RU2238335C1 - Method for producing of spheroidized rolled bars from boron steel for cold bulk pressing of high-strength fastening parts - Google Patents
Method for producing of spheroidized rolled bars from boron steel for cold bulk pressing of high-strength fastening parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2238335C1 RU2238335C1 RU2003110868/02A RU2003110868A RU2238335C1 RU 2238335 C1 RU2238335 C1 RU 2238335C1 RU 2003110868/02 A RU2003110868/02 A RU 2003110868/02A RU 2003110868 A RU2003110868 A RU 2003110868A RU 2238335 C1 RU2238335 C1 RU 2238335C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- boron
- cold
- cooling
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сортового проката из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей особо сложной формы.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of long products from boron-containing steel for cold forming for high-strength fasteners of especially complex shape.
Задачей изобретения является получение структуры сортового проката, обеспечивающей рациональные условия холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей. Технический результат заключается в одновременном обеспечении повышенных характеристик прокаливаемости стали.The objective of the invention is to obtain the structure of long products, providing rational conditions for the cold forging of complex profile high-strength fasteners. The technical result is to simultaneously provide increased hardenability characteristics of steel.
Известна конструкционная сталь, содержащая, мас.%: углерод 0,18-0,24%, марганец 0,90-130%, кремний 0,17-0,37%, бор 0.0005-0.0050%, азот 0.005-0.015%, ванадий 0,01-0,08%, титан 0,01-0,04%, остальное железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: 
Важнейшим требованием, предъявляемым к сортовому прокату из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки высокопрочных крепежных деталей особо сложной формы, является, с одной стороны, высокая технологическая пластичность и низкий коэффициент деформационного упрочнения в состоянии поставки и, с другой стороны, способность обеспечить заданный уровень потребительских свойств после завершающего термоупрочнения. Данная сталь от шихтовки до готового сортового проката проходит достаточно длительный передел, включающий следующие операции: выплавку, горячую прокатку, сфероидизирующий отжиг, калибровку. Задача обеспечения необходимого комплекса механических свойств, показателей технологической пластичности и низкого коэффициента деформационного упрочнения металлопроката в состоянии поставки в настоящее время успешно разрешается за счет ряда приемов, применяемых на различных стадиях изготовления стали:The most important requirement for long products made of boron-containing steel for cold forging of high-strength fasteners of particularly complex shape is, on the one hand, high technological ductility and low coefficient of strain hardening in the delivery state and, on the other hand, the ability to provide a given level of consumer properties after the final hardening. This steel from the batch to the finished long products undergoes a fairly lengthy redistribution, which includes the following operations: smelting, hot rolling, spheroidizing annealing, calibration. The task of providing the necessary complex of mechanical properties, indicators of technological plasticity and a low coefficient of strain hardening of rolled metal in the delivery state is currently being successfully solved by a number of techniques used at various stages of steelmaking:
Известен способ производства (Патент JP 61-163210, 23.07.1986 г., С 21 D 8/06), включающий нагрев прутков до 950°С, что обеспечивает выделение нитридов алюминия и бора с последующим охлаждением водой со скоростью 25°/мин до комнатной температуры. Данный способ не обеспечит получение требуемого уровня сфероидизации структуры используемого класса стали.A known production method (Patent JP 61-163210, 07.23.1986, C 21 D 8/06), including heating the rods to 950 ° C, which provides the release of aluminum nitride and boron, followed by cooling with water at a speed of 25 ° / min to room temperature. This method does not provide the required level of spheroidization of the structure of the used steel class.
Известен способ производства стержневой арматуры (Патент DE 3434744 А1, 03.04.1986 г., С 21 D 8/06), включающий нагрев до 1150°С, прокатка при от 1150°С до 800°С с целью получения феррито-перлитной структуры. Далее нагрев до 1000°С с последующим охлаждением до комнатной температуры.A known method of production of bar reinforcement (Patent DE 3434744 A1, 04/03/1986, C 21 D 8/06), including heating to 1150 ° C, rolling at from 1150 ° C to 800 ° C in order to obtain a ferrite-pearlite structure. Further heating to 1000 ° C followed by cooling to room temperature.
Наиболее близким аналогом является способ производства сортового проката из борсодержащей стали для холодной объемной штамповки, высокопрочных крепежных деталей, включающий выплавку стали в электропечи, внепечную обработку, разливку в изложницы, горячую прокатку слитка и охлаждение (RU 2042734 С1, С 22 С 38/54, 27.08.1995 г.).The closest analogue is a method for the production of long products from boron-containing steel for cold forming, high-strength fasteners, including steelmaking in electric furnaces, after-furnace treatment, casting into molds, hot rolling of the ingot and cooling (RU 2042734 C1, C 22 C 38/54, August 27, 1995).
Задачей изобретения является получение структуры сортового проката, обеспечивающей рациональные условия холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей. Технический результат заключается в одновременном обеспечении повышенных характеристик прокаливаемости стали.The objective of the invention is to obtain the structure of long products, providing rational conditions for the cold forging of complex profile high-strength fasteners. The technical result is to simultaneously provide increased hardenability characteristics of steel.
Для достижения технического результата в способе производства сортового проката, включающем выплавку стали в электропечи, выпуск металла, внепечную обработку, разливку в изложницы, горячую прокатку слитка с получением заготовки и охлаждение, выплавляют сталь при следующем соотношении компонентов, мас.%:To achieve a technical result in a method for the production of long products, including steelmaking in electric furnaces, metal production, after-furnace treatment, casting into molds, hot rolling of an ingot to produce a workpiece and cooling, steel is smelted in the following ratio of components, wt.%:
Марганец 0,90-1,30Manganese 0.90-1.30
Кремний 0,01-0,20Silicon 0.01-0.20
Хром 0,005-0,35Chrome 0.005-0.35
Бор 0,0005-0,0050Boron 0.0005-0.0050
Ниобий 0,001-0,02Niobium 0.001-0.02
Титан 0,01-0,04Titanium 0.01-0.04
Азот 0,005-0,015Nitrogen 0.005-0.015
Железо иIron and
неизбежные примеси Остальноеunavoidable impurities rest
при выполнении соотношений N/10Ti+Al≤0,039; 10B-0,01C/N≥1,80, где N азот, Ti - титан, Al - алюминий, В - бор, С - углерод, горячую прокатку заканчивают при 950-1000°С, затем проводят холодную деформацию калибровкой со степенью деформации 20-25% и сфероидизирующий отжиг путем скоростного нагрева холодно-деформированного проката в межкритический интервал температур и последующего регламентированного охлаждения в интервале температур 730-650°С со скоростью 0,5-1,0°С/мин и дальнейшего охлаждения в термокамере при температуре среды 100-200°С для сокращения продолжительности процесса сфероидизации.when the ratios N / 10Ti + Al≤0,039; 10B-0.01C / N≥1.80, where N is nitrogen, Ti is titanium, Al is aluminum, B is boron, C is carbon, hot rolling is completed at 950-1000 ° C, then cold deformation is carried out by calibration with a degree of deformation 20-25% and spheroidizing annealing by high-speed heating of cold-deformed rolled products in the intercritical temperature range and subsequent regulated cooling in the temperature range 730-650 ° C at a speed of 0.5-1.0 ° C / min and further cooling in a heat chamber at a temperature medium 100-200 ° C to reduce the duration of the spheroidization process.
Причем 
Приведенные сочетания легирующих элементов (п.1) позволяют получить в предлагаемой стали (в готовом изделии диаметром до 25 мм), после термоулучшения (закалка от температуры не менее 920°С с последующим отпуском от температуры не ниже 620°С) однородную мелкодисперсную структуру мартенсита отпуска с благоприятным сочетанием характеристик прочности и пластичности.The given combinations of alloying elements (p. 1) make it possible to obtain a uniform finely dispersed martensite structure in the proposed steel (in a finished product with a diameter of up to 25 mm), after thermal improvement (quenching from a temperature of at least 920 ° C and subsequent tempering from a temperature of at least 620 ° C) tempering with a favorable combination of strength and ductility characteristics.
Углерод и карбонитридообразующие элементы (ниобий) вводятся в композицию данной стали с целью обеспечения мелкодисперсной зеренной структуры, что позволит повысить как уровень ее прочности, так и обеспечить заданный уровень пластичности. При этом ниобий управляет процессами в аустенитной области (определяет склонность к росту зерна аустенита, стабилизирует структуру при термомеханической обработке, повышает температуру рекристаллизации и, как следствие, влияет на характер γ-α-превращения. Ниобий способствует также упрочнению стали при термоулучшении. Верхняя граница содержания углерода (0,26%), ниобий (0,02%) обусловлена необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижняя - соответственно 0,17%, 0,005% - обеспечением требуемого уровня прочности данной стали.Carbon and carbonitride-forming elements (niobium) are introduced into the composition of this steel in order to provide a finely dispersed grain structure, which will increase both its strength level and provide a given level of ductility. In this case, niobium controls processes in the austenitic region (determines the tendency to growth of austenite grain, stabilizes the structure during thermomechanical treatment, increases the temperature of recrystallization and, as a result, affects the nature of the γ-α transformation. Niobium also contributes to the hardening of steel during thermal improvement. The upper limit of the content carbon (0.26%), niobium (0.02%) due to the need to ensure the required level of ductility of steel, and the lower - respectively 0.17%, 0.005% - to ensure the required level of strength of this steel .
Марганец и хром используются, с одной стороны, как упрочнители твердого раствора, с другой стороны, как элементы, существенно повышающие устойчивость переохлажденного аустенита и увеличивающий прокаливаемость стали. При этом верхний уровень содержания марганца - 1,30% и хрома - 0,35% определяется необходимостью обеспечения требуемого уровня пластичности стали, а нижний - 0.90% и 0.005% соответственно, необходимостью обеспечить требуемый уровень прочности и прокаливаемости стали.Manganese and chromium are used, on the one hand, as solid solution hardeners, and on the other hand, as elements that significantly increase the stability of supercooled austenite and increase the hardenability of steel. At the same time, the upper level of manganese — 1.30% and chromium — 0.35% is determined by the need to ensure the required level of ductility of steel, and the lower — 0.90% and 0.005%, respectively, by the need to provide the required level of strength and hardenability of steel.
Кремний относится к ферритообразующим элементам. Нижний предел по кремнию - 0,01% - обусловлен технологией раскисления стали. Содержание кремния выше 0,20% неблагоприятно скажется на характеристиках пластичности стали.Silicon refers to ferrite-forming elements. The lower limit on silicon - 0.01% - is due to steel deoxidation technology. A silicon content above 0.20% will adversely affect the ductility characteristics of steel.
Бор способствует резкому увеличению прокаливаемости стали. Верхний предел содержания бора определяется соображениями пластичности стали, а нижний - необходимостью обеспечения требуемого уровня прокаливаемости.Boron contributes to a sharp increase in the hardenability of steel. The upper limit of boron content is determined by considerations of ductility of steel, and the lower - by the need to ensure the required level of hardenability.
Алюминий и титан используются в качестве раскислителей и обеспечивают защиту бора от связывания в нитриды, что способствует резкому повышению прокаливаемости стали. Так нижний уровень содержания данных элементов (0,02 и 0,01 соответственно) определяется требованием обеспечения прокаливаемости стали, а верхний уровень (0,06 и 0,04) требованием обеспечения заданного уровня пластичности стали.Aluminum and titanium are used as deoxidizers and protect boron from binding to nitrides, which contributes to a sharp increase in the hardenability of steel. So the lower level of the content of these elements (0.02 and 0.01, respectively) is determined by the requirement to ensure hardenability of steel, and the upper level (0.06 and 0.04) by the requirement to ensure a given level of ductility of steel.
Азот, элемент участвующий в образовании карбонитридов, при этом нижний уровень его содержания (0,005%) определяется требованием обеспечения заданного уровня прочности, а верхний уровень (0,015%), - требованием обеспечения заданного уровня пластичности и прокаливаемости.Nitrogen, an element involved in the formation of carbonitrides, while the lower level of its content (0.005%) is determined by the requirement to ensure a given level of strength, and the upper level (0.015%) is determined by the requirement to ensure a given level of ductility and hardenability.
Для обеспечения полного связывания азота в нитриды типа TiN и A1N в результате протекания реакцийTo ensure complete binding of nitrogen to nitrides such as TiN and A1N as a result of reactions
[Ti]+[N]=TiN, [Al]+[N]=A1N[Ti] + [N] = TiN, [Al] + [N] = A1N
требуется выполнение следующего соотношения элементов, в противном случае не обеспечивается защита бора от связывания его в нитриды и резко снижаются характеристики прокаливаемости стали.the following ratio of elements is required; otherwise, boron is not protected from binding to nitrides and the hardenability characteristics of steel are sharply reduced.
Соотношения 
определяют условия сохранения в стали более 50% эффективного бора, что обеспечивает заданные характеристики прокаливаемости стали.determine the conditions for maintaining in steel more than 50% of the effective boron, which provides the specified characteristics of hardenability of steel.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Выплавку борсодержащей стали, содержащей углерод 0,23%, марганец 1,25%, кремний 0,15%, хром 0,15%, бор 0,0023%, ниобий 0,01%, алюминий 0,044%, титан 0,028%, азот 0,009% производят в шахтной электропечи “Фукс”. Для гарантированного низкого содержания азота разработана специальная технология, включающая шихтовку плавки жидким чугуном до 40% от общего объема шихты. Окислительный период предусматривает высокие скорости окисления углерода в пределах 0,05-0,07 %/мин. Электрический режим предусматривает отключение печи при содержании углерода на 0,2-0,4% выше нижнего предела по заданному, додувку по углероду производят без электродуги. Температура выпуска из печи 1640-1680°С. Ввод ферросплавов, обработка стали для удаления неметаллических включений производится на установке печь-ковш, оборудованной системой электроподогрева или химподогрева. Температура стали перед разливкой на 60°С выше температуры ликвидуса марки. Разливка стали производится в уширенные кверху изложницы. Масса слитка 7,85 т. Для обеспечения низкого содержания азота при разливке производится защита струи металла аргоном через специальное кольцевое устройство. Нагрев слитков в обжимном цехе производится в рекуперативных колодцах до температуры начала прокатки 1250-1270°С. Прокатка слитков производится на блюминге (стан 1300) и далее на непрерывном заготовочном стане на заготовку сечением 100×100 мм. Для снятия образовавшегося при нагреве слитков обезуглероженного слоя заготовки подвергаются абразивной зачистке. Затем производилась горячая прокатка полученной заготовки на проволочном стане 150 или мелкосортном стане 250 в диаметрах от 5,5 до 23 мм в мотках. Для обеспечения величины обезуглероженного слоя не более 1% от диаметра ограничен темп выдачи заготовок из печи не менее 100 т/час для стана 150 и не менее 56 т/час для стана 250. Температура начала прокатки заготовок 1220-1240°С для стана 250 и 1270-1290°С для стана 150. Горячую прокатку сортового проката заканчивают при температуре 1000-1050°С, далее ускоренное охлаждение до 950-1000°С и сматывают в бунты. Далее следует травление горячекатаного проката в растворе серной кислоты (концентрация 180-200 г/л) при температуре 80°С в течение 30 мин с последующим нанесением подсмазочного покрытия. Далее следует холодная деформация калибровкой с деформацией 20-25% и сфероидизирующий отжиг, включающий скоростной индукционный нагрев в межкритический интервал температур (ACl+10-30°C) холоднодеформированного металла с последующим регламентированным охлаждением в интервале температур 650-730°С, со скоростями 0,5-1,0°С/мин и дальнейшим охлаждением в термокамере при температуре среды - 100-200°С, что обеспечивает сокращение продолжительности процесса сфероидизации в 5-10 разSmelting of boron-containing steel containing carbon 0.23%, manganese 1.25%, silicon 0.15%, chromium 0.15%, boron 0.0023%, niobium 0.01%, aluminum 0.044%, titanium 0.028%, nitrogen 0.009% is produced in the Fuchs mine electric furnace. For a guaranteed low nitrogen content, a special technology has been developed, which includes batch melting with molten iron up to 40% of the total volume of the charge. The oxidation period provides for high rates of carbon oxidation in the range of 0.05-0.07% / min. The electric mode provides for turning off the furnace when the carbon content is 0.2-0.4% above the lower limit for a given one, carbon blowing is carried out without an electric arc. The temperature of the outlet from the furnace 1640-1680 ° C. Ferroalloys are introduced, steel is treated to remove non-metallic inclusions at the ladle furnace equipped with an electric heating or chemical heating system. The temperature of the steel before casting is 60 ° C higher than the liquidus temperature of the brand. Steel casting is carried out in molds broadened up. The weight of the ingot is 7.85 tons. To ensure a low nitrogen content during casting, the metal stream is protected by argon through a special ring device. The ingots are heated in a crimping workshop in recuperative wells to a rolling start temperature of 1250-1270 ° C. Ingot rolling is performed on blooming (mill 1300) and then on a continuous billet mill for a workpiece with a section of 100 × 100 mm. To remove the decarburized layer formed during heating of the ingots, the workpieces are subjected to abrasive cleaning. Then, the obtained workpiece was hot rolled at a wire mill 150 or a small-grade mill 250 in diameters from 5.5 to 23 mm in coils. To ensure the size of the decarburized layer is not more than 1% of the diameter, the rate of delivery of billets from the furnace is limited to not less than 100 t / h for mill 150 and not less than 56 t / h for mill 250. The temperature of the start of rolling of billets is 1220-1240 ° C for mill 250 and 1270-1290 ° C for mill 150. Hot rolling of long products is completed at a temperature of 1000-1050 ° C, then accelerated cooling to 950-1000 ° C and wound into riots. This is followed by etching of hot-rolled steel in a solution of sulfuric acid (concentration of 180-200 g / l) at a temperature of 80 ° C for 30 minutes, followed by applying a lubricant coating. This is followed by cold deformation by calibration with a deformation of 20-25% and spheroidizing annealing, including high-speed induction heating in the intercritical temperature range (A Cl + 10-30 ° C) of a cold-deformed metal with subsequent regulated cooling in the temperature range 650-730 ° C, with speeds 0.5-1.0 ° C / min and further cooling in a heat chamber at an ambient temperature of 100-200 ° C, which reduces the duration of the spheroidization process by 5-10 times
Внедрение предложенного способа производства сортового проката из борсодержащей стали повышенной прокаливаемости, обеспечивающего получение сфероидизованной структуры сортового проката, гарантирующей рациональные условия холодной объемной штамповки сложнопрофильных высокопрочных крепежных деталей.Implementation of the proposed method for the production of long products from boron-containing steel of high hardenability, providing a spheroidized structure of long products, guaranteeing rational conditions for cold forming for complex profile high-strength fasteners.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110868/02A RU2238335C1 (en) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | Method for producing of spheroidized rolled bars from boron steel for cold bulk pressing of high-strength fastening parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110868/02A RU2238335C1 (en) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | Method for producing of spheroidized rolled bars from boron steel for cold bulk pressing of high-strength fastening parts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2238335C1 true RU2238335C1 (en) | 2004-10-20 |
| RU2003110868A RU2003110868A (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=33537884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003110868/02A RU2238335C1 (en) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | Method for producing of spheroidized rolled bars from boron steel for cold bulk pressing of high-strength fastening parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2238335C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2760140C1 (en) * | 2020-12-10 | 2021-11-22 | Сергей Константинович Лаптев | Method for producing low-carbon martensitic steel |
| RU2805689C1 (en) * | 2022-11-29 | 2023-10-23 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский метизно-калибровочный завод "ММК-МЕТИЗ" | Method for manufacturing high-strength fasteners from alloy steel |
-
2003
- 2003-04-16 RU RU2003110868/02A patent/RU2238335C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2760140C1 (en) * | 2020-12-10 | 2021-11-22 | Сергей Константинович Лаптев | Method for producing low-carbon martensitic steel |
| RU2805689C1 (en) * | 2022-11-29 | 2023-10-23 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский метизно-калибровочный завод "ММК-МЕТИЗ" | Method for manufacturing high-strength fasteners from alloy steel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2006274900B2 (en) | Method for producing a grain-oriented electrical steel strip | |
| CN105296731B (en) | Lift the production method of think gauge high strength steel plate impact flexibility | |
| CN108929986B (en) | High-strength wear-resistant hot rolled steel plate for automobile braking and production process thereof | |
| CN107557692B (en) | 1000MPa grade analysis of producing hot rolled TRIP and manufacturing method based on CSP process | |
| CN112522571B (en) | Method for producing martensite steel strip by twin-roll thin-strip continuous casting | |
| CN107475627B (en) | 600MPa grade analysis of producing hot rolled TRIP and manufacturing method based on CSP process | |
| CN106399835A (en) | Production method of high-strength automobile hub steel | |
| CN100334235C (en) | Method for the production of a siderurgical product made of carbon steel with a high copper content, and siderurgical product obtained according to said method | |
| CN107385319A (en) | Yield strength 400MPa level Precision Welded Pipe steel plates and its manufacture method | |
| CN102242322A (en) | Improved 40CrNiMo steel and preparation method thereof | |
| CN103667913B (en) | The production method of a kind of high-yield strength, high-ductility TWIP steel | |
| CN110129673A (en) | A kind of 800MPa grades of high strength and ductility Q&P steel plate and preparation method thereof | |
| CN112522580A (en) | Martensitic steel strip and manufacturing method thereof | |
| CN107488814B (en) | 800MPa grade analysis of producing hot rolled TRIP and manufacturing method based on CSP process | |
| CN112210725A (en) | Steel strip for hot forming with tensile strength of 1900MPa and production method thereof | |
| CN114000068B (en) | Low-nitrogen ultrahigh-strength hot-rolled steel strip with thickness of 4-10mm and production method thereof | |
| RU2238335C1 (en) | Method for producing of spheroidized rolled bars from boron steel for cold bulk pressing of high-strength fastening parts | |
| RU2262539C1 (en) | Round merchant shapes made from alloyed steel for cold die forging of intricate-shape profiles for high-strength fastening parts | |
| RU2238333C1 (en) | Method for producing of rolled bars from boron steel for cold bulk pressing of high-strength fastening parts | |
| RU2339705C2 (en) | Section iron made of low-carbon chrome-bearing steel for cold extrusion | |
| RU2238339C1 (en) | Method for producing of spheroidal rolled bar from low-carbon steel for cold bulk pressing of compound-profiled fastening parts | |
| RU2249629C1 (en) | Round-profiled rolled iron from medium-carbon high-plasticity steel for cold die forging of high-strength especially high-profiled fastening members | |
| RU2238334C1 (en) | Method for producing from continuously cast rolled bar with spheroidized structure of boron steel for cold bulk pressing of high-strength fastening parts | |
| RU2249628C1 (en) | Round-profiled rolled iron from low-carbon steel for cold die forging of high-strength especially high-profiled fastening members | |
| RU2249624C1 (en) | Round-profiled rolled iron from low-alloyed steel for cold die forging of high-strength geometrically complex fastening members |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070417 |