冷镦抽芯铆钉用钢及其生产方法.pdf

本发明具体涉及大帽檐抽芯铆钉用钢及其生产方法。其组分及重量百分比：C 0.02～0.15％、Si 0.03～0.10％、Mn0.5～1.5％、P≤0.020％、S≤0.015％、Al 0.01～0.07％、Ca 0.001～0.008％，余为Fe及杂质；步骤：冶炼；转炉精炼：精炼、开始精炼时一次性加入铝锰铁合金、精炼结束前5～10分钟加入Al线、精炼结束前2.5～7分钟时加入Si-Ca线；连铸；将连铸坯加热；轧制：精轧及吐丝；斯太尔摩冷却。本发明能降低拉拔断丝率及冷镦开裂率，生产工艺简单，利于推广；通过C、Mn强化及控轧控冷工艺来提高强度，节约了贵重合金，降低了生产成本。

1.  冷镦抽芯铆钉用钢，其化学成分及重量百分比为：C 0.02～0.15％、Si 0.03～0.10％、Mn 0.5～1.5％、P≤0.020％、S≤0.015％、Al 0.01～0.07％、Ca 0.001～0.008％，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.  如权利要求1所述的冷镦抽芯铆钉用钢，其特征在于：Ca的重量百分比为0.001～0.03％。

3.  如权利要求1所述的冷镦抽芯铆钉用钢，其特征在于：Al的重量百分比为0.025～0.06％。

4.  一种生产权利要求1所述的冷镦抽芯铆钉用钢的方法，其步骤：
1)进行冶炼：控制其出钢温度在1660～1680℃；
2)进行转炉精炼：并控制其精炼时间在30～55分钟；在开始转炉精炼时，按照60～120公斤/吨钢一次性加入铝锰铁合金；
3)在转炉精炼结束前5～10分钟时按照3～5米/吨钢开始加入Al线，直至精炼结束；
4)在转炉精炼结束前2.5～7分钟时按照3～10米/吨钢开始加入Si-Ca线，直至精炼结束；
5)进行连铸：控制浇铸温度在1565～1585℃，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压下量为0.5～4％，连铸坯过热度控制在15～35℃，连铸坯拉速控制在1.0～2.0米/秒；
6)将连铸坯加热到1100～1150℃；
7)进行轧制：开轧温度控制为900～1150℃，控制每道次压下率在15～20％，控制粗轧累计压下率为60～80％，控制中轧累计压下率为40～80％，控制精轧累计压下率为30～45％；控制入精轧机温度为860～940℃，控制吐丝温度为850～910℃；
8)冷却：斯太尔摩线速度控制为：0.1～10米/秒；冷却速度控制在0.5～15℃/秒。

5.  如权利要求4所述生产权利要求1的冷镦抽芯铆钉用钢的方法，其特征在于：冷却速度控制在5～10℃/秒。

冷镦抽芯铆钉用钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种铆钉用钢及其生产方法，属于冷镦抽芯铆钉用钢及其生产方法，更属于制作大帽檐抽芯铆钉用钢及其生产方法。
背景技术
抽芯铆钉作为新颖的紧固件，愈来愈受到人们的关注，从形状来分一般分为普通型和大帽檐型。由于其有许多独特的优点，在很多领域里取代了螺栓连接和焊接，使各种结构件变得紧凑、轻巧，造型美观，使用方便，省工省料，因此广泛地应用于飞机、船舶、汽车、机械、家用电器、电器仪表、建筑装璜、箱包和集装箱等行业。用于制作抽芯铆钉材料一般由纯铝丝、铝镁合金丝、铜丝、低碳钢丝、奥氏体不锈钢丝和蒙乃尔合金丝(NCI128-2.5-1.5)等材料。虽然使用纯铝丝、铝镁合金丝、铜丝、奥氏体不锈钢丝和蒙乃尔合金丝等材料制作的抽芯铆钉强度高且具有一定的防腐蚀性，但其材料成本太高，市场竞争力不强。而用普通的低碳钢盘条冷镦抽芯铆钉成材率不高，特别是制作大帽檐型，由于其冷变形程度非常大，所以在冷镦时容易开裂，致使造成废品。并且随着其应用领域的不断扩大，对原材料盘条的质量要求也越来越高，采用普通成分以及一般工艺生产的低碳钢盘条已不能满足时代的要求。
据检索，由刘国修写的文章“拉丝型抽芯铆钉杆工艺介绍”和宁永照写的文章“李灵芝.钢抽芯铆钉性能试验”公开了制作抽芯铆钉用钢的成分，他们均添加了大量的贵重金属Cr、Ni等，增加生产的成本，不利于推广。日本专利(申请号：JP19780104523[P].1980-03-05)公开了一种用于制造铆钉和螺栓的具有冷可锻性钢的化学成分，同样含有Cr、Ni、Cu等昂贵金属，不利于企业生产成本的降低。
发明内容
本发明的目的在于解决上述在此技术领域用钢存在的不足，提供一种制作大帽檐抽芯铆钉时拉拔断丝率及冷镦开裂率低，而且性能完全满足用户使用要求，生产工艺简单、降低用户采购成本的冷镦抽芯铆钉用钢及其生产方法。
实现上述目的的技术措施：
冷镦抽芯铆钉用钢，其化学成分及重量百分比为：C 0.02～0.15％、Si0.03～0.10％、Mn0.5～1.5％、P≤0.020％、S≤0.015％、Al 0.01～0.07％、Ca 0.001～0.008％，其余为Fe及不可避免的杂质。
其在于：Ca的重量百分比为0.001～0.006％。
其在于：Al的重量百分比为0.025～0.06％。
一种生产权利要求1所述的冷镦抽芯铆钉用钢的方法，其步骤：
1)进行冶炼：控制其出钢温度在1660～1680℃；
2)进行转炉精炼：并控制其精炼时间在30～55分钟；在开始转炉精炼时，按照60～120公斤/吨钢一次性加入铝锰铁合金；
3)在转炉精炼结束前5～10分钟时按照3～5米/吨钢开始加入Al线，直至精炼结束；
4)在转炉精炼结束前2.5～7分钟时按照3～10米/吨钢开始加入Si-Ca线，直至精炼结束；
5)进行连铸：控制浇铸温度在1565～1585℃，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压下量为0.5～4％，连铸坯过热度控制在15～35℃，连铸坯拉速控制在1.0～2.0米/秒；
6)将连铸坯加热到1100～1150℃；
7)进行轧制：开轧温度控制为900～1150℃，控制每道次压下率在15～20％，控制粗轧累计压下率为60～80％，控制中轧累计压下率为40～80％，控制精轧累计压下率为30～45％；控制入精轧机温度为860～940℃，控制吐丝温度为850～910℃；
8)冷却：斯太尔摩线速度控制为：0.1～10米/秒；冷却速度控制在0.5～15℃/秒。
其在于：冷却速度控制在5～10℃/秒。
本发明中各合金元素的作用及机理：
C：C是决定钢强度的主要元素，是形成珠光体的主要物质，碳化物在钢中的形态和多少决定钢的硬度和强度，即随着C含量的增加钢的强度、硬度增加，而钢的塑性和韧性下降。由于制作抽芯铆钉要求材料具有良好的塑性，拉拔时不易断丝，而且进行大的冷变形不开裂，所以C含量不宜太高，考虑到抽芯铆钉虑要求一定的强度，C含量不宜过低。因此，将C含量控制在0.02～0.15％范围内。
Mn：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有一定量的锰可以消除或减弱钢因硫引起的脆性，从而改善钢的加工性能。但当锰含量较高时，有使钢晶粒粗化的倾向，冶炼浇铸和轧后冷却不当时，容易使钢产生白点，因此Mn含量不易太高。故Mn含量控制在0.05～1.5％。
Si：Si在钢中不形成碳化物，是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中，其提高钢中固溶体的强度和冷加工变形硬化率的作用极强，也显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比，但同时在一定程度上降低了钢的韧性、塑性和延展性。因生产抽芯铆钉材料需要经过大的冷变形，所以要求材料具有良好的韧性、塑性和延展性，故Si含量尽可能的低，控制在0.03～0.10％。范围内。
S、P：S、P是强烈的裂纹敏感性元素，因而应尽可能的低，S含量过高，会形成大量的MnS，MnS在钢液凝固时易在晶界析出，在热轧时被轧成带状夹杂，降低了钢材的延展性及韧性，因此S含量越低越好，S含量控制在≤0.015％。P能够提高低温脆性转变温度，使钢的低温冲击性能大幅下降，因此一般要求P≤0.020％。
Al：Al是用作炼钢时的脱氧定氮剂，Al与钢中的N形成细小难熔AlN质点，这些细小弥散分布的难熔化合物起阻抑作用，进而细化铁素体晶粒，铁素体晶粒过大，冷镦时容易开裂，铁素体晶粒过小，铁素体晶界就会增多，冷镦时变形抗力增大，不易变形，故控制铁素体晶粒度在6-10级之间，Al的含量过低，细化铁素体晶粒作用不明显，Al的含量过高，会使钢液的流动性降低，形成的大量Al₂O₃会在水口处结瘤，从而堵塞水口。因此将Al含量控制在0.01～0.07％范围内。
Ca：可以净化钢液，提高钢的纯净度，使钢中的MnS球化，使材料容易变形，发挥材料的潜能，其含量过高时，易形成粗大的非金属夹杂物。故Ca含量控制在0.001～0.008％范围内。
本发明通过优化成分及生产工艺，满足了用户的使用要求，降低了拉拔断丝率及冷镦开裂率，提高了用户产品合格率，生产工艺简单，利于推广；通过C、Mn强化及控轧控冷生产工艺来提高强度，节约了贵重的合金，从而降低了用户采购原材料成本。
具体实施方式
实施例1
冷镦抽芯铆钉用钢，其化学成分及重量百分比为：C 0.02％、Si 0.03％、Mn 0.5％、P 0.020％、S 0.015％、Al 0.01％、Ca 0.001％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种生产权利要求1所述的冷镦抽芯铆钉用钢的方法，其步骤：
1)进行冶炼：控制其出钢温度在1660～1665℃；
2)进行转炉精炼：并控制其精炼时间在30分钟；在开始转炉精炼时，按照60公斤/吨钢一次性加入铝锰铁合金；
3)在转炉精炼结束前5分钟时按照3米/吨钢开始加入Al线，直至精炼结束；
4)在转炉精炼结束前2.5分钟时按照3米/吨钢开始加入Si-Ca线，直至精炼结束；
5)进行连铸：控制浇铸温度在1565～1570℃，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压下量为0.5％，连铸坯过热度为15℃，连铸坯拉速控制在1.0米/秒；
6)将连铸坯加热到1100～1105℃；
7)进行轧制：开轧温度控制为900～910℃，控制每道次压下率在20％，控制粗轧累计压下率为80％，控制中轧累计压下率为80％，控制精轧累计压下率为45％；控制入精轧机温度为860～870℃，控制吐丝温度为850～860℃；
8)冷却，斯太尔摩线速度控制为：0.1米/秒；冷却速度控制在0.5℃/秒。
实施例2
冷镦抽芯铆钉用钢，其化学成分及重量百分比为：C 0.045％、Si 0.045％、Mn 0.85％、P0.0193％、S 0.012％、Al 0.025％、Ca 0.0021％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种生产权利要求1所述的冷镦抽芯铆钉用钢的方法，其步骤：
1)进行冶炼：控制其出钢温度在1670～1675℃；
2)进行转炉精炼：并控制其精炼时间在40分钟；在开始转炉精炼时，按照75公斤/吨钢一次性加入铝锰铁合金；
3)在转炉精炼结束前5.5分钟时按照3.5米/吨钢开始加入Al线，直至精炼结束；
4)在转炉精炼结束前3.5分钟时按照4.5米/吨钢开始加入Si-Ca线，直至精炼结束；
5)进行连铸：控制浇铸温度在1575～1580℃，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压下量为0.95％，连铸坯过热度为20℃，连铸坯拉速控制在1.5米/秒；
6)将连铸坯加热到1110～1115℃；
7)进行轧制：开轧温度控制为950～960℃，控制每道次压下率在18％，控制粗轧累计压下率为76％，控制中轧累计压下率为77％，控制精轧累计压下率为40％；控制入精轧机温度为890～900℃，控制吐丝温度为880～890℃；
8)冷却，斯太尔摩线速度控制为：1.5米/秒；冷却速度控制在3℃/秒。
实施例3
冷镦抽芯铆钉用钢，其化学成分及重量百分比为：C 0.062％、Si 0.065％、Mn 1.0％、P0.0190％、S 0.01％、Al 0.042％、Ca 0.0035％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种生产权利要求1所述的冷镦抽芯铆钉用钢的方法，其步骤：
1)进行冶炼：控制其出钢温度在1675～1680℃；
2)进行转炉精炼：并控制其精炼时间在45分钟；在开始转炉精炼时，按照85公斤/吨钢一次性加入铝锰铁合金；
3)在转炉精炼结束前6.5分钟时按照4.0米/吨钢开始加入Al线，直至精炼结束；
4)在转炉精炼结束前4.5分钟时按照6.0米/吨钢开始加入Si-Ca线，直至精炼结束；
5)进行连铸：控制浇铸温度在1580～1585℃，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压下量为1.5％，连铸坯过热度为26℃，连铸坯拉速控制在2.0米/秒；
6)将连铸坯加热到1120～1130℃；
7)进行轧制：开轧温度控制为1010～1120℃，控制每道次压下率在16％，控制粗轧累计压下率为70％，控制中轧累计压下率为69％，控制精轧累计压下率为36％；控制入精轧机温度为895～905℃，控制吐丝温度为890～900℃；
8)冷却，斯太尔摩线速度控制为：4.5米/秒；冷却速度控制在6℃/秒。
实施例4
冷镦抽芯铆钉用钢，其化学成分及重量百分比为：C 0.12％、Si 0.085％、Mn 1.2％、P0.0189％、S 0.011％、Al 0.058％、Ca 0.035％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种生产权利要求1所述的冷镦抽芯铆钉用钢的方法，其步骤：
1)进行冶炼：控制其出钢温度在1670～1675℃；
2)进行转炉精炼：并控制其精炼时间在50分钟；在开始转炉精炼时，按照100公斤/吨钢一次性加入铝锰铁合金；
3)在转炉精炼结束前8.5分钟时按照4.5米/吨钢开始加入Al线，直至精炼结束；
4)在转炉精炼结束前5.5分钟时按照8.0米/吨钢开始加入Si-Ca线，直至精炼结束；
5)进行连铸：控制浇铸温度在1570～1580℃，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压下量为3.0％，连铸坯过热度为30℃，连铸坯拉速控制在1.9米/秒；
6)将连铸坯加热到1130～1140℃；
7)进行轧制：开轧温度控制为1020～1130℃，控制每道次压下率在16％，控制粗轧累计压下率为65％，控制中轧累计压下率为55％，控制精轧累计压下率为35％；控制入精轧机温度925～935℃，控制吐丝温度为895～905℃；
8)冷却，斯太尔摩线速度控制为：7.5米/秒；冷却速度控制在10℃/秒。
实施例5
冷镦抽芯铆钉用钢，其化学成分及重量百分比为：C 0.15％、Si 0.1％、Mn 1.2％、P 0.019％、S 0.01％、Al 0.07％、Ca 0.008％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种生产权利要求1所述的冷镦抽芯铆钉用钢的方法，其步骤：
1)进行冶炼：控制其出钢温度在1675～1680℃；
2)进行转炉精炼：并控制其精炼时间在55分钟；在开始转炉精炼时，按照120公斤/吨钢一次性加入铝锰铁合金；
3)在转炉精炼结束前10分钟时按照5米/吨钢开始加入Al线，直至精炼结束；
4)在转炉精炼结束前7分钟时按照10米/吨钢开始加入Si-Ca线，直至精炼结束；
5)进行连铸：控制浇铸温度在1570～1580℃，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压下量为4.0％，连铸坯过热度为35℃，连铸坯拉速控制在2.0米/秒；
6)将连铸坯加热到1140～1150℃；
7)进行轧制：开轧温度控制为1040～1150℃，控制每道次压下率在15％，控制粗轧累计压下率为60％，控制中轧累计压下率为40％，控制精轧累计压下率为30％；控制入精轧机温度930～940℃，控制吐丝温度为900～910℃；
8)冷却，斯太尔摩线速度控制为：10米/秒；冷却速度控制在15℃/秒。
产品性能检测结果见表1。
表1：产品的性能检验