[发明专利]一种含锡易切削结构钢的轧制方法

说明书

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，特别是提供了一种含锡易切削结构钢的轧制方法。

背景技术

易切削结构钢现主要应用于汽车工业、仪器仪表、标准件等机械制造业。通过加入易切削性元素(如S、Pb、Sn等)使材料在机加工温度范围内塑性下降，产生脆化，从而更易切削和断屑，同时通过软性夹杂和低熔点元素使刀具润滑，减少刀具磨损。

锡易切削结构钢中除了主要易切削元素锡外，还有其他用于辅助提高切削性能的硫、磷等元素。由于这些元素都是晶界脆化元素，几种元素综合作用使得锡易切削钢在轧制温度下容易出现头部开裂导致的堆钢现象，直接影响生产效率。如图1，Y08SnS钢在800℃-950℃区间存在明显的低塑性区，在此温度区间内钢的塑性明显下降，而这一区域正是轧制过程的精轧和吐丝阶段，如果处理不当就会发生钢件头部劈裂堵住精轧入口或者吐丝管进而导致憋钢影响生产。

锡易切削结构钢中含有部分用于辅助提高切削性能的硫，硫在热加工中亦会引起严重的热裂，其原因是钢中的硫与铁结合生成Fe-FeS的低熔点共晶体，这种共晶为离异共晶，且熔点为988℃。这种低熔点共晶体相对钢奥氏体晶界有很好的润湿性，并以液态薄膜形式破坏晶粒间的结合，产生热脆性，如图2所示。

同时，由于普通生产方法无法消除轧件内部的残余应力，在冷拔深加工过程中在内部残余应力的作用下轧件内部缺陷极易扩展至表面，形成表面脱皮、结疤、开裂等缺陷，影响冷拔成材率。所以，采用普通生产方法生产的含锡易切削结构钢产品在深加工前需要退火处理，消除残余应力。

综上所述，含锡易切削结构钢因其本身的所含元素的特性在轧制过程中极易出现轧制憋钢而影响生产进程，生产效率低下，同时深加工成本也略高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含锡易切削结构钢的轧制方法，减少含锡易切削结构钢的轧制过程中因头部开裂导致的憋钢现象，提高成材率，提高生产效率；同时提供一种合理的轧后冷却制度有效消除轧件内部残余应力，减少深加工成本，提高冷拔成材率。

本发明是针对“含锡易切削结构钢”中的普通含锡易切削结构钢的一种轧制方法。其所涉及钢种的化学成分重量百分比为：碳0.08-0.50％，硅＜0.40％，硫0.005～0.35％，磷0.005～0.050％，锡0.09～0.25％，铁余量。

本发明的工艺路线为“步进式加热炉加热——高速线材轧制(棒材生产线轧制)——轧后冷却”。其实质是通过控制轧制与控制冷却手段有效减少轧制过程的憋钢现象，提高生产效率和成材率；减少轧件内部残余应力，减少深加工成本。具体控制如下技术参数：

1、出炉温度1150-1250℃，开轧温度为1100-1200℃。

2、待轧件咬入后开启高压水除鳞，连轧机1-8架过桥上加盖盖板，避免钢坯头部遇冷开裂；

3、轧线增设0号剪(在脱头辊道后或连轧机5架入口处增加切头装置)，剪切长度200-400mm；轧线1#、2#、3#飞剪全部开启，1#飞剪剪切长度200-400mm，2#、3#飞剪剪切长度100mm-300mm。

4、通过终轧后水冷控制轧后温度，线材吐丝温度为830-880℃，棒材上冷床温度为860℃-930℃，大盘卷集卷温度为850℃-900℃。

5、线材轧制结束后通过延迟冷却型斯太尔摩线冷却，风机不开，通过1-5段保温罩的开关和辊速调节控制冷却速度，入保温罩温度为700-760℃，辊速0.12-0.5m/s，出保温罩温度200-500℃；棒材轧制后入缓冷坑缓冷；大盘卷集卷后加盖保温罩缓冷。

轧制过程头尾废料单独回收，集中码放使用。

本发明的优点在于，能够有效减少因含锡易切削结构钢在生产过程中出现的头部开裂而导致的缠辊、打滑、憋钢等现象，提高轧制成材率，提高生产效率；本发明提供的轧后控冷工艺方法能够有效改善原有生产工艺导致的轧材冷拔深加工过程中出现的脱皮、开裂等现象，省略了退火工艺，提高了成材率，降低了深加工成本。

附图说明

图1为Y08SnS钢的高温塑性曲线。

图2为Fe-S相图。

具体实施方式

本发明实施见表1、表2和表3为使用本发明工艺在首钢高速线材厂轧制Φ5.5mm、Φ9mm、Φ11m的Y08SnS的生产工艺及其力学性能。

表1-1Φ5.5mm规格的Y08SnS的生产过程参数