【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材及其生产方法，属于金属材料的。
技术介绍
1、合金冷镦钢scm435、scm440热轧盘条抗拉强度普遍在1000mpa以上，导致该盘条产品在后续下游用户的线材改制过程中，不能直接进行拉拔，必须先退火一次才能进行下一步加工，影响生产效率。退火工艺每吨成本约500元，增加能源损耗同时也造成了二氧化碳排放。为了节省成本，大部分钢厂都在开发免退火使用的合金钢热轧盘条。但大部分免退火产品合金成分较低，淬透能力不能够保证，不能生产高强度的螺栓。高强度螺栓用的合金钢盘条只有国外极少量实现了免退火工艺，工艺不稳定，不能确保产品质量，国内还没有批量成熟的免退火crmo钢热轧产品。
2、冷镦钢热轧盘条生产工艺包括：电炉或转炉冶炼→炉外精炼→连铸→钢坯精整和预轧制→线材轧制等工序。通过电炉或转炉冶炼以及炉外精炼得到合格成分的铁水，冶炼后的铁水进行方坯连铸，连铸后的钢坯经轧制成线材。线材轧制环节又具体分为钢坯加热→高压水除鳞→粗轧→中轧→预精轧→精轧→吐丝→冷却→集卷等过程。个别连铸方坯较大，还需要开坯成中间坯才能进行线材轧制。
3、免退火产品的设计特点：目前的免退火工艺大致有两种：第一种是以降低合金元素含量或马氏体形成元素含量来进行免退火钢的设计，例如减少mo、mn元素，加入cr、b元素代替mo元素等。这种设计可以达到免退火的目的，但螺栓强度的上限过低，不能生产大规格的或高强度的螺栓。第二种是对于合金钢采用低温精轧的方法，避免贝氏体和马氏体等硬相产生，目前公开的免退火钢专利
4、例如以下的专利公开文献，有的使用了其中一种方法，有的采用两种方法相结合。
5、公开号为cn 103060676 a的专利申请公开了一种10级高强度螺母用免退火盘条及其生产方法，其合金成分控制较低，终轧温度控制在720℃～800℃之间，吐丝温度控制在730～810℃之间，热轧盘条以3℃/s～10℃/s的速度冷却到720～660℃区间相变。
6、专利申请号为cn202110031191.8的专利申请公开了一种免退火高强度冷镦钢及其制造方法。化学元素：c：0.32％～0.35％，si：0.1％～0.3％，mn：0.60％～0.7％，cr：0.15％～0.19％，ti：0.01％～0.03％，b：0.0015％～0.003％，n≤0.006％。在热轧步骤中：控制精轧温度为780～830℃，减定径温度为780～810℃，高线吐丝温度为760～800℃；吐丝后的盘条在保温罩内冷却，冷却速度小于1.5℃/s。
7、公开号为cn1799717a的专利申请公开了一种8.8级高强度冷镦钢用热轧免退火盘条的生产方法。精轧阶段采用热机轧制工艺，其特征是预精轧后，轧件通过水冷和长通道恢复，温度降低到730～830℃的低温区进精轧机，钢在二相(γ+α)区大变形量变形；累计减面率35％～82％，然后把轧件快速水冷到800～620℃区间保温相变，保温时间600～2400秒，其后自然冷却到室温。
8、以上专利文献技术中提到对合金冷镦钢采用低温精轧工艺，这种低温精轧工艺以及精轧大变形工艺在实际生产中很难达到。精轧前钢件的温度一般可以达到1000℃以上，现在的轧机速度很快，精轧前水冷的时间只有1s左右。短时间内通过一组或多组水箱无法将轧件冷却到720℃～800℃。因此低温精轧工艺在常规线材轧制中很难实现，除非投入大量的资金和人力对生产线进行重新设计改造。另外对于低温精轧工艺，因为钢件的温度低，强度增加，精轧机需要更大的设备功率才能正常轧制，轧机能力需要提高。一般认为，钢在低温时塑性较差，高温轧制塑性较好，低温轧制时成品容易出现发纹或裂纹缺陷，影响后续的冷镦性能。
技术实现思路
1、为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材及其生产方法，在不减少主要合金成分的前提下，通过加入晶粒细化元素，在一定的条件下可以得到细晶组织，利用细晶组织延迟相变的特点来达到低温精轧工艺同样的延迟相变效果。本专利技术不需要对现有产线进行大的技改情况下即可实现。其具体技术方案如下：
2、一种12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，包括：铁水预脱p/s→电炉或转炉冶炼→炉外精炼→大方坯连铸→轧制成中间坯→中间坯加热→高压水除鳞→粗轧→中轧→预精轧→精轧→吐丝→集卷→冷却，具体生产工艺为：
3、步骤1：铁水预脱p/s：预脱p/s在铁水罐中进行，通过喷吹粉末方式加入cao，加入量为6～10kg/t，进行预处理后的铁水中p、s质量含量分别为0.080％、0.010％以下；
4、步骤2：电炉或转炉冶炼：将预脱p/s的铁水兑入转炉或电炉中进行冶炼，当选用转炉冶炼时，在转炉中加入质量比例为15％～25％的优质废钢，当选用电炉冶炼时，在电炉中加入质量比例为50％～60％的优质废钢，转炉的钢包容量为100t～200t，钼铁和废钢一起加入到转炉中，钼铁加入量根据最后mo的含量要求和钼铁中mo的比例计算得到，转炉使用顶枪吹氧进行冶炼，吹氧将铁水中的碳氧化，直至终点碳质量含量为0.08％～0.20％，废钢全部融化，转炉终渣目标碱度为3.5，冶炼完毕，冶炼完毕后依次加入铝块、硅锰铁、铬铁进行脱氧和合金化，出钢时间3～5min；
5、步骤3：炉外精炼：根据氧含量和炉渣颜色情况加入适量铝粒，氧含量如果高于50ppm或炉渣为黑色、灰色、褐色，加入铝粒或铝粉进行脱氧；根据炉渣碱度加入精炼合成渣，最终炉渣颜色为灰白色或白色，炉渣碱度4～6，根据钢种成分范围调整合金加入量，前面加入过合金，炉外精炼过程会化验成分，根据化验情况和目标成分，补加合金，根据ni/cu比，加入ni合金，并加入铌铁微合金化，铌铁加入量同样根据最后的nb含量以及铌铁的含nb量计算得到，合金成分调整好后，喂入纯钙线进行钙处理，当铁水中ca含量为20～30ppm时，停止喂入钙线，同时开始软吹氩气，软吹时间15～25min；
6、步骤4：连铸：连铸过程采用浸入式水口、中间包覆盖剂、水口吹氩的方式保护浇铸，采用专用的合金钢结晶器保护渣，钢水过热度范围20～30℃，采用正反转周期变化的结晶器电磁搅拌方式，电磁搅拌电流强度500～550a，正反向切换时间为20s，结晶器断面尺寸为300×350mm～350×420mm，钢坯拉速为0.60～0.65m/min，钢坯出结晶器采用水冷进行二次冷却，在钢坯矫直后，进行三次冷却；三次冷却前钢坯的表面温度为850～900℃，采用水雾冷却将钢坯表面温度降低到400±25℃，由于表面冷却较快，心部还有余热向外传热，钢坯表面再次返温到600～700℃；
7、步骤5：大方坯轧制：步骤4中三次冷却后的钢坯通过输送辊道热送到开坯车间进行加热和轧制，轧制成不同规格的中间坯；钢坯的热送温度为600～650本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，包括：铁水预脱P/S→电炉或转炉冶炼→炉外精炼→大方坯连铸→轧制成中间坯→中间坯加热→高压水除鳞→粗轧→中轧→预精轧→精轧→吐丝→集卷→冷却，具体生产工艺为：
2.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤2中转炉钢包容量为130～160t。
3.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤3中精炼合成渣包括：CaO、MgO、CaF2、SiO2，其中，CaO质量含量为55％～70％、CaF2质量含量为5％～10％。
4.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤4中结晶器断面尺寸为300×390mm。
5.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤4中水雾冷却具体过程为：通过喷嘴喷出水雾到钢坯表面对钢坯进行冷却，水量15～25m3/h，钢坯表面冷却速度10～15℃/s。
6.
7.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤5大方坯轧制之前，对钢坯进行精整，大方坯轧制之后，中间坯经过抛丸和探伤，确定缺陷深度和部位，对缺陷处使用砂轮修磨干净。
8.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤6高压水除鳞的具体过程为：高压水喷嘴对钢坯表面喷水，钢坯四个面上都有若干个喷嘴，水压18～25MPa，利用高速水流清理掉钢坯加热过程形成的氧化铁皮。
9.一种12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材，其特征在于，由权利要求1-8任一所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法制得。
10.根据权利要求9所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材，其特征在于，其成分及各组分的质量比例含量为：C：0.30％～0.35％、Si：0.10％～0.30％、Mn：0.70％～1.20％、Cr：1.0％～1.5％、Mo：0.15％～0.30％，Al：0.015％～0.030％，N：0.0030％～0.0080％，Nb：0.01％～0.04％，Ni≤0.30％，Cu≤0.10％，P≤0.015％，S≤0.010％，(As+Sb+Bi)≤0.012％，O≤0.0010％，剩余为Fe和不可避免的杂质元素，铌氮积(Nb×N)≥6×10-9，Ni/Cu≥2.0。
...【技术特征摘要】
1.一种12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，包括：铁水预脱p/s→电炉或转炉冶炼→炉外精炼→大方坯连铸→轧制成中间坯→中间坯加热→高压水除鳞→粗轧→中轧→预精轧→精轧→吐丝→集卷→冷却，具体生产工艺为：
2.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤2中转炉钢包容量为130～160t。
3.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤3中精炼合成渣包括：cao、mgo、caf2、sio2，其中，cao质量含量为55％～70％、caf2质量含量为5％～10％。
4.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤4中结晶器断面尺寸为300×390mm。
5.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤4中水雾冷却具体过程为：通过喷嘴喷出水雾到钢坯表面对钢坯进行冷却，水量15～25m3/h，钢坯表面冷却速度10～15℃/s。
6.根据权利要求1所述的12.9级螺栓用免退火合金冷镦钢线材的生产方法，其特征在于，所述步骤4中专用的合金钢结晶器保护渣的组分按照质量百分计包括cao 25％～30％、sio225％～30％、al2o310％～15％、c 5％～8％、na2o 5％～9％、...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宁涛，李战卫，张宇，
申请(专利权)人：张家港荣盛特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：
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