為響應(yīng)國家“十三五”節(jié)能減排工作的號(hào)召，落實(shí)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境基本國策，以提高能源利用效率和改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)，以推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略為動(dòng)力，福建三鋼（集團(tuán)）有限責(zé)任公司自主研發(fā)免退火XM06BA微合金冷鐓鋼熱軋盤條。產(chǎn)品重點(diǎn)推廣方向是以免退火或輕退火的生產(chǎn)方式替代強(qiáng)度級(jí)別為4.8級(jí)及以下需退火處理的家電、家具螺釘、螺桿、空心鉚釘或異型件產(chǎn)品，以及滿足部分大變形量冷鐓產(chǎn)品的開發(fā)需求，該鋼種應(yīng)當(dāng)具有比ML08Al盤條更好的塑性和抗加工硬化性能，因此探索合適工藝，以生產(chǎn)出塑性好、變形抗力小的優(yōu)質(zhì)線材。

1. 生產(chǎn)工藝流程

生產(chǎn)的XM06BA熱軋盤條采用氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、爐外精煉、連鑄、盤條控軋控冷軋制等先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，目前產(chǎn)品規(guī)格為?6.5 mm。

三鋼XM06BA盤條工藝控制流程：高爐鐵水→鐵水預(yù)處理→100 t氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→小方坯連鑄（160 mm×160 mm×12000 mm）→步進(jìn)式加熱爐加熱→直徑6.5～20 mm高速線材軋制→斯太爾摩風(fēng)冷線→成品檢驗(yàn)、打包、入庫。

2. 化學(xué)成分設(shè)計(jì)

2.1 成分設(shè)計(jì)構(gòu)思

XM06BA為微合金低碳冷鐓鋼，滿足以免退火或輕退火的生產(chǎn)方式替代強(qiáng)度級(jí)別為4.8級(jí)及以下需退火處理的產(chǎn)品，可提高抗加工硬化性能。適當(dāng)添加微合金元素Ti，能使鋼的內(nèi)部組織致密，具有細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的作用，Ti不僅可與N、C結(jié)合形成的氮化物、碳化物、碳氮化物，阻止奧氏體晶粒的長大，細(xì)化晶粒，改善材料的焊接性能，而且可使鋼中的硫化物變性，改善材料的冷成形性能[1]。但隨著Ti含量的增加TiN會(huì)逐漸形成大塊難溶的顆粒，而降低C和Mn含量，會(huì)顯著降低盤條的強(qiáng)度和硬度[2]，其中碳元素為決定機(jī)械性能的主要元素。

2.2 成分設(shè)計(jì)方案

兩種方案的成分設(shè)計(jì)，見表1，第二批次與第一批次相比，主要是降低了C含量。試樣為三鋼160 mm×160 mm×12000 mm連鑄坯，生產(chǎn)?6.5 mm盤條。

3. 煉鋼連鑄

采用“120 t轉(zhuǎn)爐—120 t LF精煉—R107機(jī)7流方坯連鑄機(jī)”的生產(chǎn)工藝路線，生產(chǎn)的難點(diǎn)在于轉(zhuǎn)爐控碳，采用不留渣、底吹強(qiáng)攪，同時(shí)對(duì)應(yīng)大氧氣流量冶煉來實(shí)現(xiàn)低碳出鋼。對(duì)于轉(zhuǎn)爐脫氧控制，選擇在出鋼階段采用“鋁錳+鋁粒”進(jìn)行脫氧；氬站階段采用“鋁粒+鋁線”進(jìn)行脫氧[3]。出鋼時(shí)控制流鋼時(shí)間，并進(jìn)行擋渣控制，以避免下渣；出鋼過程中，采用全程底吹氬，提高脫碳及脫磷效果，保證鋼液成分和溫度的均勻。在LF爐操作時(shí)，先進(jìn)行翻渣作業(yè)，再進(jìn)行加熱，而在加熱過程中分批加入渣料造渣。停止加熱后根據(jù)目標(biāo)調(diào)整成分，此時(shí)應(yīng)注意合金加入順序，首先加Al，進(jìn)行脫氧與定氮，將進(jìn)站鋼水的酸溶鋁（Als）質(zhì)量分?jǐn)?shù)配加至0.04%～0.05%，確保出站Als質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.035%～0.050%，再加Ti元素。

連鑄過程，大包開澆后，中間包及長水口嚴(yán)格進(jìn)行吹氬保護(hù)，因?yàn)榇蟀滤诤烷L水口的接口處[4]，最容易造成增N。此外，開澆的頭爐需加足夠的覆蓋劑，確保中包鋼水不裸露。連鑄工藝主要技術(shù)參數(shù)見表2，配備電磁攪拌，以減少成分偏析，提高鋼的組織性能均勻性。

4. 軋制生產(chǎn)工藝控制方案

全線采用28架高速無扭軋制，軋制中保證盤條尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合GB/T14981—2009的規(guī)定，其中盤條直徑允許偏差和不圓度按B級(jí)精度執(zhí)行。軋制XM06BA低碳合金鋼盤條采用控溫軋制，主要目的是細(xì)化晶粒，控制原始奧氏體晶粒尺寸。加熱爐出鋼溫度控制在980～1030 °C，要求連鑄坯通條的溫度控制均勻，頭、中、尾溫差控制在50 °C以內(nèi),避免長度方向上的溫度波動(dòng)，爐內(nèi)為微還原氣氛[5]。本次實(shí)驗(yàn)采用2種不同軋制方案，具體情況如下表3。

軋制方案2提高進(jìn)精軋機(jī)、吐絲機(jī)溫度，降低輥道速度，使鐵素體晶粒粗大些，珠光體含量則高些（說明Fe3C的析出較充分，鐵素體中碳的溶解度更接近平衡狀態(tài)），降低材料的強(qiáng)度，提高材料塑性[6]。

5. 試驗(yàn)分析

5.1 盤條金相組織

6.5規(guī)格XM06BA盤條金相組如表4和圖1所示。評(píng)定采用GB/T13298—2015《金屬顯微組織檢驗(yàn)方法》、GB/T6394—2017《金屬平均晶粒度測(cè)定方法》標(biāo)準(zhǔn)中的對(duì)比法、GB/T13299—1991《鋼的顯微組織評(píng)定方法》中游離滲碳體級(jí)別評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)A系列。

5.2 力學(xué)性能檢驗(yàn)

根據(jù)GB/T 228—2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》檢測(cè)的XM06BA合金鋼盤條的力學(xué)性能，結(jié)果見表5。由表5中數(shù)據(jù)可以看出:

（1）第一批的坯料，采用不同的軋制方案，“方案1”強(qiáng)度更高；延伸率、斷面收縮率更低，更不利于后續(xù)抗加工硬化。

（2）兩批不同成分的坯料，采用相同的軋制方案2，“第二批”材料抗拉強(qiáng)度更低，塑性指標(biāo)也較高，更利于后續(xù)抗加工硬化。

6. 應(yīng)用試驗(yàn)

在開發(fā)XM06BA產(chǎn)品之前，用戶使用ML08Al退火線生產(chǎn)空心鉚釘，相關(guān)力學(xué)性能如表6。生產(chǎn)工藝：?6.50 mm規(guī)格ML08Al原材料酸洗、磷化→?6.50 mm→?5.56 mm→?5.00 mm→?4.75 mm→退火→酸洗、磷化→?4.30 mm→冷鐓空心鉚釘。

XM06BA產(chǎn)品加工工藝：?6.50 mm規(guī)格XM06BA原材料酸洗、磷化→?6.50 mm→?5.56 mm→?5.00 mm→?4.75 mm→?4.30 mm→冷鐓空心鉚釘。

第一批坯料采用方案1、方案2軋制的材料冷鐓空心鉚釘時(shí)偏硬，而第二批坯料采用方案2生產(chǎn)的材料，其性能滿足用戶使用要求，生產(chǎn)的空心鉚釘（圖2）翻邊飽滿、無翻邊開裂、拉斷等現(xiàn)象，性能見表7，抗拉強(qiáng)度>350 MPa、剪切強(qiáng)度>240 MPa。

圖 2空心鉚釘

7. 結(jié)束語

（1）XM06BA微合金低碳冷鐓鋼組織為F+游離滲碳體+P。

（2）“第二批”采用“軋制方案2”，生產(chǎn)的XM06BA熱軋盤條，即降低了強(qiáng)硬度又提高其塑性，經(jīng)同樣的變形后鋼絲硬度、強(qiáng)度更小，即抗加工硬化的性能更好。通過用戶試用能代替原工藝ML08Al退火線，減少一次退火、酸洗、磷化，達(dá)到免退火，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目的。

（3）通過合理的化學(xué)成分設(shè)計(jì)和控軋控冷工藝成功開發(fā)出拉拔性能和冷鐓性能優(yōu)異的免退火冷鐓鋼XM06BA熱軋盤條，工業(yè)試驗(yàn)表明其在使用時(shí)可免去退火工序直接拉拔并冷鐓制作變形量較大的空心鉚釘?shù)染o固件，緊固件各項(xiàng)性能完全符合下游要求。

參考文獻(xiàn)

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[2]姜婷,汪開忠,于同仁,等.免退火冷鐓鋼10B21熱軋盤條的研制.軋鋼,2020,37(6):53doi:10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20190220

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[4]宋萬平,賈旭崗,梁世勇.100tBOF—LF—CC流程冶煉10B21鋼的工藝優(yōu)化.特殊鋼,2015,36(5):17

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[6]蘇光浩,堯福旺,王展宏,等.提高低碳線材熱軋性能合格率的研究//線材制品國際技術(shù)研討會(huì),北京,2006

文章來源——金屬世界