10.9级高强度螺栓用35VB钢的开发

1、总第185期2011年第5期Totall8520l1,Number510.9级高强度螺栓用35VB钢的开发丁辉,刘军会,戴观文,马桂旺(河北钢铁集团石钢公司,河北石家庄050031)摘要:石钢公司采用60t转炉冶炼一6OtLF炉精炼一连铸机(150mm×150mm)一三轧厂(连轧)轧制工艺,通过合理的成分设计,非金属夹杂物和表面质量控制,成功开发出10.9级高强度螺栓35VB钢.经检验和用户使用,钢材的力学性能指标符合标准要求.关键词:高强度螺栓;35VB钢;开发中图分类号:TG142.41文献标识码:A文章编号:10065008(2011)05001702DEVEL0PMENT0F

2、35VBSTEELF0R1O.9一CLASSHIGHSTRENGTHSCREWDingHui,LiuJunhui,DaiGuanwen,MaGuiwang(ShiazhuangIronandSteelCompany,HebeiIronandSteelGroup,Shiazhuang,Hebei,050031)Abstract:Withprocess:60tonconvertersmelting-60tonLFfurnacerefining-continuouscaster(150ram×150ram)-continuousrolling,andreasonablecomponentd

3、esign,nonmetalinclusionandsurfacequalitycontrol,the35VBsteelfor10.9classhighstrengthscrewisdeveloped.KeyWords:highstrengthscrew;35VBsteel;development1前言螺栓直接传递交变荷载引起的交变内力,其质量的优劣直接涉及人民生命财产安全;螺栓的高强度化有利于机械结构的小型化和紧凑化.随着现代建筑业,大跨度桥梁,重型钢结构建筑,电力等行业的发展,对10.9级高强度螺栓35VB钢的需求量越来越多,开发10.9级高强度螺栓35VB钢具有很大的使用价值和广阔的应用

4、前景.2对35VB钢的技术要求因35VB钢主要用在大型机械,设备,建筑工程上,功率,转速较高,工作条件恶劣,工作应力较高.因此,要求35VB钢具有高强度,以便抵抗拉长,拉断,滑扣和磨损;有较高的塑性和韧性,以减少对偏斜,缺口应力集中等表面质量问题的敏感性;在潮湿大气或腐蚀气氛环境下工作的螺栓,要求具有足够低的延迟断裂敏感性;对承受交变载荷和冲击载荷的螺栓,要求有较高的疲劳抗力和多次冲击拉伸抗力,以抵抗疲劳,多冲断裂;对在严寒地区工作的螺收稿日期:20110428作者简介:丁辉(1970一),男,高级工程师,1994年毕业于唐山工程技术学院有色金属冶金专业,现在石家庄钢铁有限责任公司从事品种开发

5、工作,Email:dhlO16126.COlll栓,还要求具有低的韧脆转化温度.3开发方案3.1工艺路线为保证35VB钢材的良好的表面质量,综合力学性能,确定工艺路线为:60t转炉冶炼一60tLF炉精炼一连铸机(1501Tim×150mm)一连轧线轧制.3.2化学成分设计参考高强度螺栓性能要求,采取如下化学成分设计思路,确定35VB钢化学成分.碳:尽可能降低碳含量以改善钢的冷变形性能,C的目标值定为0.33%.硼:硼的作用是弥补因降碳引起的淬透性和强度损失,B的目标值定为0.0025%.为保证钢中的有效硼,在加硼铁前先加入适量的铝进行脱氧,再加钛固定氮,保证35VB钢具有较好的淬透性

6、.铬:加入一定含量的铬,以提高钢的强度和淬透性,cr的目标值定为0.15%.磷,硫:降低磷,硫的含量可改善钢的冷镦性能和耐延迟断裂性能,磷,硫含量分别内控P0.020%,S0.015%.钒:钢中微量的V可细化晶粒,改善钢的塑性17全一冶呲北m河一总第l85期和高温火稳定性,减少淬火开裂等倾向,但V高将增加合金成本,V的目标值定为0.08%.3.3非金属夹杂物控制由于非金属夹杂物对材料的塑性,韧性和疲劳性能钉小利影响,对35VB钢非金属夹杂物控制,重点采取如下技术措施:(1)转炉高拉碳,控制出钢下渣量.(2)出钢过程采用钢铝预脱氧,并加入灰,萤石和多功能调渣剂渣洗,为LF炉序精炼创造条件.(3)

7、LF工序采用碳化硅扩散脱氧,造高碱度渣精炼,保白渣精炼时问和软吹氩时间,促进钢中非金属夹杂物的上浮.(4)连铸采用伞程保护浇注技术,结晶器液面自动控制,液面波动控制在±5mm以内.3.4表面质量控制(1)采用中碳方坯保护渣,低过热度浇注和结晶器电磁搅拌技术,产表面无缺陷的连铸坯.(2)针对35VB表面要求严格的情况,连铸坯入炉前加强表面检查,(3)钢坯出炉后采用高土水除鳞,清除钢表面的氧化铁皮;轧槽,导卫等T装加强榆奁,防止钢材存在折叠,划伤,结疤等缺陷造成锻打开裂(4)为避免脱碳严重,减少用厂I冷拔的修麽量,铸坯加热工艺为:预热段温度850oC,加热段温度9901140,均热段温度

8、1070ll80,生产中加热时间控制在11.4h.4钢材实物质量4.1钢材检验通过按照开发方案组织生产,成分控制,保护浇注等措施控制夹杂物,优化J_艺路线,次,卜产35VB钢材表而质量良好,脱碳层深度控制在钢材直径的1%以内,力学性能(汴火温度870,旧火温度550oC)检验全部合格,检验结果表2.表21838mm35VB钢材力学性能4.2用户检验钢公司生产的35VB(1838mm)圆钢年销量3000余t,批量生产的10.9级高强度螺栓质量稳定.川反馈情况如下:(1)高强螺栓能完全满足l0.9级要求,力学性能见表3.表310.9级36mm35VB钢高强螺栓力学性能(2)钢材外彤尺寸波动小,表面质量好.(3)与35CrMo,42CrMo相比,用35VB加J二高螺栓最着的优点足免退火工序,因此脱碳层减少,实现lr节能降成本,具有明显的环保优势;同时螺栓加工_吉=I期短,交货速度快,又具有明的效率优势.5结论(1)石钢公司开发的35VB圆钢非金属夹杂物,表面质,力学件能等指标完全符合协议要求.经用户使用和检测,加工的高强度螺栓达到10.9级要18求.(2)35CrMo,4