%,白渣保持时间为18分钟。
在结晶器内加入La线、Nd线及Nd线调整La、Nd、Y含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸。本实施例中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为112m3/h,二次冷却比水量1.21l/kg。
本实施例中加热炉内的均热温度为1029℃,出钢温度为927℃;轧制过程中吐丝温度为816℃。
本实施例中冷镦钢线材成品的拉伸性能Rm:547MPa,A:38%,Z:70%,五分之一冷顶锻合格;6.8级耐蚀冷镦钢的NaHSO3周浸试验相对腐蚀率为37.59%。
实施例7
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢,基本与实施例1保持一致,其不同之处在于,本实施例中包括以下重量百分比的化学成分:C:0.15%、Si:0.49%、Mn:0.65%、Alt:0.025%、La:0.015%、Nd:0.010%、Y:0.014%、P:0.010%、S:0.001%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本实施例的6.8级耐蚀冷镦钢的耐蚀指数W值为0.26,钢水流动性指数L值为0.032。
本实施例的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→Φ5.5~30mm线材盘条成品。其中经预处理脱硫,脱硫目标值S≤0.006%。钢水冶炼步骤中转炉终点控制C为0.04%,P为0.004%,白渣保持时间为16分钟。
在结晶器内加入La线、Nd线及Nd线调整La、Nd、Y含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸。本实施例中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为126m3/h,二次冷却比水量1.28l/kg。
本实施例中加热炉内的均热温度为1049℃,出钢温度为933℃;轧制过程中吐丝温度为821℃。
本实施例中冷镦钢线材成品的拉伸性能Rm:547MPa,A:39.5%,Z:73%,五分之一冷顶锻合格;6.8级耐蚀冷镦钢的NaHSO3周浸试验相对腐蚀率为38.35%。
对比例1
本对比例的冷镦钢包括以下重量百分比的化学成分:C:0.16%、Si:0.40%、Mn:0.73%、Alt:0.025%、La:0.008%、Nd:0.008%、Y:0.010%、P:0.011%、S:0.002%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本对比例的冷镦钢的耐蚀性能指数W值为0.22,钢水流动性指数L为0.028。
本对比例的一种冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→Φ5.5~30mm线材盘条成品。其中经预处理脱硫,脱硫目标值S≤0.006%。钢水冶炼步骤中转炉终点控制C为0.03%,P为0.005%,白渣保持时间为18分钟。
在结晶器内加入La线、Ce线及Yb线调整La、Ce、Yb含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸。本实施例中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为120m3/h,二次冷却比水量1.25l/kg。
本对比例中加热炉内的均热温度为1084℃,出钢温度为945℃;轧制过程中吐丝温度为803℃。
本对比例的化学成分虽然在范围内,生产方法也得当,但由于耐蚀性能指数W值没有得到适当控制,在0.26以下,虽然和1022相比具有一定的耐蚀性,但仅达到1.4倍,耐蚀性不足。
对比例2
本对比例的冷镦钢包括以下重量百分比的化学成分:C:0.14%、Si:0.53%、Mn:0.77%、Alt:0.026%、La:0.015%、Nd:0.015%、Y:0.014%、P:0.012%、S:0.001%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本对比例的冷镦钢的耐蚀性能指数W值为0.34,钢水流动性指数L为0.048。
本对比例的一种冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→Φ5.5~30mm线材盘条成品。其中经预处理脱硫,脱硫目标值S≤0.006%。钢水冶炼步骤中转炉终点控制C为0.04%,P为0.005%,白渣保持时间为18分钟。
在结晶器内加入La线、Ce线及Yb线调整La、Ce、Yb含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸。本实施例中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为121m3/h,二次冷却比水量1.25l/kg。
本对比例同样是化学成分在要求范围内,但是钢水流动性指数L值过高,导致在连铸过程中发生结瘤并停浇,未能进一步生产。
对比例3
本对比例的冷镦钢包括以下重量百分比的化学成分:C:0.21%、Si:0.28%、Mn:0.93%、Alt:0.028%、P:0.013%、S:0.002%,其余为Fe和其它不可避免的杂质。
本对比例的一种冷镦钢的生产方法,包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→Φ5.5~30mm线材盘条成品。其中经预处理脱硫,脱硫目标值S≤0.006%。钢水冶炼步骤中转炉终点控制C为0.04%,P为0.004%,白渣保持时间为17分钟。
在结晶器内加入La线、Ce线及Yb线调整La、Ce、Yb含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸。本实施例中采用强冷却,增大冷却凝固系数,缩短凝固时间,提高生产效率,关键参数如下:一次冷却水流量为119m3/h,二次冷却比水量1.25l/kg。
本对比例中加热炉内的均热温度为1088℃,出钢温度为967℃;轧制过程中吐丝温度为813℃。
本对比例为1022牌号6.8级紧固件用冷镦钢,其力学性能较优,但不具有耐蚀性。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明构思和范围进行限定,在不脱离本发明设计思想的前提下,本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种6.8级耐蚀冷镦钢,其特征在于:包括以下重量百分比的化学成分:C: 0.10%~0.20%、Si:0.40%~0.60%、Mn:0.60%~0.80%、Alt:0.020%~0.030%、La: 0.008%~0.015%、Nd:0.008%~0.015%、Y:0.010%~0.020%、P ≤0.015%、S≤0.015%,其余为Fe和其它不可避免的杂质;所述6.8级耐蚀冷镦钢的耐蚀性能指数W≥0.26,W值单位为wt%,且W=0.3Si+3.6La+4.5Nd+3.9Y;所述6.8级耐蚀冷镦钢的钢水流动性指数L≤0.045,L值单位为wt%,且L=1.12Nd+ 0.95Y+1.20La。
2.根据权利要求1所述的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,其特征在于:包括以下生产步骤:铁水预处理→钢水冶炼→LF炉精炼→方坯连铸→方坯加热→线材轧制→斯太尔摩冷却线冷却→成品,所述连铸步骤中在结晶器内加入La线、Nd线及Nd线调整La、Nd、Y含量至目标范围,同时采用电磁搅拌及全程氩气保护浇铸,且一次冷却水流量为100 m3/h~120m3/h,二次冷却比水量1.0 l/kg~1.2l/kg;冷镦钢线材成品金相组织为铁素体+珠光体,力学性能Rm≥520MPa,A≥38%,Z≥70%,五分之一冷顶锻合格。
3.根据权利要求2所述的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,其特征在于:上述连铸后得到的方坯进入加热炉内进行加热处理,其中加热炉内的均热温度控制在1000℃~1100℃范围内,出钢温度控制在900℃~1000℃范围,加热炉出来后的方坯经高速线材轧机进行轧制处理,轧制过程中吐丝温度控制在780℃~830℃范围内。
4.根据权利要求2所述的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,其特征在于: LF炉精炼步骤中钢包全程底吹氩,加入预熔型精炼渣、石灰造渣,白渣保持时间≥15分钟,根据进LF炉前的成分分析结果,在精炼前期和中期加入合金调整Si、Mn含量至目标范围。
5.根据权利要求4所述的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,其特征在于:钢水冶炼步骤中转炉终点控制C≤0.04%,P≤0.006%;挡渣出钢,出钢1/5钢水时,加入精炼渣和石灰,出钢1/3钢水时,加入脱氧剂和合金,出钢3/4钢水时,加入铝饼,出钢结束后根据下渣量,向钢渣面均匀抛洒适量铝粒。
6.根据权利要求5所述的一种6.8级耐蚀冷镦钢的生产方法,其特征在于:与同级别冷镦钢1022相比,NaHSO3周浸试验相对腐蚀率≤40%。
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GR01 | Patent grant | ||
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