一種高強度緊固件用深沖純鐵及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高強度緊固件用深沖純鐵及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]深沖純鐵的主要特點為材質(zhì)軟、塑性好，在大變形加工時不易開裂。一般用于生產(chǎn)變形量較大的鉚釘加工，其母材強度要求較低，起到美觀裝飾、低強度錨固的效果，廣泛應(yīng)用在箱包、童車、桌椅等方面。
[0003]深沖純鐵一般要求盤條母材的冷鐓性能，對母材強度沒有要求，按照正?？刂?，純鐵的強度只有280Mpa左右。但近期下游企業(yè)提出了一種家具用途的緊固件純鐵需求，其中提出采用Φ6.5mm規(guī)格盤條生產(chǎn)，盤條母材強度需滿足340±20Mpa、冷頂鍛1/3合格的需求。用戶使用國內(nèi)盤條發(fā)現(xiàn)無法達(dá)到既滿足抗拉強度，又具備大變形量的要求，而若采用進(jìn)口材料，用戶成本會增加，同時無法保證貨源的穩(wěn)定性，因此亟需國內(nèi)鋼廠開發(fā)新型材料滿足其需要。
[0004]為此分析了用戶的使用要求，其對盤條母材性能提出要求主要有:抗拉強度為340±20Mpa，冷頂鍛1/3合格；該強度在純鐵鋼種范疇屬于高強度控制范圍，正常純鐵不能達(dá)到如此的高強度。因此我們針對性對該純鐵材料進(jìn)行了分析，并從成分、夾雜物控制、控乳控冷、金相組織等方面對鋼種進(jìn)行了設(shè)計優(yōu)化。純鐵鋼種工藝一般采用轉(zhuǎn)爐-RH爐-連鑄的工藝，邢鋼依據(jù)現(xiàn)有設(shè)備合理的組織工藝路線，采用了轉(zhuǎn)爐-LF爐-RH爐-連鑄-開坯-控乳控冷的精品鋼二火成材的工藝路線，開發(fā)了高強度純鐵盤條，滿足了下游企業(yè)抗拉強度為340±20Mpa的深沖純鐵鋼種需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是利用轉(zhuǎn)爐、LF爐、RH爐、連鑄、開坯、控乳控冷的工藝路線生產(chǎn)抗拉強度為340±20Mpa，冷頂鍛1/3合格深沖純鐵類盤條，使其具備易于拉拔且強度較高、塑性良好的盤條產(chǎn)品，滿足用戶對于純鐵緊固件方面的需求。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種高強度緊固件用深沖純鐵，所述深沖純鐵化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下:C:0.015?0.025%，Si ( 0.03%, Μη ( 0.15%，Ti:0.06 ?0.08%，Α1:0.03-0.05%，Ρ 彡 0.015%，S 彡 0.015%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0007]—種高強度緊固件用深沖純鐵的生產(chǎn)方法，高爐鐵水經(jīng)過轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、RH爐精煉、連鑄、控乳控冷、集卷工序，得到所述深沖純鐵，具體工藝過程如下:
(1)轉(zhuǎn)爐冶煉:高爐鐵水進(jìn)行脫硫處理后，兌入復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉，出鋼后加入鋁塊脫氧，頂渣加入石灰2.0-3.5kg/T ；
(2)LF爐精煉:LF進(jìn)站后，渣料加入量如下:石灰2.0-4.0kg/T，并使用碳化鈣、鋁粒造渣；并升溫至1650?1680 °C，頂渣顏色以白色或淡綠色為主，渣中FeO與MnO質(zhì)量之和(1.0%，鋼水離站氧< 50ppm ； (3)RH爐精煉:將鋼水吊至RH爐，預(yù)抽真空并進(jìn)行吹氧強制脫碳操作，在吹氧強制脫碳處理完畢，使用鋁粒脫氧，加入碳粉0.15-0.20kg/t、鈦鐵1.3-1.6kg/t進(jìn)行合金成分調(diào)整；
(4)連鑄:RH爐，離站前進(jìn)行鈣處理及軟吹8min后，吊至連鑄機澆鑄成大方坯；
中包鋼水中成分的質(zhì)量百分比:C:0.015?0.025%，Si彡0.03%，Μη彡0.15%，Ti:0.06 ?0.08%，Α1:0.03-0.05%，Ρ 彡 0.015%，S 彡 0.015%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)；
(5)控乳控冷:大方坯開坯后，進(jìn)入加熱爐升溫至1070?1090°C，出爐鋼坯進(jìn)行高壓水除磷，進(jìn)入高速乳機乳制；乳制過程進(jìn)精乳溫度為880± 15°C，吐絲溫度為910± 10°C，再經(jīng)集卷工序，得到所述深沖純鐵。
[0008]本發(fā)明所述步驟(5)控乳控冷工序中，乳制后的鋼坯進(jìn)入斯太爾摩冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開啟數(shù)量和風(fēng)機開度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率為1.5?2.0°C /So
[0009]本發(fā)明所述步驟(3) RH爐精煉工序中，所述預(yù)抽真空并進(jìn)行吹氧強制脫碳中，控制參數(shù)為:殘氧量控制在300-450ppm ;鋁粒脫氧后，控制離站鋼水氧含量< 15ppm。
[0010]本發(fā)明所述步驟(3) RH爐精煉工序中，吹氧強制脫碳操作結(jié)束后，采用全栗抽真空處理，真空度< 150pa，控制脫碳環(huán)流時間10-15min。
[0011 ] 本發(fā)明所述步驟(3 ) RH爐精煉工序中，所述加入碳粉、鈦鐵進(jìn)行合金成分調(diào)整，使得鋼水中C:0.015?0.025%，T1:0.06?0.08% ;同時離站鈣處理，控制Ca:25_45ppm。
[0012]本發(fā)明所述步驟(3) RH爐精煉工序中，所述RH環(huán)流時間10_15min。
[0013]本發(fā)明所述步驟(1)轉(zhuǎn)爐冶煉工序中，高爐鐵水中S < 0.013%。
[0014]本發(fā)明所述步驟(4)連鑄工序中，所述大方坯規(guī)格為325X280mm2。
[0015]本發(fā)明所述步驟(5)控乳控冷工序中，所述大方坯開坯成160X 160mm2規(guī)格本發(fā)明技術(shù)原理如下:1、純鐵鋼種由于全部成分較低，盤條組織全部是鐵素體，難以單獨通過控乳控冷手段調(diào)整力學(xué)性能。因此需要增加固溶強化元素C，同時用戶要求一定強度范圍，在鋼種中對C元素進(jìn)行了微調(diào)控制在0.015?0.025%區(qū)間。
[0016]2、為滿足用戶深沖性能需要，采用改善組織，細(xì)化晶粒方法，改善盤條性能，晶粒細(xì)化使晶界數(shù)量增加，而晶界是位錯運動的障礙，晶界還可以把塑性變形限定在一定的范圍內(nèi)，使變形均勻化，晶界也是裂紋擴展的阻力，晶粒愈細(xì)，裂紋擴展臨界應(yīng)力愈大，材料的韌性愈好。
[0017]首先在鋼種添加Ti元素，鋼水中產(chǎn)生細(xì)小的高熔點的Ti類夾雜物，從而凝固過程促進(jìn)鐵素體IGF形核率，起到誘導(dǎo)形核的作用，達(dá)到有效分割晶粒、細(xì)化組織的目的。
[0018]其次利用TiN釘扎晶界，有效的抑制再結(jié)晶及再結(jié)晶后的晶粒長大，實現(xiàn)原材料的晶粒細(xì)化及相變強化，提高盤條強度同時也改善塑性。
[0019]同時在乳制環(huán)節(jié)采用調(diào)整乳線控乳控冷工藝，實現(xiàn)低溫乳制，控制材料晶粒度長大，細(xì)化了晶粒。
[0020]3、為保證鋼種Ti元素的加入，LF爐采用完全脫氧的頂渣處理方式，有效的降低了Ti合金損耗，同時在RH爐離站前進(jìn)行鈣處理及軟吹，與鋼中脫氧產(chǎn)物A1203形成低熔點夾雜物，避免澆鑄過程中水口絮流影響。
[0021]本發(fā)明設(shè)計思路如下:1、首先采用自身特有工藝流程:高爐鐵水-轉(zhuǎn)爐-LF爐-RH爐-大方坯連鑄機-加熱爐-開坯-加熱爐-高壓水除磷-高速乳制-集卷。
[0022]2、針對鋼種強度，提高了純鐵鋼種C成分控制范圍，通過LF爐升溫及良好的頂渣改制處理，在RH爐進(jìn)行鋼水合金成分調(diào)整，同時保證鋼水脫氧良好，通過RH環(huán)流減少鋼中有害夾雜物。
[0023]3、為了改善材料的冷鐓性能，RH爐后期加入Ti元素，產(chǎn)生細(xì)小的高熔點的Ti類夾雜物，從而促進(jìn)鐵素體IGF形核率，起到誘導(dǎo)形核的作用，達(dá)到有效分割晶粒、細(xì)化組織的目的。
[0024]同時在乳制環(huán)節(jié)采用調(diào)整乳線控乳控冷工藝，利用TiN釘扎晶界，有效的抑制再結(jié)晶及再結(jié)晶后的晶粒長大，實現(xiàn)原材料的晶粒細(xì)化及相變強化，提高盤條強度同時也改善塑性。
[0025]4、在乳制環(huán)節(jié)采用調(diào)整乳線控乳控冷工藝，實現(xiàn)低溫乳制，從溫度控制方面來達(dá)到控制材料晶粒度長大的目的。
[0026]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:利用現(xiàn)有精煉工藝、控乳控冷工藝，生產(chǎn)低成本、高強度的深沖用純鐵盤條，該發(fā)明生產(chǎn)的熱乳態(tài)盤條抗拉強度可達(dá)340±20Mpa，冷頂鍛1/3合格，同時可滿足下游企業(yè)生產(chǎn)家具用高強度緊固件的需求。
【附圖說明】
[0027]圖1為正常純鐵鋼種晶粒度顯微結(jié)構(gòu)圖；
圖2為深沖純鐵細(xì)化晶粒的顯微結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合【具體實施方式】及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0029]實施例1
深沖純鐵化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下:C:0.025%，Si:0.03%，Μη:0.15%，T1:0.08%，A1:0.04%，P:0.015%，S:0.015%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0030]生產(chǎn)工藝為如下:
(1)尚爐鐵水兌入轉(zhuǎn)爐冶煉，出鋼加入招塊脫氧，后期加入石灰2.0kg/T ο
[0031](2) LF進(jìn)站后，頂渣加入石灰2.0kg/T，并使用碳化鈣、鋁粒造渣；并升溫至1650°C，頂渣為白色，渣中(FeO+MnO)為1.0%，鋼水離站氧50ppm。
[0032](3)將鋼水吊至RH爐，預(yù)抽真空并進(jìn)行0B操作(吹氧強制脫碳)，0B后采用全栗抽真空處理，控制真空度150pa ;0B結(jié)束后，控制脫碳環(huán)流時間8min，脫碳結(jié)束定氧，殘氧量控制在300ppm，并根據(jù)定氧值使用鋁粒脫氧，脫氧后加入碳粉、鈦鐵進(jìn)行合金成分調(diào)整，RH環(huán)流時間lOmin。
[0033](4) RH爐離站鋼水氧含量為15ppm，離站前進(jìn)行鈣處理，鋼水Ca控制在25ppm，軟吹8min后，吊至連鑄機澆鑄。中包鋼水中成分的質(zhì)量百分比:C:0.025%，S1:0.03%，Μη:0.15%，Ti:0.08%，A1:0.04%，P:0.015%，S:0.015%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0034](5)大方坯開坯后，進(jìn)入加熱爐升溫至1090°C，出爐鋼坯進(jìn)行高壓水除磷，進(jìn)入高速乳機乳制。乳制過程進(jìn)精乳溫度控制在895 °C，吐絲溫度控制在920 °C。
[0035]進(jìn)入斯太爾摩冷卻線，調(diào)節(jié)風(fēng)冷線保溫罩開啟數(shù)量和風(fēng)機開度，吐絲后盤條相變前段冷卻速率控制在2.0°C /So
[0036]得到的深沖純鐵拉強度為360Mpa，冷頂鍛1/3合格。
[0037]實施例2
深沖純鐵化學(xué)成分質(zhì)量百分比如下:C:0.01