CN105543678B - 一种含硼高强度免退火紧固件用钢盘条及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含硼高强度免退火紧固件用钢盘条及其制备方法，所述的含硼高强度免退火紧固件用钢盘条具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20～0.24 wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50～0.70wt%、Cr 0.25～0.35wt%、Ti 0.035～0.055wt%、Als 0.035～0.055wt%、B 0.0045～0.0060wt%、S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。制备方法包括铁水预处理脱硫、钢水冶炼、脱氧合金化、钢水LF炉精炼、钢水VD炉真空精炼、钢水浇铸、钢坯加热、控轧控冷步骤；本发明生产的含硼高强度紧固件用钢盘条洁净度高，夹杂物少，具有良好的淬透性、合适的强度和硬度以及优异的塑韧性和冷镦顶锻变形能力，不需要球化退火处理可直接冷镦成形处理生产10.9级高级别标准件，减少加工工序和钢材消耗，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种含硼高强度免退火紧固件用钢盘条及其制备方法。
背景技术
紧固件用钢是采用冷镦挤压成型工艺生产互换性较高的标准件用钢。紧固件用钢在常温下利用金属塑性加工成型，材料内部组织严密、产品的力学性能好、加工材料损失少、生产效益高、能量消耗低、产品尺寸精度高、表面光洁度好，广泛用于冷镦成形的螺栓、螺母、螺钉、铆钉和销轴等各类紧固件和零配件的生产。
近年来，随着紧固件行业的产品结构调整，紧固件从低强度向高强度免退火发展，从高能耗向资源节约型发展已成为必然趋势。含硼10B21冷镦钢具有良好的塑性和冷镦性能，盘条原始硬度低，可缩短或免球化退火工艺，冷镦开裂率低，经调质热处理后具有强度高、淬透性好等优点，已成为各紧固件用钢企业制造高强度紧固件的主要需求产品。目前国内含硼10B21冷镦钢盘条基本上通过转炉+LF炉精炼+连铸+高线轧制工艺生产，钢中气体含量和夹杂物相对较高，氧含量>25ppm，氢含量>2ppm，非金属夹杂物大多为0.5-1.0级，此外，钢的显微组织配比未达到最优化，导致钢的塑韧性较低，其冷加工成型及变形能力有限，盘条1/4冷顶锻合格率低，制约了该产品在10.9级高级别标准件的应用。
目前国内已有高强度紧固件用钢的专利和论文研究报道，但钢的塑韧性及断面收缩率较低，产品大多只用于8.8级高强度螺栓的生产。如山西新泰钢铁有限公司申请的专利“一种含钛和硼热轧低硬度的高强度紧固件用钢及其生产方法”，钢的化学成分为：C 0.19-0.38wt%，Si≤0.30wt%，Mn 0.50-1.48wt%，P≤0.025wt%，S≤0.015wt%，Ti≤0.050wt%，B≤0.0045wt%，采用转炉冶炼、LF炉精炼、连铸、高线轧制等工艺生产，盘条硬度80-90HRB，断面收缩率仅48%，显微组织有少量贝氏体，产品用于制造8.8级紧固件；宝山钢铁股份有限公司申请的专利“高强度紧固件用非调质双相冷墩钢及其制造方法”，钢的化学成分为：C 0.06-0.15wt%，Si 0.60-0.90wt%，Mn 1.40-2.00wt%，P≤0.025wt%，S≤0.025wt%，Al≤0.040wt%，采用转炉(或电炉)冶炼、LF炉精炼、连铸(或模铸)、高线轧制等工艺生产，盘条金相组织为15~30%马氏体(或含少量贝氏体)+70~85%铁素体组织，力学性能Rm≥550MPa，伸长率A 16-23%，断面收缩率Z 27-66%，产品用于生产8.8级高强度紧固件；江苏沙钢集团淮钢特钢有限公司申请的专利“一种高强度耐腐蚀紧固件用钢”，钢的化学成分为：C 0.14-0.17wt%，Si0.17-0.24wt%，Mn 0.50-0.70wt%，Cr 0.85-0.95wt%，P≤0.020wt%，S≤0.020wt%，采用转炉冶炼、LF炉精炼、连铸、高线轧制工艺生产，钢的抗拉强度Rm 490-520MPa，延伸率30%；江苏沙钢甘望益等人发表的论文“含硼冷镦钢10B21热轧盘条的开发”，钢的化学成分为：C0.18-0.23wt%，Si≤0.10wt%，Mn 0.60-0.90wt%，P≤0.035wt%，S≤0.030wt%，B 0.0010-0.0030wt%，Al 0.020-0.035wt%，采用电炉冶炼、LF炉精炼、连铸、高线控轧控冷工艺生产，盘条抗拉强度Rm 505-550MPa，伸长率A 25-30%，断面收缩率Z 64-70%，产品用于生产8.8级高强度紧固件。现有含硼高强度紧固件用钢的塑韧性和加工变形能力还不能满足市场需求，因此，开发一种能解决上述问题的产品是非常必要的。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种含硼高强度免退火紧固件用钢盘条；第二目的在于提供所述的含硼高强度免退火紧固件用钢盘条的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的，所述的含硼高强度免退火紧固件用钢盘条具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20~0.24wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50~0.70wt%、Cr 0.25~0.35wt%、Ti 0.035~0.055wt%、Als 0.035~0.055wt%、B 0.0045~0.0060wt%、 S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：
A、铁水预处理脱硫：将化学成分C 4.5~5.0wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt% 、P 0.090~0.110wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2200~2400mm，按15.0~17.0kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.5~4.8wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt%、P 0.090~0.110wt%、S≤0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；
B、钢水冶炼：将化学成分C 4.5-4.8wt%、Si 0.30-0.50wt%、Mn 0.25-0.50wt% 、P0.090-0.110wt%、S≤0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的A步骤预处理深脱硫铁水、化学成分C 0.16-0.25wt%、Si 0.12-0.25wt%、Mn 0.45-0.70wt%、P 0.015-0.030wt%、S0.018-0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的优质废钢及化学成分C 3.2-3.4wt%、Si0.30-0.50wt%、Mn 0.30-0.50wt%、P 0.070-0.090wt%、S 0.020-0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的低磷硫生铁加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按40.0~45.0kg/t钢、18.0~22.0kg/t钢、3.0~5.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.5kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20~35NL/min；
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→高碳铬铁→高碳锰铁，依次向钢包中加入下列物质：按2.2~3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁： Al 70.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.1~5.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 56.7wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.4~8.1kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.6wt%，C 6.7wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0~6.0kg/t钢，然后加入电石0.5kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5~7.0；根据钢样分析结果，加入合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度≤5ppm；之后适当加大氩气流量为40~50NL/min，按1.9~2.9kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 33.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩3分钟；之后按0.3~0.4kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 21.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩2分钟；之后将钢水温度加热至1665~1675℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的铝钙线：Ca 57.2wt%、Al 36.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量为150m；喂线结束采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位；
E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至60Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为40~60NL/min，在真空度60Pa条件下钢水脱气处理时间15分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为20~30NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
F、钢水浇铸：在中间包温度为1525~1535℃，拉速为2.1~2.3m/min，二冷比水量为1.1~1.3L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯；
G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1080~1120℃的加热炉中，加热50~70分钟，钢坯出钢温度为940~980℃，后经高压水出鳞，推送至轧机入口前的5坯位待温区进行3~5分钟的自然冷却，最终以900~920℃的开轧温度进入轧机轧制；
H、控轧控冷：将G步骤的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.15~0.25m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.0~15.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为120~150m3/h条件下控冷2~3秒；之后在精轧温度为840~860℃，速度为20~65m/s的轧制条件下，精轧5~10个道次；之后在温度为820~835℃，速度为20~65m/s的条件下吐丝；吐丝后盘条进入斯太尔摩风冷线进行“延迟”型控制冷却，即缓慢冷却；斯太尔摩风冷线控冷时风机全部关闭，开启前3台风机上方保温罩盖，辊道速度控制为0.25~0.45m/s；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为550~600℃，之后将盘卷自然空冷至室温即获得含硼高强度免退火紧固件用钢盘条，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20~0.24wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50~0.70wt%、Cr 0.25~0.35wt%、Ti0.035~0.055wt%、Als 0.035~0.055wt%、B 0.0045~0.0060wt%、S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，具有的工艺力学性能和显微组织及夹杂物见表1、表2：
表1 含硼高强度紧固件用钢圆盘条工艺力学性能
表2 含硼高强度紧固件用钢圆盘条显微组织及夹杂物
本发明所生产的盘条洁净度明显高于现有生产工艺，钢中有害元素S、P含量低，P≤0.012wt%、S≤0.005wt%，氧含量≤0.0015wt%，氢含量≤0.00015wt%，非金属夹杂物≤0.5级；盘条具有良好的淬透性、合适的强度和硬度以及优异的塑韧性和冷镦顶锻变形能力，不需要球化退火处理可直接冷镦成形处理生产10.9级高级别标准件，减少加工工序和钢材消耗，降低了生产成本。
本发明在钢中加入Al起到细化晶粒和提高强度的作用；加入微量B和少量固氮元素Ti，有利于充分发挥B的淬透性，达到强度、塑性及韧性的合理匹配；钢水通过VD真空精炼处理工艺，使钢中气体含量及夹杂物显著降低，P≤0.012wt%、S≤0.005wt%，氧含量≤0.0015wt%，氢含量≤0.0002wt%，非金属夹杂物≤0.5级，有利于钢材塑韧性的改善；轧钢工序控制较低的开轧温度、进精轧温度及吐丝温度，促进了铁素体晶粒的细化，吐丝完后的盘条采用延迟型斯太尔摩冷却方式进行控冷，在斯太尔摩辊道上以缓慢的冷速完成相变，得到细晶粒铁素体+球化珠光体显微组织，钢的顶锻变形能力显著改善。
本发明生产的含硼高强度紧固件用钢盘条洁净度高，夹杂物少，具有良好的淬透性、合适的强度和硬度以及优异的塑韧性和冷镦顶锻变形能力，不需要球化退火处理可直接冷镦成形处理生产10.9级高级别标准件，减少加工工序和钢材消耗，降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的含硼高强度免退火紧固件用钢盘条具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20~0.24wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50~0.70wt%、Cr 0.25~0.35wt%、Ti 0.035~0.055wt% 、Als 0.035~0.055wt%、B 0.0045~0.0060wt%、S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明所述的含硼高强度免退火紧固件用钢盘条的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、铁水预处理脱硫：将化学成分C 4.5~5.0wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt% 、P 0.090~0.110wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2200~2400mm，按15.0~17.0kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.5~4.8wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt%、P 0.090~0.110wt%、S≤0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；
B、钢水冶炼：将化学成分C 4.5-4.8wt%、Si 0.30-0.50wt%、Mn 0.25-0.50wt% 、P0.090-0.110wt%、S≤0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的A步骤预处理深脱硫铁水、化学成分C 0.16-0.25wt%、Si 0.12-0.25 wt%、Mn 0.45-0.70wt% 、P 0.015-0.030wt%、S0.018-0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的优质废钢及化学成分C 3.2-3.4wt%、Si0.30-0.50wt%、Mn 0.30-0.50 wt%、P 0.070-0.090wt%、S 0.020-0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的低磷硫生铁加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按40.0~45.0kg/t钢、18.0~22.0kg/t钢、3.0~5.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.5kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20~35NL/min；
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→高碳铬铁→高碳锰铁，依次向钢包中加入下列物质：按2.2~3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁： Al 70.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.1~5.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 56.7wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.4~8.1kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.6wt%，C 6.7wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0~6.0kg/t钢，然后加入电石0.5kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5~7.0；根据钢样分析结果，加入合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度≤5ppm；之后适当加大氩气流量为40~50NL/min，按1.9~2.9kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 33.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩3分钟；之后按0.3~0.4kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 21.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩2分钟；之后将钢水温度加热至1665~1675℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的铝钙线：Ca 57.2wt%、Al 36.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量为150m；喂线结束采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位；
E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至60Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为40~60NL/min，在真空度60Pa条件下钢水脱气处理时间15分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为20~30NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
F、钢水浇铸：在中间包温度为1525~1535℃，拉速为2.1~2.3m/min，二冷比水量为1.1~1.3L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯；
G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1080~1120℃的加热炉中，加热50~70分钟，钢坯出钢温度为940~980℃，后经高压水出鳞，推送至轧机入口前的5坯位待温区进行3~5分钟的自然冷却，最终以900~920℃的开轧温度进入轧机轧制；
H、控轧控冷：将G步骤的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.15~0.25m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.0~15.0 m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为120~150m3/h条件下控冷2~3秒；之后在精轧温度为840~860℃，速度为20~65m/s的轧制条件下，精轧5~10个道次；之后在温度为820~835℃，速度为20~65m/s的条件下吐丝；吐丝后盘条进入斯太尔摩风冷线进行“延迟”型控制冷却，即缓慢冷却；斯太尔摩风冷线控冷时风机全部关闭，开启前3台风机上方保温罩盖，辊道速度控制为0.25~0.45m/s；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为550~600℃，之后将盘卷自然空冷至室温即获得含硼高强度免退火紧固件用钢盘条，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20~0.24wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50~0.70wt%、Cr 0.25~0.35wt%、Ti0.035~0.055wt% 、Als 0.035~0.055wt%、B 0.0045~0.0060wt%、S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，具有的工艺力学性能和显微组织及夹杂物见表1、表2：
表1 含硼高强度紧固件用钢圆盘条工艺力学性能
表2 含硼高强度紧固件用钢圆盘条显微组织及夹杂物
本发明的具体实施方法如下：
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水(化学成分C 4.5-5.0wt%、Si 0.30-0.50wt%、Mn0.25-0.50wt% 、P 0.090-0.110wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2200-2400mm，按15.0~17.0kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.5-4.8wt%、Si 0.30-0.50wt%、Mn 0.25-0.50wt%、P 0.090-0.110wt%、S≤0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、钢水冶炼：将A步骤的预处理深脱硫铁水(化学成分C 4.5-4.8wt%、Si 0.30-0.50wt%、Mn 0.25-0.50wt%、P 0.090-0.110wt%、S≤0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、优质废钢(化学成分C 0.16-0.25wt%、Si 0.12-0.25wt%、Mn 0.45-0.70wt%、P 0.015-0.030wt%、S 0.018-0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及低磷硫生铁(化学成分C3.2-3.4wt%、Si 0.30-0.50wt%、Mn 0.30-0.50wt%、P 0.070-0.090wt%、S 0.020-0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按40.0~45.0kg/t钢、18.0~22.0kg/t钢、3.0~5.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.5kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20~35NL/min。
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→高碳铬铁→高碳锰铁，依次向钢包中加入下列物质：按2.2~3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁： Al 70.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.1~5.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 56.7wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.4~8.1kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.6wt%，C 6.7wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(20~30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0~6.0kg/t钢，然后加入电石0.5kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5~7.0；根据钢样分析结果，加入合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度≤5ppm；之后适当加大氩气流量(40~50NL/min)，按1.9~2.9kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 33.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩3分钟；之后按0.3~0.4kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 21.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩2分钟；之后将钢水温度加热至1665~1675℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的铝钙线：Ca 57.2wt%、Al 36.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量为150m；喂线结束采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位。
E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用小氩量(20~30NL/min)吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至60Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为40~60NL/min，在真空度60Pa条件下钢水脱气处理时间15分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为20~30NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
F、钢水浇铸：在中间包温度为1525~1535℃，拉速为2.1~2.3m/min，二冷比水量为1.1~1.3L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯；
G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1080~1120℃的加热炉中，加热50~70分钟，钢坯出钢温度为940~980℃，后经高压水出鳞，推送至轧机入口前的5坯位待温区进行3~5分钟的自然冷却，最终以900~920℃的开轧温度进入轧机轧制；
H、控轧控冷：将G步骤的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.15~0.25m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.0~15.0 m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为120~150m3/h条件下控冷2~3秒；之后在精轧温度为840~860℃，速度为20~65m/s的轧制条件下，精轧5~10个道次；之后在温度为820~835℃，速度为20~65m/s的条件下吐丝；吐丝后盘条进入斯太尔摩风冷线进行“延迟”型控制冷却(即缓慢冷却)；斯太尔摩风冷线控冷时风机全部关闭，开启前3台风机上方保温罩盖，辊道速度控制为0.25~0.45m/s；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为550~600℃，之后将盘卷自然空冷至室温即获得一种含硼高强度免退火紧固件用钢圆盘条，钢的温度控制、辊道速度视不同规格要求具体确定。
本发明提供的一种含硼高强度免退火紧固件用钢圆盘条具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20~0.24wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50~0.70wt%、Cr 0.25~0.35wt%、Ti 0.035~0.055wt%、Als 0.035~0.055wt%、B 0.0045~0.0060wt%、S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本发明具有下列优点和有益效果：
本发明提供的含硼高强度免退火紧固件用钢盘条的制备方法，钢中加入Al起到细化晶粒和提高强度的作用；加入微量B和少量固氮元素Ti，有利于充分发挥B的淬透性，达到强度、塑性及韧性的合理匹配；钢水通过VD真空精炼处理工艺，使钢中气体含量及夹杂物显著降低，P≤0.012wt%、S≤0.005wt%，氧含量≤0.0015wt%，氢含量≤0.00015wt%，非金属夹杂物≤0.5级，有利于钢材塑韧性的改善；轧钢工序控制较低的开轧温度、进精轧温度及吐丝温度，促进了铁素体晶粒的细化，吐丝完后的盘条采用延迟型斯太尔摩冷却方式进行控冷，在斯太尔摩辊道上以缓慢的冷速完成相变，得到细晶粒铁素体+球化珠光体显微组织，钢的顶锻变形能力显著改善。
本发明生产的含硼高强度紧固件用钢盘条洁净度高，夹杂物少，具有良好的淬透性、合适的强度和硬度以及优异的塑韧性和冷镦顶锻变形能力，不需要球化退火处理可直接冷镦成形处理生产10.9级高级别标准件，减少加工工序和钢材消耗，降低了生产成本。
下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：
实施例1
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水(化学成分C 4.5wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.25wt% 、P0.090wt%、S 0.012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2200-2400mm，按15.0kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.5wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.25wt% 、P0.090wt%、S 0.002wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、钢水冶炼：将A步骤的预处理深脱硫铁水(化学成分C 4.5wt%、Si 0.30wt%、Mn0.25wt%、P 0.090wt%、S 0.002wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、优质废钢(化学成分C0.16wt%、Si 0.12 wt%、Mn 0.45wt%、P 0.015wt%、S 0.018wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及低磷硫生铁(化学成分C 3.2wt%、Si 0.30wt%、Mn 0.30wt%、P 0.070wt%、S 0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按40.0kg/t钢、18.0kg/t钢、3.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量0.08wt%，出钢温度1625℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.5kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20NL/min。
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→高碳铬铁→高碳锰铁，依次向钢包中加入下列物质：按2.2kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁：Al 70.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.1kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 56.7wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.4kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.6wt%，C 6.7wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(20NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0kg/t钢，然后加入电石0.5kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5；根据钢样分析结果，加入合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度5ppm；之后适当加大氩气流量(40NL/min)，按1.9kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 33.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩3分钟；之后按0.3kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 21.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩2分钟；之后将钢水温度加热至1675℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的铝钙线：Ca 57.2wt%、Al 36.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量为150m；喂线结束采用流量为20NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位。
E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用小氩量(20NL/min)吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至60Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为40~60NL/min，在真空度60Pa条件下钢水脱气处理时间15分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为20NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
F、钢水浇铸：在中间包温度为1535℃，拉速为2.3m/min，二冷比水量为1.3L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯。
G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1120℃的加热炉中，加热70分钟，钢坯出钢温度为980℃，后经高压水出鳞，推送至轧机入口前的5坯位待温区进行3分钟的自然冷却，最终以920℃的开轧温度进入轧机轧制。
H、控轧控冷：将G步骤的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.25m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为15.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为120m3/h条件下控冷2秒；之后在精轧温度为860℃，速度为65m/s的轧制条件下，精轧10个道次；之后在温度为835℃，速度为65m/s的条件下吐丝；吐丝后盘条进入斯太尔摩风冷线进行“延迟”型控制冷却(即缓慢冷却)；斯太尔摩风冷线控冷时风机全部关闭，开启前3台风机上方保温罩盖，辊道速度控制为0.25~0.45m/s；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为600℃，之后将盘卷自然空冷至室温即获得一种含硼高强度免退火紧固件用钢圆盘条，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20wt%、Si0.04wt%、Mn 0.50wt%、Cr 0.25wt%、Ti 0.035wt%、Als 0.035wt%、B 0.0045wt%、 S0.002wt%、P 0.007wt%、O 0.0015wt%、H 0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本实施例制备得到的含硼高强度免退火紧固件用钢圆盘条工艺力学性能、显微组织及夹杂物检验见表3、表4所示。
表3 本实施例生产的含硼高强度紧固件用钢圆盘条工艺力学性能
表4 本实施例生产的含硼高强度紧固件用钢圆盘条显微组织及夹杂物
实施例2
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水(化学成分C 4.8wt%、Si 0.40wt%、Mn 0.38wt% 、P0.102wt%、S 0.017wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2200-2400mm，按16.0kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.6wt%、Si 0.40wt%、Mn 0.38wt%、P0.102wt%、S 0.003wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、钢水冶炼：将A步骤的预处理深脱硫铁水(化学成分C 4.6wt%、Si 0.40wt%、Mn0.38wt% 、P 0.102wt%、S 0.003wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、优质废钢(化学成分C0.20wt%、Si 0.18wt%、Mn 0.58wt%、P 0.021wt%、S 0.026wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及低磷硫生铁(化学成分C 3.3wt%、Si 0.40wt%、Mn 0.40wt%、P 0.080wt%、S 0.028wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按42.0kg/t钢、20.0kg/t钢、4.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量0.10wt%，出钢温度1635℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.5kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为28NL/min。
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→高碳铬铁→高碳锰铁，依次向钢包中加入下列物质：按2.6kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁：Al 70.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.4kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 56.7wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按6.7kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.6wt%，C 6.7wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(25NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰5.0kg/t钢，然后加入电石0.5kg/t钢调渣，控制渣碱度为6.2；根据钢样分析结果，加入合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度3ppm；之后适当加大氩气流量(46NL/min)，按2.4kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 33.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩3分钟；之后按0.36kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 21.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩2分钟；之后将钢水温度加热至1670℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的铝钙线：Ca 57.2wt%、Al36.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量为150m；喂线结束采用流量为25NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位。
E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用小氩量(25NL/min)吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至60Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为50NL/min，在真空度60Pa条件下钢水脱气处理时间15分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为25NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
F、钢水浇铸：在中间包温度为1530℃，拉速为2.2m/min，二冷比水量为1.2L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯；
G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1100℃的加热炉中，加热60分钟，钢坯出钢温度为960℃，后经高压水出鳞，推送至轧机入口前的5坯位待温区进行4分钟的自然冷却，最终以910℃的开轧温度进入轧机轧制；
H、控轧控冷：将G步骤的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.20m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为13.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为135m3/h条件下控冷3秒；之后在精轧温度为850℃，速度为48m/s的轧制条件下，精轧8个道次；之后在温度为828℃，速度为48m/s的条件下吐丝；吐丝后盘条进入斯太尔摩风冷线进行“延迟”型控制冷却(即缓慢冷却)；斯太尔摩风冷线控冷时风机全部关闭，开启前3台风机上方保温罩盖，辊道速度控制为0.25~0.45m/s；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为580℃，之后将盘卷自然空冷至室温即获得一种含硼高强度免退火紧固件用钢圆盘条，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.22wt%、Si0.03wt%、Mn 0.60wt%、Cr 0.30wt%、Ti 0.046wt%、Als 0.045wt%、B 0.0052wt%、S0.003wt%、P 0.010wt%、O0.0013wt%、H0.00012wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本实施例提供的一种含硼高强度免退火紧固件用钢圆盘条工艺力学性能、显微组织及夹杂物检验见表5、表6所示。
表5 本实施例生产的含硼高强度紧固件用钢圆盘条工艺力学性能
表6 本实施例生产的含硼高强度紧固件用钢圆盘条显微组织及夹杂物
实施例3
A、铁水预处理脱硫：将高炉铁水(化学成分C 5.0wt%、Si 0.50wt%、Mn 0.50wt%、P0.110wt%、S 0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2200-2400mm，按17.0kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.8wt%、Si 0.50wt%、Mn 0.50wt%、P0.110wt%、S 0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
B、钢水冶炼：将A步骤的预处理深脱硫铁水(化学成分C 4.8wt%、Si 0.50wt%、Mn0.50wt% 、P 0.110wt%、S 0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、优质废钢(化学成分C0.25wt%、Si 0.25wt%、Mn 0.70wt%、P 0.030wt%、S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)及低磷硫生铁(化学成分C 3.4wt%、Si 0.50wt%、Mn 0.50wt%、P 0.090wt%、S 0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按45.0kg/t钢、22.0kg/t钢、5.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量0.12wt%，出钢温度1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.5kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为35NL/min。
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→高碳铬铁→高碳锰铁，依次向钢包中加入下列物质：按3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁：Al 70.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 56.7wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按8.1kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.6wt%，C 6.7wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序。
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰6.0kg/t钢，然后加入电石0.5kg/t钢调渣，控制渣碱度为7.0；根据钢样分析结果，加入合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度2ppm；之后适当加大氩气流量(50NL/min)，按2.9kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 33.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩3分钟；之后按0.4kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 21.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩2分钟；之后将钢水温度加热至1665℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的铝钙线： Ca 57.2wt%、Al36.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量为150m；喂线结束采用流量为30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0 kg/t钢，然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位。
E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用小氩量(30NL/min)吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至60Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为60NL/min，在真空度60Pa条件下钢水脱气处理时间15分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为30NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位。
F、钢水浇铸：在中间包温度为1525℃，拉速为2.1m/min，二冷比水量为1.1L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯。
G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1080℃的加热炉中，加热50分钟，钢坯出钢温度为940℃，后经高压水出鳞，推送至轧机入口前的5坯位待温区进行5分钟的自然冷却，最终以900℃的开轧温度进入轧机轧制。
H、控轧控冷：将G步骤的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.15m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为150m3/h条件下控冷3秒；之后在精轧温度为840℃，速度为20m/s的轧制条件下，精轧5个道次；之后在温度为820℃，速度为20m/s的条件下吐丝；吐丝后盘条进入斯太尔摩风冷线进行“延迟”型控制冷却(即缓慢冷却)；斯太尔摩风冷线控冷时风机全部关闭，开启前3台风机上方保温罩盖，辊道速度控制为0.25~0.45m/s；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为550℃，之后将盘卷自然空冷至室温即获得一种含硼高强度免退火紧固件用钢圆盘条，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.24 wt%、Si0.02wt%、Mn 0.70wt%、Cr 0.35wt%、Ti 0.055wt%、Als 0.055wt%、B 0.0060wt%、 S0.004wt%、P 0.012wt%、O 0.0012wt%、H≤0.0001wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。
本实施例提供的一种含硼高强度免退火紧固件用钢圆盘条工艺力学性能、显微组织及夹杂物检验见表7、表8所示。
表7 本实施例生产的含硼高强度紧固件用钢圆盘条工艺力学性能
表8 本实施例生产的含硼高强度紧固件用钢圆盘条显微组织及夹杂物
Claims (1)
1.一种含硼高强度免退火紧固件用钢盘条的制备方法，所述含硼高强度免退火紧固件用钢盘条具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20~0.24wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50~0.70wt%、Cr 0.25~0.35wt%、Ti 0.035~0.055wt%、Als 0.035~0.055wt%、B 0.0045~0.0060wt%、S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；其特征在于所述含硼高强度免退火紧固件用钢盘条的制备方法包括以下步骤：
A、铁水预处理脱硫：将化学成分C 4.5~5.0wt%、Si 0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt%、P0.090~0.110wt%、S≤0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的高炉铁水运至KR法铁水预处理装置进行脱硫处理，搅拌头插入深度控制为2200~2400mm，按15.0~17.0 kg/t钢的量，加入常规CaO质脱硫剂进行脱硫处理，搅拌时间控制为8分钟；搅拌结束后进行扒后渣操作，保证钢包内铁水面裸露≥4/5，扒净脱硫渣；预处理后铁水成分控制为：C 4.5~4.8wt%、Si0.30~0.50wt%、Mn 0.25~0.50wt%、P 0.090~0.110wt%、S≤0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；
B、钢水冶炼：将化学成分C 4.5-4.8wt%、Si 0.30-0.50wt%、Mn 0.25-0.50wt% 、P0.090-0.110wt%、S≤0.004wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的A步骤预处理深脱硫铁水、化学成分C 0.16-0.25wt%、Si 0.12-0.25wt%、Mn 0.45-0.70wt%、P 0.015-0.030wt%、S0.018-0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的优质废钢及化学成分C 3.2-3.4wt%、Si0.30-0.50wt%、Mn 0.30-0.50wt%、P 0.070-0.090wt%、S 0.020-0.035wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物的低磷硫生铁加入LD转炉中，进行常规顶底复合吹炼，分别按40.0~45.0kg/t钢、18.0~22.0kg/t钢、3.0~5.0kg/t钢的加入量，加入石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，控制终点碳含量≥0.08wt%，出钢温度≤1640℃；出钢前向钢包底部加入活性石灰进行渣洗，石灰加入量为2.5kg/t钢；出钢时采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20~35NL/min；
C、脱氧合金化：将B步骤冶炼完毕的钢水出钢，当钢包中的钢水量大于1/4时，按下列脱氧合金化顺序：铝铁→高碳铬铁→高碳锰铁，依次向钢包中加入下列物质：按2.2~3.0kg/t钢的量，加入下列质量比的铝铁： Al 70.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按4.1~5.8kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳铬铁：Cr 56.7wt%，C 7.2wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按5.4~8.1kg/t钢的量，加入下列质量比的高碳锰铁：Mn 75.6wt%，C 6.7wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；在钢包钢水量达到4/5时加完上述合金；出钢完毕后，将钢水吊送至LF炉精炼工序；
D、钢水LF炉精炼：将C步骤出钢完毕钢水吊至LF炉精炼工位接好氩气带，开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟，然后下电极采用档位7~9档化渣；通电3分钟后，抬电极观察炉内化渣情况，之后测温、取样；若渣况较稀，补加石灰4.0~6.0kg/t钢，然后加入电石0.5kg/t钢调渣，控制渣碱度为5.5~7.0；根据钢样分析结果，加入合金、铝丸调整钢液成分，控制钢水氧活度≤5ppm；之后适当加大氩气流量为40~50NL/min，按1.9~2.9kg/t钢的量，加入下列质量比的钛铁：Ti 33.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩3分钟；之后按0.3~0.4kg/t钢的量，加入下列质量比的硼铁：B 21.5wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，软吹氩2分钟；之后将钢水温度加热至1665~1675℃后进行喂线处理，喂入具有下列质量比的铝钙线：Ca 57.2wt%、Al 36.5wt%、其余为Fe及不可避免的不纯物，喂线速度为2.5m/s，喂线量为150m；喂线结束采用流量为20~30NL/min的小氩气量对钢水进行软吹氩，软吹时间为2分钟，之后加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至VD炉真空精炼工位；
E、钢水VD炉真空精炼：将D步骤钢水吊至VD真空精炼炉后，接通吹氩管，开启氩气采用20~30NL/min的小氩量吹氩2分钟，之后对钢水定氧定氢，同时测温取样；取样完毕后，将真空罐盖车开至工作位，合上真空罐盖，进行抽真空，真空抽至60Pa时，开始进行保真空脱气处理，同时进行底吹氩处理，氩气流量控制为40~60NL/min，在真空度60Pa条件下钢水脱气处理时间15分钟；真空脱气处理完毕后关闭真空主阀，提升罐盖，对钢水取样和定氧定氢；之后对钢水进行小氩气量软吹氩处理，氩气流量为20~30NL/min，软吹氩时间为2分钟；钢水软吹氩结束后，加入常规大包钢水覆盖剂，加入量控制为1.0kg/t钢，然后将钢水吊至浇铸工位；
F、钢水浇铸：在中间包温度为1525~1535℃，拉速为2.1~2.3m/min，二冷比水量为1.1~1.3L/kg，结晶器电磁搅拌电流强度为300A、运行频率为2.5Hz的条件下，采用R9m直弧形连续矫直5机5流小方坯铸机将E步骤的钢水全程保护连铸成断面150mm×150mm的钢坯；
G、钢坯加热：将F步骤钢坯送入均热段炉温为1080~1120℃的加热炉中，加热50~70分钟，钢坯出钢温度为940~980℃，后经高压水除鳞，推送至轧机入口前的5坯位待温区进行3~5分钟的自然冷却，最终以900~920℃的开轧温度进入轧机轧制；
H、控轧控冷：将G步骤的钢坯送入28个机架的高速线材轧机进行轧制，在速度为0.15~0.25m/s的轧制条件下，粗轧6个道次；之后在速度为10.0~15.0m/s的轧制条件下，中轧12个道次；之后进行精轧前预水冷控冷，在冷却水量为120~150m3/h条件下控冷2~3秒；之后在精轧温度为840~860℃，速度为20~65m/s的轧制条件下，精轧5~10个道次；之后在温度为820~835℃，速度为20~65m/s的条件下吐丝；吐丝后盘条进入斯太尔摩风冷线进行“延迟”型控制冷却，即缓慢冷却；斯太尔摩风冷线控冷时风机全部关闭，开启前3台风机上方保温罩盖，辊道速度控制为0.25~0.45m/s；斯太尔摩风冷结束后集卷温度控制为550~600℃，之后将盘卷自然空冷至室温即获得含硼高强度免退火紧固件用钢盘条，具有下列重量百分比的化学成分：C 0.20~0.24wt%、Si≤0.04wt%、Mn 0.50~0.70wt%、Cr 0.25~0.35wt%、Ti 0.035~0.055wt%、Als 0.035~0.055wt%、B 0.0045~0.0060wt%、S≤0.004wt%、P≤0.012wt%、O≤0.0015wt%、H≤0.00015wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，具有的工艺力学性能和显微组织及夹杂物见表1、表2：
表1 含硼高强度紧固件用钢圆盘条工艺力学性能
表2 含硼高强度紧固件用钢圆盘条显微组织及夹杂物
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