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1、总第 !“# 期 $% “/07.0%=.07 20?.%，*%.A.07 30.B%=?.C DE FG.%0G% /0H )%G60DD7C，*%.A.07，!%+#；$; )%G60.I% (%0%=，8.07/. 2=D0 /0H F% (D!J/0C，8.07/.，K% 89: ;5=3：89: ;5=3： GDH 6%/H.07 ?%；GD0=D%H GDD.07；?=G=%；!%G6/0.G/ J=DJ%=C !*前言 “#“ 冷镦钢是紧固件行业生产高级紧固件的 主要原料，用于生产 +) + 级高强度的螺栓、螺帽、 螺钉等紧固件。该产品对线材的化学成分、表面质 量、冷镦性能等提出
2、了较高要求，近年来国内需求 量不断增加。邢钢公司在 $%# 年 #N 精炼炉投产 后，$%, 年 # 月开发生产了 “#“ 冷镦钢，但一 直以来该钢种的韧性低，不利于后续加工。针对上 述情况，邢钢与北京科技大学合作，对 !$! “#“ 钢的控冷工艺进行了试验。在此基础上，对 !$! “#“ 钢的控冷工艺进行了调整，得到了 较满意的结果。 $*采用热模拟试验测定 “#“ 的 () 曲线 “#“ 冷镦钢系含铝系列冷镦钢，铝与钢中的 氮结合形成氮化铝，弥散析出形成小颗粒，可以对 奥氏体晶界起固定作用，从而阻止奥氏体晶界迁 移，阻止奥氏体晶粒长大 !。本次邢钢公司与北京 科技大 学 合 作，利 用 北
3、 科 大 热 模 拟 机 $%&% !“%，通过热模拟手段测定 “!$! “#“ 的 () 曲线，进行了控冷工艺对该钢种组织和力学性能影 响的试验，研究了 “!$! “#“ 钢控冷工艺对其 相变规律和力学性能的影响。 图 !*“!$! “#“ 的 () 曲线图 图 ! 是 “#“ 的过冷奥氏体转变曲线，其化学 成 分 为 ( %) #,O ， F. %) !$O ， “0 %) “&O ， + %) %!&O 。由图 ! 可以看出在不同冷却速率下得到 的组织均为铁素体 . 珠光体，即冷却速度对组织状 态没有明显的影响，但随着冷速降低，得到的铁素 &- 河北冶金! “#$ 年第 % 期 体含量增
4、加，材料的硬度降低，塑性增大。当冷却 速度小于 %! “ # 时，得到的铁素体含量趋于最大 值；当冷速为 %! “ # 时，相变开始温度为 &$#!， 终止温度为 $#!，相变时间约为 %#，得到的组 织中铁素体含量为 $ 。 %!初步制定的 !(“% &% 控冷工艺 %) (!初步制定的轧制控冷工艺参数 控冷工艺的目的就是通过控制水冷获得合适的 吐丝温度、通过散卷冷却得到理想的组织状态和均 匀适中的晶粒度 “ * %。该工艺设计的思路就是通过 控制轧后冷却，尽可能在斯太尔摩辊道上以较缓慢 的冷速完成相变（图 “） 。 () 粗轧机组第 ( * $ 架；“) 中轧机组第 & * (“ 架；%)
5、 预精轧机组第 (% * (+ 架；,) ( 号水冷段 ( * “ 号水箱；) “ 号水冷段 % * , 号水箱； $) 精轧机组第 “# * “+ 架；&) % 号水冷段 * $ 号水箱；-) 减定径机 组 %# * %( 架；+) 吐丝机；(#) 斯太尔摩风冷线；() 集卷 图 “!“(“% &% 生产线平面布置简图 结合上述试验测出的 “(“% &%() 曲线， 初步制 定 如 下 的 工 艺：设 定 吐 丝 温 度 为 +%# * +#!，开 (.，%.，,.水箱，辊道速度为 #) “%“ #； 保温罩第 (、“ 个开，其余全部关闭；*)& 风机全 部关闭。 %) “!冷速的测定 按以
6、上工艺轧制了一批 “(“% &% 线材， 对冷 却 参 数 进 行 了 测 定，实 测 平 均 吐 丝 温 度 +() +!，平均集卷温度 ,$!，总温降 #) +!， 总用时 ) ,%+,，平均温度降速 () $! “ #。 %) %!金相组织和性能检验结果 对本次试验的产品进行了金相检验，其金相组 织是铁素体 / 珠光体组织，铁素体含量 %$ （图 %） ，晶粒度 & *- 级，脱碳层为直径的 #) %$ * #) $ $ 。从金相组织上分析，冷速稍快。该线材的力学 性能见表 (。 表 (!“(“% &% 线材的力学性能 抗拉强度 “ &-. 延伸率 “ $ 面缩率 “ $ 硬度 “ /0
7、* 冷顶锻 实际数据& * -#“% * “% * ,“($& * (&( “% 合格 国标要求#%#“#,$(-&无要求 !注：冷顶锻试验是将退火后的试样压至原高度的 ( “%。 图 %!初设条件下 !(“% &% 的金相组织 ,!轧制工艺的调整 按以上工艺轧制的 “(“% &% 线材与 10“ )$,&- 0“#(冷镦和冷挤压用钢 规定的力学性 能相比，抗拉强度偏高，延伸率、面缩率偏低，说 明轧后的缓冷速度还是稍快，于是对轧制控冷工艺 做了调整如下：设定吐丝温度为 -“# * -,#!，开 ( .，%.，,.、.水箱，辊道速度 #) “#%“ #，其它不 变。 ,) (!冷速的测定 按以上
8、工艺再次轧制了一批 “(“% &% 线 材，对 冷 却 参 数 进 行 了 测 定， 平 均 吐 丝 温 度 -%&) %!，平均集卷温度 ,%) -!，总温降 %-%) !， 总用时 &) &%+,，平均温度降速 #) -%! “ #。 ,) “!金相组织和力学性能检验结果 调整工艺后，“(“% &% 线材的力学性能 见表 “。 表 “!调整工艺后 “(“% &% 线材的力学性能 抗拉强度 “ &-. 延伸率 “ $ 面缩率 “ $ 硬度 “ /0* 冷顶锻 实际数据, * “& * %“,+ * $(, * ( “% 合格 国标要求#%#“#,$(-&无要求 !由表 “ 可以看到，当冷速为
9、 #) -%! “ #，&% 钢的强度较冷速为 () $! “ # 时有所降低，延伸和 面缩率均有一定程度的增加，硬度有所下降。对产 品进行了金相检验，得到了铁素体 / 少量珠光体的 组织，铁素体含量 ,$ （图 ,） ，晶粒度 - * + 级， 脱碳层为直径的 #) “$ *#) $ 。 （下转第 “% 页） &+ 河北冶金! “#$ 年第 % 期 $& #!“ #$% 的转速显然低了些；表 为 “(# “ 烧结机 系统二次混合机在不同上料量条件下的充填率，很 明显在综合输送量 %#&“ 时，充填率更为合适。 这个结论在实际生产中也得到了证明，“(# “ 烧结 机系统二次混合机在开 “、%、
10、) 台烧结机时综合输 送量 分 别 约 为 “#、%#、)#&“ ，经 统 计 整 理 “#* 年 + ,+ 月份在水分 (& #( 的情况下混合料# %# 粒度数据，得出 ) - “(# “ 烧结机系统二次混 合机不同输送量对混合料粒度的影响，见表 (。很 明显，在综合输送量为 %#&“ ，即开 % 台烧结机 时，混合料#% !粒度较高，也就是说圆筒混合机 制粒效果较好。 表 ! “(#“烧结机系统输送量与充填率的关系 综合输送量 “ （&“ ） 充填率 “ ( +#%& (. +*#*& (% “#& ( “*#.& “ 综合输送量 “ （&“ ） 充填率 “ ( %#+& $ %*#+%
11、& $+ )#+*& *$ 表 (! ) 台 “(#“烧结机系统输送量与混合料粒度的关系 混合机输送量 “ （&“ ）混合料#%# 粒度 “ ( “#*“& $* %#*& #) )#*)& “. %!结论 （+）从 )* 值对制粒的影响来看，炼钢红泥用 于混合料制粒效果最好，浅井水次之，深井水不适 于制粒造球。 （“）物料混合时间越长，混匀和制粒效果越 好。 （%）充填率过小时，产量低，物料相互作用 力小，对混匀制粒不利；充填率过大，能提高产 量，但由于料层增厚，物料运动受到限制，对混匀 制粒不利。 （)）混合机的转速决定着物料在圆筒内的运 动状态，转速太小，筒体产生的离心力作用较小， 物料
12、难以达到一定高度，形成堆积状态，混合制粒 效率低；转速过大，筒体产生的离心力作用过大， 使物料紧贴于筒壁上，物料完全失去混匀和制粒作 用。 （*）运用弗劳德数确定圆筒混合机参数是行 之有 效 的 方 法，根 据 这 种 方 法 计 算 分 析 得 出： +(# “ 烧结机系统二次混合机选择 $& # !“ #$% 的转 速更为合适一些；“(# “ 烧结机系统二次混合机在 综合输送量约为 %#&“ 时，制粒效果较好 & 。 （上接第 . 页） 图 )!调整工艺后 +,%* 的金相组织 *!结语 通过对 !+“#+,%* 冷镦钢控冷工艺的研究 以及对现场控冷工艺参数的调整，给出了优化后线 材的轧制控冷工艺，强度和塑性达到了国标要求。 目前，该线材具有材质均匀、冷镦性能好、热处理 工艺稳定等特点，平均合格率在 .( 以上。 参考文献： +王有铭，李曼云，韦光-钢材的控制轧制和控制冷却+ - 北京：冶金工业出版社，+*- “宋维锡-金属学+ -北京：冶金工业出版社，+.(#- %高效轧制教研组 & 高速轧机线材生产 & 北京：冶金出版社， +*- %“