冷镦钢CH1T生产工艺实践

冷镦钢CH1T生产工艺实践

经勇明郑团星张建华

（广东韶关钢铁有限公司特轧厂广东韶关512000）

摘要：本文主要介绍了韶钢冷镦钢CH1T的工艺流程，炼钢、轧制过程的控制要求。同时针对生产过程中存在张力控制不稳定以及母材存在粗晶无法满足客户使用要求的问题，结合理论分析了其产生的主要原因，通过优化加热温度、过程控制温度以及预精轧区域的料型，有效解决了上述问题。

关键词：冷镦钢；粗晶；温度

1、前言

冷镦钢CH1T属于工业纯铁的一种，主要用于深冲成型。由于其有害元素低、钢质纯净度高、材质柔软，韧性极好，可以冲压成极复杂的形状，被广泛用于制造汽车、工程机械及玩具的空心铆钉以及箱包中空铆钉等冲压件、锻压件及变形量大的异形件和电磁阀门垫片等电子元件。

2016年韶钢根据客户需求，开始研发用于制作中空铆钉的冷镦钢CH1T，经过几轮试制后开始批量生产。

2、生产工艺流程及要求

2.1生产工艺流程

冷镦钢CH1T的生产工艺流程为：高炉铁水→（混铁炉）→铁水脱硫预处理→120t转炉冶炼→LF炉精炼→RH炉精炼→2#连铸机连铸→铸坯堆冷→坯料检验、清理→钢坯冷装加热炉加热→炼轧厂一高线控轧控冷→精整→检验→打包→称重→入库。

2.2技术要求

2.2.1化学成分

由于中空铆钉的空心部位受压产生膨胀和翻边，其翻边过程类似于薄板的扩孔及翻边成型过程，其空心部位的外缘受力及变形最大，故对材料的成型性能要求很高。根据这一特性设计钢的熔炼成分见表1。

表1CH1T超低碳冷镦钢熔炼成分要求（单位：%）

钢中残余元素要求：Cr≤0.04%、Ni≤0.020%、Cu≤0.020%、As≤0.015%、Sn≤0.015%

2.2.2冶炼、连铸控制要求

铁水须经深脱硫预处理，预处理后铁水[S]≤0.005%，且须扒干净脱硫渣。钢包要求上一炉钢不添加Cr、Ni、Cu、Mo元素。转炉终点控制要求[C]：0.03~0.06%、[P]≤0.012%。转炉出钢脱氧合金化：加锰铁合金化；加碳粉和铝铁脱氧；加适量石灰渣洗。

LF采用小渣量精炼，加石灰和合成渣造渣，用石灰和萤石球调整渣的流动性。精炼过程用铝钙碳和铝粒脱氧，要求造白渣。RH炉真空度要求≤0.07KPa。钢水先进行强制脱碳，再吹氧脱碳，要求C脱至0.003%以下。加铝和铁合金脱氧合金化后要求纯脱气6min以上。RH处理结束复压后加适量铝渣球脱渣面氧。钢水要求钙处理，钙处理后软吹12min以上。钢包覆盖剂使用连铸超低碳钢专用覆盖剂。

可以与SWRCH6A异钢种连浇。钢的液相线温度TL=1534℃，中间包过热度目标30℃，控制范围20~45℃。典型拉速为2.3m/min，尽量保持恒速浇注，最高拉速不能超过2.5m/min。使用结晶器电磁搅拌。做好保护浇注和防止水口结瘤措施，浇注过程应避免钢水增碳。连铸须设置合适的结晶器电磁搅拌和二次冷却参数，尽量保持恒温恒速，保证铸坯内在质量良好。

铸坯不得有目视可见的结疤、夹杂、翻皮、重接、裂纹、划痕、气孔、皱纹、冷溅、凸块、凹坑、横向振痕、切割熔瘤；连铸坯横截面不得有影响使用的缩孔、皮下汽泡、裂纹。

2.2.3轧制控制要求

钢坯加热应确保合适的开轧温度，加热炉温度符合要求。轧制不顺时要降温待轧，温度可低于表中温度。钢坯长度方面温差头部控制在10℃以内，尾部控制在30℃以内，具体可根据钢坯的头部、中部和尾部进BGV的温度保持稳定进行适当调整。

轧制过程中各机组进口温度及吐丝温度符合要求。为确保获得良好的铁素体晶粒度等级，结合过程控制温度斯太尔摩线采用缓冷型控制模型，加盖5-13#保温罩，风机控制按照冷速要求进行适当开启，辊道速度入口段控制在0.24m/s，出口段控制在0.37m/s。

生产过程必须确保高压水除鳞装置使用正常，各冷却水箱出口不得有水带出。。及时更换孔型和调整或更换导卫板、辊环等工艺备件，消除设备隐患，保证盘条表面不出现折叠、耳子、裂纹、划伤等表面缺陷。成品盘条应将头尾有害缺陷部分切除，其截面不得有缩孔、分层及夹杂。盘条头尾不冷段（未经穿水冷却部分）必须剪除干净，保证盘条通条性能稳定。

试制6.5mm的盘条，经下游客户使用反映良好，线材公差尺寸、表面质量、力学性能及冷顶锻满足加工工艺要求。但客户反馈盘条表面存在粗晶现象，晶粒度等级5-12，，加工后表面硬度不均匀及麻点现象。

3、存在的问题及改进措施

3.1盘条表面粗晶问题

盘条在供客户使用过程中，客户反馈材料芯部晶粒度基本在9级左右，边部存在晶粒度不均匀的情况，有夹层现象边部及夹层晶粒度为5-12及不等，混晶严重。

由于客户要求成品表面硬度HRB≥65，根据检测结果混晶严重的批次无法满足客户使用要求采取了退回处理。

经典的表面粗晶理论认为，在奥氏体单项区轧制时，随着精轧温度的降低，晶粒细化；当精轧温度在盘条发生动态相变温度以下时（两相区轧制），形变会造成表面储存有大量的能量，这些能量一方面会促进铁素体相变的发生，另一方面根据能量最低原则，这些能量造成特定取向的晶粒长大和扩张。两相区的形变同时加剧了表面形变量梯度，即形变能造成晶界的迁移能力增加。

根据客户反馈情况及金相检验结果，结合上述理论，解决表面粗晶问题的主要措施在于预精轧到吐丝机之间的温度控制。根据韶钢高线的水箱布局及轧机结构，通过调整进入BGV及TMB的入口温度，将温度控制在950℃以上，有效缓解了表面粗晶现象。

3.2轧制过程张力不稳定问题

在生产该钢种时，经常出现1-18#轧机张力不稳定，导致6#、12#、18#关键机架料型变化较大，特别是18#出口料型。由此导致成品尺寸公差波动较大，无法实现B级精度控制要求。

根据现场实际情况分析，导致上述问题的主要包括两方面的因素：一方面是由于该钢种属于超低碳钢，钢的热比容小，特别是在轧制小规格时由于轧制速度慢，轧制过程热损失快，导致轧件头中尾温度偏差过大，由此导致张力变化较大。另一方面是由于该钢种变形抗力小，在同孔型及压下量的情况下，轧件宽展相比其他钢种要小，由此导致道次横截面面积发生变化，从而改变了机架间的秒流量，最终导致张力发生变化。

结合分析，在生产过程中，优化了加热炉的钢种衔接，同时加热时将轧件头尾温度稍微高于中间温度，并对预精轧13-18机架料型进行微调，从而有效改善了张力不稳的现象。

4、结论

冷镦钢CH1T属于超低碳钢种，客户主要用于深冲铆钉加工，对产品的表面质量、晶粒等级要求很高。由于该钢种轧制时主要采取单相区轧制，同时受该钢种热比容小、变形抗力小的特性影响，轧轧制过程中要关注以下几点：

（1）控制好预精轧区域到吐丝机的轧制温度，确保轧件能够实现单项区轧制。

（2）控制好加热炉温度，确保头中尾温度偏差小于10℃，以降低轧制过程热损失造成的张力大波动。

（3）轧制该钢种时，要加强轧线料型把控及调整，减少料型变化造成的张力波动。

参考文献：

[1]王坤，张炯明，王猛，王立峰.超低碳钢热轧盘条表面环形粗晶组织及控制措施[J].上海金属，2015，37（1）：19-22.