紧固件广泛应用于生活的各个领域

紧固件广泛应用于生活的各个领域，近年来随着国民经济的持续快速增长，紧固件行业也迎来了黄金发展期，并因此带动了国内紧固件用钢需求量和产品档次的不断提高。紧固件按其强度水平高低可分为低强度（低于8．8级）和高强度（8．8，9．8，10．9，12．9级），近年来8.8级及其以上的紧固件产品生产比例逐年提高,已达到紧固件总量的40%〜45%。SWRCH35K是用来制造8.8级高强度紧固件的典型钢种，因此成为国内紧固件用钢生产企业的重点研制品种。由于8.8级高强度紧固件的加工工艺条件严格,冷变形复杂,因此要求原材料用钢SwRCH35K盘条（卷）具有良好的塑性、韧性、表面质量和尺寸精度等，对其生产条件和工艺提出了较高要求。十五期间,马钢、首钢、安钢和邢钢等冷镦钢重点生产企业相继进行了钢铁设备的升级换代，新建或改造了一批先进的高速线材和棒材生产线，主体设备和检测精整等辅助设备水平都有了很大提高，加上炼钢、轧钢工艺技术的不断完善，为生产冷镦钢SWRCH35K产品创造了有利条件。近年来，SWRCH35K产品研发、生产工作取得了较快进展，实物质量水平较高，形成了批量生产能力，同时开发了新的产品系列如免退火与简化退火产品，替代了相当大一部分进口产品份额，降低了下游行业的生产成本。l冷镦钢SWRCH35K的生产特点SWRCH35K属于中碳冷镦钢，为日本工业标准JISG3507—1：2005中的牌号，其化学成分与GB/T6478中ML35成分相近，SWRCH35K化学成分见表1。表1SWRCH35K化学成分%成分CSiMnPS含量0.320.380.100.350.600.90W0.030W0.035SWRCH35K主要用于制作8.8级高强度的螺栓、螺杆及螺钉等紧固件，常规生产工艺为热轧一退火一酸洗鳞化一拉拔一冷镦锻一搓丝一调质一表面处理。其中，盘条经冷拔制丝后在室温下进行的冷镦冲压成型过程中，要承受很大的变形量（50%〜80%）和很高的变形速度（平均为80〜200个/min），为避免其在冷镦成型中开裂，对钢质的纯净度、表面质量、轧材组织、冷镦性能和尺寸精度有较高要求；同时，需严格控制C和Mn含量的波动范围，以保证螺栓等成品稳定的力学性能。因此，生产中需要严格控制钢的化学成分、钢坯及轧材的表面质量，并通过控轧控冷工艺获得理想的金相组织（细小铁素体晶粒和少量的珠光体）。2国内重点企业冷镦钢SWRCH35K生产开发情况目前，国内重点高速线材企业大都成功研制出了冷镦钢SWRCH35K产品。品种方面，马钢和杭钢等已研制开发了免退火冷镦钢SWRCH35K—M线材；规格方面，考虑提高成材率等因素,大规格产品产量正逐渐增加，马钢、邢钢和首钢等企业可生产25mm以上规格产品；在工艺方面，考虑冷镦钢SWRCH35K的工艺技术特点，生产企业几乎都采用了炉外精炼、全保护浇注

和控轧控冷相结合的方式，炼钢则有转炉和电炉冶炼之分，相对而言，转炉冶炼的成本要低些（据测算，电炉钢的成本比转炉钢高400元/t）。下面将对一些重点企业的生产情况进行介绍。2．2．1安钢近年来，安钢在高强度紧固件用钢的生产研发方面发展迅速，随着其转炉100t）一连铸机一高速线材轧机工程的建成投产，安钢成功研制出冷镦钢SWRCH35K盘条，并成为其高速线材生产线的主要产品。2．1．1工艺流程：安钢采用转炉炼钢一精炼一连铸一高速线材轧机生产冷镦钢盘条，其具体工艺流程如下：100t转炉炼钢一LF炉精炼一R8000连铸机浇注（连铸坯为150mmX150mm）一步进梁式加热炉加热一高压水除鳞——粗中轧机组（550mmX3+450mmX3+400mmX8平立交替布置）轧制一预精轧机组（250mmX2+250mmX2顶交45。）轧制一水箱水冷一精轧机组（30X8顶交45。）轧制一水箱水冷一RSM机组（230mmX2+150mmX2顶交45。）轧制一水箱水冷一光学测径仪测径一夹送辊夹送、吐丝机吐丝-STELM0R冷却线控冷一集卷一修剪一打捆一称重一卸卷一入库。2．1．2工艺特点2．1．2．1冶炼转炉炼钢配合LF炉精炼，安钢冷镦钢SWRCH35K冶炼成分见表2。表2安钢冷镦钢8WRCH35K冶炼成分％成分C Si Mn P S含量0.33〜0.370.12〜0.2O0.70〜0.85W0.015W0.0152．1．2．2轧制采用步进梁式加热炉加热连铸坯，加热段温度控制在950±50cl=，均热段温度控制在1010±30cl=,保证开轧温度在950±30cl=。在控制冷却方面，利用闭环冷却控温系统使成品表面及性能符合要求。高速线材车间分别在预精轧后设置1组水箱、精轧后2组水箱及减定径机后2组水箱。通过对水箱内水的压力和流量进行控制来保证轧制过程轧件的温度控制。其中，精轧机入口温度为900〜920cI=、减定径机入口温度为860〜900cI=，保证吐丝温度控制在850〜900qC；斯泰尔摩线上采用延迟冷却（保温罩全关），入口段辊道速度为12〜18m/min,出口段辊道速度为24〜36m/min。2．1．3成品质量安钢冷镦钢SWRCH35K盘条系列产品合格率大于99.5%.在外形质量上，成品表面光洁,由于采用了4架减定径机组，成品尺寸精度可控制在土0.15mm.通过对不同规格的冷镦钢SWRCH35K高速线材盘条做1/3冷顶锻实验，冷顶锻试样表面状态完好，达到了客户要求。2．1．4存在问题安钢SRCH35K冷镦钢盘条存在的主要问题是冷顶锻加工过程中冷镦钢头部易开裂，其原因主要是钢中夹杂物超标，轧制过程及成品处理中造成表面划伤、折叠等缺陷。2．2杭钢杭钢周边的宁波和海盐等地区是国内最著名的紧固件生产基地，杭钢在冷镦钢产品发展的方面占据了地理优势。同时，杭钢于2001年从美国摩根公司引进了世界上最先进的高速线材轧制成套装备及技术，该套装备共有30个机架，配置了“V”型超重载无扭精轧机组和减定径机，并设有在线测径仪和涡流探伤仪，盘条散卷冷却线长达103m,采用150mmX150mmX（10〜12）m的连铸坯，进一步增强了杭钢冷镦钢产品的生产优势。冷镦钢已成为杭钢高速线材轧机的主导产品，产量占其高速线材生产线总产量的40%。2．2．1生产工艺杭钢冷镦钢ML35生产工艺流程是电炉冶炼一LF炉精炼一连铸一高速线材机轧制。其中，炼钢方面通过严格控制冶炼过程的化学成分（控制在标准的中下限），以保证冷镦钢性能的稳定•在控轧控冷方面，采用较低的钢坯加热温度，开轧温度为950〜980^，吐丝温度控制在820〜860°C，斯太尔摩线控冷采用延迟型冷却工艺，风机全部关闭，保温罩全部合上。杭钢冷镦钢盘条ML35具有卷重大、尺寸精度高、硬度低、冷镦变形性好及冷镦开裂率低等优点，尤其热轧硬度较其他钢厂的同类产品低2〜3，可以在不退火状态下冷打8.8级强度的外六角螺栓，受到用户欢迎。2．2．2存在问题和改进措施杭钢的盘条ML35质量很好，但由于采用电弧炉冶炼，生产成本较高，影响了销售。杭钢已计划将盘条ML35转移到转炉炼钢厂生产。但其炼钢工艺技术装备较为落后，因此正抓紧进行多项技术改造。另外，考虑下游用户节能、降成本的需求，杭钢正进行节能型高强度冷镦钢的开发工作，

并已开发成功免退火8.8级外六角螺栓用盘条ML35。由于内六角螺栓用冷镦钢在加工时承受

的变形应力要显著高于冷镦外六角螺栓，故内六角螺栓更易发生开裂，达到“免退火”的

难度要大得多。目前，杭钢在技术上已获得重大突破，试制产品经用户批量使用证明可在不

退火状态下直接冷镦8．8级内六角螺栓。2．3马钢马钢是国内最早的紧固件用钢专业生产厂，近年来，马钢炼钢与轧钢设备又有了新的发展：建成了SKF精炼炉和LF精炼炉、钢坯修磨线以及60万t连续式棒材轧机等；高速线材生产线进行了升级改造，为紧固件用材生产提供了可靠的“硬件”支撑。目前，马钢冷镦钢的产品质量、规模和工艺技术在国内都处于领先水平，生产能力达到75〜80万t/a,可以提供西5.5〜60mm范围内的所有规格品种的紧固件用钢，尤其是自主研发的免退火冷镦钢swRCH35K.M的性能和质量已达到国际同类产品的先进水平，其生产工艺值得借鉴。2．3．1免退火冷镦钢SWRCH35K-M生产原理和工艺简介马钢高速线材厂应用热机轧制(TMCP)工艺技术开发出免退火冷镦钢SWRCH35K.M线材，其冷镦加工性能优良，免去了耗时长、能耗高的退火工序，提高了紧固件生产厂的生产效率和经济效益。热机轧制技术是一种在冷却阶段使奥氏体晶粒不发生再结晶并使铁索体晶粒在未发生再结晶的奥氏体晶粒里生成的技术。在750r左右的低温大变形量轧制，利用形变诱导铁素体相变，使钢中的奥氏体晶粒超细化，并使铁素体超量析出，再利用先进的控冷技术，促使形变的未转变奥氏体相变，使珠光体中的渗碳体退化并部分粒化，从而使冷镦钢swRcH35K.M线材的强度明显降低、塑性明显提高，冷镦时金属流动性好、冷作硬化率低。传统高速线材轧机往往难以实现热机轧制的一一个主要原因在于不能够进行低温大变形量控制轧制和控制冷却线过短。十五期间，马钢投资1.7亿元，对其高速线材轧机生产线进行了设备和技术改造，配备了能实现低温(750°C)轧制的超重载精轧机组，具备了热机械控轧生产能力。马钢免退火冷镦钢SWRCH35K的生产工艺路线为：铁水预处理脱硫一60t复吹转炉冶炼一吹氩站喂线一LF炉精炼一140mmX140mm小方坯连铸机浇注一加热炉加热一除鳞一高速线材热机轧制。生产中采用经过微合金化处理的精炼优质钢坯。轧制时粗轧、中轧和预精轧仍按常规工艺轧制。预精轧后采用热机轧制(TMCP)工艺，即轧件出预精轧机组后，将轧件通过水冷和长通道恢复段，使其温度降低到750〜830C后进入精轧机，在两相区(+仅)进行大变形量轧制，然后再通过水冷及大风量冷却，将轧件快速冷却到800〜620C进行相变，并保温600〜1000S，最终获得晶粒度适当、比例高达60%左右的铁素体加部分粒状化的珠光体组织，使线材通过“轻拉”(面缩率为5％〜10％)的成品线材可以不经退火处理，直接上机冷镦、打制内六角螺栓等紧固件产品。2．3．2成品情况2．3．2．1强度和硬度盘条SWRCH35K-M的硬度都不高，硬度为70〜75。2．3．2．2盘条SWRCH35K—M的组织特征常规轧制的盘条SWRCH35K的金相组织为铁素体+片层状珠光体。采用热机轧制得到的盘条SWRCH35K.M的微观组织为超量析出的铁素体+退化或球化的珠光体。冷镦钢SWRCH35K的平均铁素体含量为64．08％，晶粒度为11〜13级。2．3．3用户使用情况马钢生产的免退火冷镦钢SWRCH35K.M热轧盘条销售到上海、浙江及江苏等用户，直接冷镦、滚丝生产内六角螺栓都获得了成功，成品性能全部合格。与正常使用退火材料生产冷镦产品相比，模具的使用寿命偏低，但与省略退火工序带来的节能降耗相比，经济效益和社会效益较显著。2．4其他企业近年来，以河北邢台与邯郸为首的北方紧固件市场在不断扩大中，邢钢挟地利优势，大力发展冷镦钢产品，已成为国内最大的冷镦钢生产基地之一，年生产能力为85〜90万t,占邢钢品种钢的81%。其中,ML35/SWRCH35K品种钢年产量约为36万t,产品规格为5.5〜36mm。目前，邢钢一方面逐步扩大紧固件用钢生产能力，另一方面已逐步参与紧固件产业的投资，产业链向下游延伸，欲成为邢台紧固件产业重要的组成部分，这也是其特色之一。邢钢近邻的首钢和包钢也是紧固件用钢的重点生产企业。其中包钢采用转炉(80t)冶炼一LF炉精炼一大方坯连铸一轨梁开坯一高速线材机控轧控冷的工艺进行冷镦钢的生产。首钢采用转炉冶炼一LF炉精炼一大方坯连铸机连铸一高速线材及棒材盘卷控轧控冷的工艺路线，其中冷镦钢SWRCH35K产品规格为直径5.5〜38mm,产品力学性能和冷顶锻性能良好。另外，宝钢是国内较早开始开展中高档冷镦钢产品研发的企业，至2006年宝钢高级冷镦钢的生产量达24.8万t,约占全国总产量的10%以上。依托其先进的炼钢和轧制设备和工艺,宝钢的冷镦钢产品质量较高，不过产品售价也比较高，这也是部分下游用户选择其他生产企业产品的主要原因。3存在问题及建议国内冷镦钢SWRCH35K产品经过几年的发展，取得了很大的成绩，基本实现了自给，但与国际先进水平相比仍有不小差距，要在激烈的市场竞争中保持优势，必须在质量、品种、成本方面不断进行改进。实物质量提高。目前，国内冷镦钢SWRCH35K实物质量的问题主要暴露在深加工过程中，即实际冷顶锻加工过程中冷镦头部易开裂，导致产品报废，其主要原因是由于钢中化学成分有偏差、夹杂物等级超标、连铸坯未经修磨、精整和轧制过程中形成的表面缺陷到紧固件工厂后无法消除等。此外，脱碳层超标造成紧固件产品表面强度降低、疲劳寿命下降，因成品硬度偏高而影响模具使用寿命及产品质量稳定性差，同厂同钢种线材质量不一致、不稳定等也是下游用户反映较多的问题。针对上述问题，建议企业加强生产全流程一体化意识，即不能盲目强调单一工序的重要性，应从铁、钢、坯、材的各个生产环节提供精细