CN102268598B

CN102268598B - U型伞骨用钢及其生产方法

Info

Publication number: CN102268598B
Application number: CN201110218013A
Authority: CN
Inventors: 帅习元; 吴杰; 桂美文; 蒋跃东; 周勇; 周新龙; 毛国运; 赵隆崎
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2031-08-01
Also published as: CN102268598A

Abstract

本发明涉及雨阳伞U型伞骨用钢及生产方法。其组分及重量百分比：C：0.28～0.33％，Si：0.15～0.25％，Mn：0.60～0.80％，P≤0.020％，S≤0.015％，Cr：0.15～0.25％，Als：0.02～0.06％；其生产步骤：采用喷镁粉铁水脱硫；转炉冶炼；出钢；预脱氧；全程吹Ar；终脱氧；精炼；化渣；加入铬铁；对钢水成分微调；钙处理；连铸；连铸坯加热；高压水除鳞；粗轧；精轧；吐丝；斯太尔摩延迟冷却；空冷至室温并待用。本发明制作U型伞骨冷加工性能更好，易拉拔，不易加工硬化，可省掉用户的一道中间退火，最终U型伞骨成品强度满足用户要求，U型伞骨的塑性更好。

Description

U型伞骨用钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及雨阳伞骨用钢及其生产方法，具体属于雨阳伞U型伞骨用钢及其生产方法。

背景技术

伞骨钢分为伞杆、伞骨支架、伞骨等钢种，伞骨是雨伞最重要的部件。对伞骨要求强度要高，还要求有一定的塑性，伞骨的一般生产工艺为：盘条→酸洗→磷化→拉拔→再结晶退火→压扁→退火→冷弯成U形伞骨→热处理→表面处理→电镀。

从用户的生产工艺可看出、这种钢在加工过程中要进行冷拉伸变形、压扁变形及冷弯变形。因此这种钢的冷加工变形性能(塑性)要特别好，用户要求成品伞骨抗拉强度为1175Mpa，伞骨的塑性越高越好，以前制伞用户都是用35-45号钢生产伞骨，但35-45号钢含碳量太高，在加工伞骨时易加工硬化和盘条中心成分偏析，成分偏析易造成钢丝压扁后冷弯时分层，但为了提高钢的淬透性增强钢的综合性能及达到要求的抗拉强度，钢中的碳也不能太低。盘条成分及力学性能应均匀一致，即通条性要好，成分不均匀会造成各段钢丝电阻率不同，使电加热淬火的电流大小发生变化，对应的各段温度不同则成品伞骨各段强度也不均匀。力学性能的不均匀将造成钢丝轧扁时宽展不一，影响伞骨成型。所以伞骨钢盘条应满足：

(1)冷加工性能好；即易拉拔、压扁和冷弯，因此盘条的初始强度和塑性要好。盘条初始强度要低，才能解决盘条易加工硬化，盘条初始强度要低，钢的碳含量和锰含量要相对地低。

(2)热处理后伞骨强度要高；因为伞骨钢的最后热处理是调质处理，即淬火加回火处理，因此钢中应加Cr或B和Ti。

(3)若满足以上两条要求，用户加工时可在拉拔后直接压扁，即可为用户省掉一道再结晶退火工序。

发明内容

本发明的目的在于解决目前存在的不足：提供一种易拉拔、压扁和冷弯，成型性好，且热处理后U型伞骨强度高的U型伞骨用钢及其生产方法。

实现上述目的的技术措施：

U型伞骨用钢，其组分及重量百分比为：C：0.28～0.33％，Si：0.15～0.25％，Mn：0.60～0.80％，P≤0.020％，S≤0.015％，Cr：0.15～0.25％，Als：0.02～0.06％，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产U型伞骨用钢的方法，其步骤：

1)采用喷镁粉进行铁水脱硫，其镁粉按照6～9公斤/吨钢加入，并控制铁水中S的重量百分比≤0.01％；

2)进行转炉冶炼，并控制钢水中C的重量百分比在0.10～0.15％；

3)开始出钢，控制出钢温度在1630～1660℃；

4)进行预脱氧：在出钢至钢水总重量的1/3时，按照1.5～3.5公斤/吨钢加入Al块，按照1～5公斤/吨钢加入Mn-Fe，按照1～3公斤/吨钢加入Si-Fe，按照1～3公斤/吨钢加入碳粉；当出钢至钢水总重量的2/3时全部加完；并控制钢水中的C的重量百分比为：0.28±0.01％，Mn的重量百分比为：0.60±0.01％，Si的重量百分比为：0.15±0.01％；

5)出钢结束后，按照常规进行全程吹Ar，并测温取样；

6)进行终脱氧，按照0.5～1.5公斤/吨钢加入铝线；

7)在LF炉中进行精炼，控制钢水温度在1560～1630℃，并按照1～4公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.1～0.5公斤/吨钢加入萤石；其精炼采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣，渣中的Al₂O₃重量百分比含量控制在15～20％，其渣的碱度为3.0～4.0，TFe的重量百分比≤1.0％；

8)在LF炉中进行化渣，并向渣面按照0.3～0.7公斤/吨钢加入铝丸脱氧；

9)在LF炉中化渣结束后，按照2～5公斤/吨钢加入铬铁；

10)根据取样分析结果，对钢水成分进行微调；

11)对钢水进行钙处理：在LF炉起坑前的4～6分钟，按照0.3～0.7公斤/吨钢加入Si-Ca线，加入时间不超过1分钟；

12)进行连铸，控制连铸坯的过热度在20～35℃，拉坯速度控制在1.1～1.6米/分钟；

13)对连铸坯加热，加热段温度为1100～1200℃，均热段温度为1060～1120℃；

14)进行高压水除鳞；

15)进行粗轧，控制其开轧温度在1040～1100℃；

16)进行精轧，控制其精轧入口温度在885～915℃，控制减定径温度在815～845℃；

17)吐丝，控制吐丝温度在820～840℃；

18)进行斯太尔摩延迟冷却至620～640℃；

19)空冷至室温并待用。

各元素的作用及机理

C：碳是决定碳钢在缓冷后的组织和性能的主要元素，碳对缓冷后碳钢显微组织的影响表现为随着含碳量增加，铁素体量减少，珠光体量增加，通常钢中组织的变化影响钢的力学性能，它是作为一种强化元素存在钢中，起到固溶强化的作用，根据该钢的用途特点，碳的范围控制在0.28％～0.33％左右。

Si：硅是作为脱氧元素加入镇静钢中，硅能增大钢液的流动性，形成非金属夹杂物。但硅溶于铁素体中，提高了钢的抗拉强度，碳钢中每增加0.1％Si，抗拉强度提高7.8～8.8MPa，屈服点提高3.9-4.9MPa，因此，为了适当提高钢的强度和硬度该钢的Si控制在0.15％～0.25％。

Mn：锰对碳钢的力学性能有良好的作用，它以固溶强化存在钢中，能提高热轧碳钢的强度和硬度，锰含量的增加，能够提高钢中珠光体的相对量。

锰还作为脱氧除硫的元素加入钢中，锰可以提高硅和铝的脱氧效果，同硫结合形成硫化锰，从而在相当大的程度上消除硫在钢中的有害影响，同时锰含量的增加，扩大了奥氏体相区，使A₃点和A₁点降低，有利于该钢在成品前进行调质处理，锰的范围选为0.60％～0.80％。

Cr：增加铬元素来弥补由于降低碳、硅含量造成的强度降低，同时Cr可以提高钢的淬透性，铬的范围选为0.15％～0.25％。

Als：铝作为脱氧元素加入钢中，加入钢液中的铝部分与氧结合形成Al₂O₃的各种夹杂物上浮到渣中，起到脱氧作用，其余部分溶入固态铁中，在加热和冷却时，形成弥散细小的AlN第二相颗粒，阻止奥氏体晶粒长大，起到细化奥氏体晶粒的作用，钢中的Als范围选为0.02％～0.06％。

本发明制作U型伞骨冷加工性能更好，易拉拔，不易加工硬化，可省掉用户的一道中间退火，最终U型伞骨成品强度满足用户要求，U型伞骨的塑性更好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

U型伞骨用钢，其组分及重量百分比为：C：0.28％，Si：0.15％，Mn：0.60％，P：0.020％，S：0.015％，Cr：0.25％，Als：0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质。

1)采用喷镁粉进行铁水脱硫，其镁粉按照6公斤/吨钢加入，并控制铁水中S的重量百分比为：0.01％；

2)进行转炉冶炼，并控制钢水中C的重量百分比为0.10％；

3)开始出钢，控制出钢温度在1650～1660℃；

4)进行预脱氧：在出钢至钢水总重量的1/3时，按照3.5公斤/吨钢加入Al块，按照1公斤/吨钢加入Mn-Fe，按照1公斤/吨钢加入Si-Fe，按照1公斤/吨钢加入碳粉，当出钢至钢水总重量的2/3时全部加完；并控制钢水中C的重量百分比为：0.28％，Mn的重量百分比为：0.61％，Si的重量百分比为：0.14％；

5)出钢结束后，按照常规进行全程吹Ar，并测温取样；

6)进行终脱氧，按照1.5公斤/吨钢加入铝线；

7)在LF炉中进行精炼，控制钢水温度在1560～1570℃，并按照1公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.1公斤/吨钢加入萤石；其精炼采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣，渣中的Al₂O₃重量百分比含量控制在18％，其渣的碱度为3.0，TFe的重量百分比1.0％；

8)在LF炉中进行化渣，并向渣中按照0.7公斤/吨钢加入铝丸脱氧；

9)在LF炉中化渣结束后，按照2公斤/吨钢加入铬铁；

10)根据取样分析结果，对钢水成分进行微调；

11)对钢水进行钙处理：在LF炉起坑前的4分钟，按照0.7公斤/吨钢加入Si-Ca线，加入时间1分钟；

12)进行连铸，控制连铸坯的过热度为20℃，拉坯速度控制在1.1米/分钟；

13)对组分及重量百分比为：C：0.28％，Si：0.15％，Mn：0.60％，P：0.020％，S：0.015％，Cr：0.25％，Als：0.02％，其余为Fe及不可避免的杂质的连铸坯加热，加热段温度为1190～1200℃，均热段温度为1110～1120℃；

14)进行高压水除鳞；

15)进行粗轧，控制其开轧温度在1090～1100℃；

16)进行精轧，控制其精轧入口温度在910～915℃，控制减定径温度在840～845℃；

17)吐丝，控制吐丝温度在835～840℃；

18)进行斯太尔摩延迟冷却至635～640℃；

19)空冷至室温并待用。

实施例2

U型伞骨用钢，其组分及重量百分比为：C：0.292％，Si：0.183％，Mn：0.68％，P：0.0195％，S：0.0142％，Cr：0.186％，Als：0.032％，其余为Fe及不可避免的杂质。

1)采用喷镁粉进行铁水脱硫，其镁粉按照6.7公斤/吨钢加入，并控制铁水中S的重量百分比为：0.009％；

2)进行转炉冶炼，并控制钢水中C的重量百分比为0.12％；

3)开始出钢，控制出钢温度在1645～1655℃；

4)进行预脱氧：在出钢至钢水总重量的1/3时，按照2.7公斤/吨钢加入Al块，按照2.5公斤/吨钢加入Mn-Fe，按照2公斤/吨钢加入Si-Fe，按照1.5公斤/吨钢加入碳粉，当出钢至钢水总重量的2/3时全部加完；并控制钢水中C的重量百分比为：0.27％，Mn的重量百分比为：0.60％，Si的重量百分比为：0.15％；

5)出钢结束后，按照常规进行全程吹Ar，并测温取样；

6)进行终脱氧，按照1公斤/吨钢加入铝线；

7)在LF炉中进行精炼，控制钢水温度在1575～1585℃，并按照2公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.2公斤/吨钢加入萤石；其精炼采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣，渣中的Al₂O₃重量百分比含量控制在17％，其渣的碱度为3.3，TFe的重量百分比0.96％；

8)在LF炉中进行化渣，并向渣中按照0.55公斤/吨钢加入铝丸脱氧；

9)在LF炉中化渣结束后，按照2.8公斤/吨钢加入铬铁；

10)根据取样分析结果，对钢水成分进行微调；

11)对钢水进行钙处理：在LF炉起坑前的5分钟，按照0.55公斤/吨钢加入Si-Ca线，加入时间55秒钟；

12)进行连铸，控制连铸坯的过热度为23℃，拉坯速度控制在1.2米/分钟；

13)对组分及重量百分比为：C：0.292％，Si：0.183％，Mn：0.68％，P：0.0195％，S：0.0142％，Cr：0.186％，Als：0.032％，其余为Fe及不可避免的杂质的连铸坯加热，加热段温度为1170～1180℃，均热段温度为1100～1110℃；

14)进行高压水除鳞；

15)进行粗轧，控制其开轧温度在1080～1090℃；

16)进行精轧，控制其精轧入口温度在905～910℃，控制减定径温度在835～840℃；

17)吐丝，控制吐丝温度在832～837℃；

18)进行斯太尔摩延迟冷却至632～637℃；

19)空冷至室温并待用。

实施例3

U型伞骨用钢，其组分及重量百分比为：C：0.31％，Si：0.20％，Mn：0.70％，P：0.0195％，S：0.0142％，Cr：0.20％，Als：0.040％，其余为Fe及不可避免的杂质。

1)采用喷镁粉进行铁水脱硫，其镁粉按照7.3公斤/吨钢加入，并控制铁水中S的重量百分比为：0.008％；

2)进行转炉冶炼，并控制钢水中C的重量百分比为0.13％；

3)开始出钢，控制出钢温度在1640～1650℃；

4)进行预脱氧：在出钢至钢水总重量的1/3时，按照2.5公斤/吨钢加入Al块，按照3公斤/吨钢加入Mn-Fe，按照2公斤/吨钢加入Si-Fe，按照1.8公斤/吨钢加入碳粉，当出钢至钢水总重量的2/3时全部加完；并控制钢水中C的重量百分比为：0.27％，Mn的重量百分比为：0.60％，Si的重量百分比为：0.15％；

5)出钢结束后，按照常规进行全程吹Ar，并测温取样；

6)进行终脱氧，按照0.8公斤/吨钢加入铝线；

7)在LF炉中进行精炼，控制钢水温度在1585～1595℃，并按照2.5公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.3公斤/吨钢加入萤石；其精炼采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣，渣中的Al₂O₃重量百分比含量控制在20％，其渣的碱度为3.5，TFe的重量百分比0.96％；

8)在LF炉中进行化渣，并向渣中按照0.5公斤/吨钢加入铝丸脱氧；

9)在LF炉中化渣结束后，按照3.3公斤/吨钢加入铬铁；

10)根据取样分析结果，对钢水成分进行微调；

11)对钢水进行钙处理：在LF炉起坑前的5.5分钟，按照0.5公斤/吨钢加入Si-Ca线，加入时间50秒钟；

12)进行连铸，控制连铸坯的过热度为28℃，拉坯速度控制在1.3米/分钟；

13)对组分及重量百分比为：C：0.31％，Si：0.20％，Mn：0.70％，P：0.0195％，S：0.0142％，Cr：0.20％，Als：0.040％，其余为Fe及不可避免的杂质的连铸坯加热，加热段温度为1160～1170℃，均热段温度为1090～1100℃；

14)进行高压水除鳞；

15)进行粗轧，控制其开轧温度在1070～1080℃；

16)进行精轧，控制其精轧入口温度在900～905℃，控制减定径温度在830～835℃；

17)吐丝，控制吐丝温度在830～835℃；

18)进行斯太尔摩延迟冷却至630～635℃；

19)空冷至室温并待用。

实施例4

U型伞骨用钢，其组分及重量百分比为：C：0.32％，Si：0.22％，Mn：0.75％，P：0.0195％，S：0.0142％，Cr：0.23％，Als：0.050％，其余为Fe及不可避免的杂质。

1)采用喷镁粉进行铁水脱硫，其镁粉按照8公斤/吨钢加入，并控制铁水中S的重量百分比为：0.006％；

2)进行转炉冶炼，并控制钢水中C的重量百分比为0.14％；

3)开始出钢，控制出钢温度在1635～1645℃；

4)进行预脱氧：在出钢至钢水总重量的1/3时，按照2.1公斤/吨钢加入Al块，按照4公斤/吨钢加入Mn-Fe，按照2.3公斤/吨钢加入Si-Fe，按照2.2公斤/吨钢加入碳粉，当出钢至钢水总重量的2/3时全部加完；并控制钢水中C的重量百分比为：0.27％，Mn的重量百分比为：0.60％，Si的重量百分比为：0.15％；

5)出钢结束后，按照常规进行全程吹Ar，并测温取样；

6)进行终脱氧，按照0.65公斤/吨钢加入铝线；

7)在LF炉中进行精炼，控制钢水温度在1600～1610℃，并按照3公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.4公斤/吨钢加入萤石；其精炼采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣，渣中的Al₂O₃重量百分比含量控制在18％，其渣的碱度为3.8，TFe的重量百分比0.91％；

8)在LF炉中进行化渣，并向渣中按照0.45公斤/吨钢加入铝丸脱氧；

9)在LF炉中化渣结束后，按照4.3公斤/吨钢加入铬铁；

10)根据取样分析结果，对钢水成分进行微调；

11)对钢水进行钙处理：在LF炉起坑前的4.5分钟，按照0.45公斤/吨钢加入Si-Ca线，加入时间45秒钟；

12)进行连铸，控制连铸坯的过热度为30℃，拉坯速度控制在1.5米/分钟；

13)对组分及重量百分比为：C：0.32％，Si：0.22％，Mn：0.75％，P：0.0195％，S：0.0142％，Cr：0.23％，Als：0.050％，其余为Fe及不可避免的杂质的连铸坯加热，加热段温度为1140～1150℃，均热段温度为1075～1085℃；

14)进行高压水除鳞；

15)进行粗轧，控制其开轧温度在1060～1070℃；

16)进行精轧，控制其精轧入口温度在890～900℃，控制减定径温度在825～830℃；

17)吐丝，控制吐丝温度在825～830℃；

18)进行斯太尔摩延迟冷却至625～630℃；

19)空冷至室温并待用。

实施例5

U型伞骨用钢，其组分及重量百分比为：C：0.33％，Si：0.25％，Mn：0.80％，P：0.0195％，S：0.0142％，Cr：0.15％，Als：0.06％，其余为Fe及不可避免的杂质。

1)采用喷镁粉进行铁水脱硫，其镁粉按照9公斤/吨钢加入，并控制铁水中S的重量百分比为：0.005％；

2)进行转炉冶炼，并控制钢水中C的重量百分比为0.15％；

3)开始出钢，控制出钢温度在1630～1640℃；

4)进行预脱氧：在出钢至钢水总重量的1/3时，按照1.5公斤/吨钢加入Al块，按照5公斤/吨钢加入Mn-Fe，按照3公斤/吨钢加入Si-Fe，按照3公斤/吨钢加入碳粉，当出钢至钢水总重量的2/3时全部加完；并控制钢水中C的重量百分比为：0.27％，Mn的重量百分比为：0.60％，Si的重量百分比为：0.15％；

5)出钢结束后，按照常规进行全程吹Ar，并测温取样；

6)进行终脱氧，按照0.5公斤/吨钢加入铝线；

7)在LF炉中进行精炼，控制钢水温度在1620～1630℃，并按照4公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.5公斤/吨钢加入萤石；其精炼采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣，渣中的Al₂O₃重量百分比含量控制在15％，其渣的碱度为4.0，TFe的重量百分比0.85％；

8)在LF炉中进行化渣，并向渣中按照0.3公斤/吨钢加入铝丸脱氧；

9)在LF炉中化渣结束后，按照5公斤/吨钢加入铬铁；

10)根据取样分析结果，对钢水成分进行微调；

11)对钢水进行钙处理：在LF炉起坑前的6分钟，按照0.3公斤/吨钢加入Si-Ca线，加入时间57秒钟；

12)进行连铸，控制连铸坯的过热度为35℃，拉坯速度控制在1.6米/分钟；

13)对组分及重量百分比为：C：0.33％，Si：0.25％，Mn：0.80％，P：0.0195％，S：0.0142％，Cr：0.25％，Als：0.06％，其余为Fe及不可避免的杂质的连铸坯加热，加热段温度为1100～1110℃，均热段温度为1060～1070℃；

14)进行高压水除鳞；

15)进行粗轧，控制其开轧温度在1040～1050℃；

16)进行精轧，控制其精轧入口温度在885～890℃，控制减定径温度在815～820℃；

17)吐丝，控制吐丝温度在820～825℃；

18)进行斯太尔摩延迟冷却至620～625℃；

19)空冷至室温并待用。

表1各实施例的性能监测情况统计表

Claims

1.生产U型伞骨用钢的方法，其步骤：

1）采用喷镁粉进行铁水脱硫，其镁粉按照6～9公斤/吨钢加入，并控制铁水中S的重量百分比≤0.01%；

2）进行转炉冶炼，并控制钢水中C的重量百分比在0.10～0.15%；

3）开始出钢，控制出钢温度在1630～1660℃；

4）进行预脱氧：在出钢至钢水总重量的1/3时，按照1.5～3.5公斤/吨钢加入Al块，按照1～5公斤/吨钢加入Mn-Fe，按照1～3公斤/吨钢加入Si -Fe，按照1～3公斤/吨钢加入碳粉；当出钢至钢水总重量的2/3时全部加完；并控制钢水中的C的重量百分比为：0.28±0.01%，Mn的重量百分比为：0.60±0.01%，Si的重量百分比为：0.15±0.01%；

5）出钢结束后，按照常规进行全程吹Ar，并测温取样；

6）进行终脱氧，按照0.5～1.5公斤/吨钢加入铝线；

7）在LF炉中进行精炼，控制钢水温度在1560～1630℃，并按照1～4公斤/吨钢加入活性石灰，按照0.1～0.5公斤/吨钢加入萤石；其精炼采用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣，渣中的Al₂O₃重量百分比含量控制在15～20%，其渣的碱度为3.0～4.0， TFe的重量百分比≤1.0%；

8）在LF炉中进行化渣，并向渣面按照0.3～0.7公斤/吨钢加入铝丸脱氧；

9）在LF炉中化渣结束后，按照2～5公斤/吨钢加入铬铁；

10）根据取样分析结果，对钢水成分进行微调；

11）对钢水进行钙处理：在LF炉起坑前的4～6分钟，按照0.3～0.7公斤/吨钢加入Si –Ca线，加入时间不超过1分钟；

12）进行连铸，控制连铸坯的过热度在20～35℃，拉坯速度控制在1.1～1.6米/分钟；

13）对组分及重量百分比为：C：0.28～0.33%，Si：0.15～0.25%，Mn：0.60～0.80%，P≤0.020%，S≤0.015%，Cr：0.15～0.25%，Als：0.02～0.06%，其余为Fe及不可避免杂质的连铸坯加热，加热段温度为1100～1200℃，均热段温度为1060～1120℃；

14）进行高压水除鳞；

15）进行粗轧，控制其开轧温度在1040～1100℃；

16）进行精轧，控制其精轧入口温度在885～915℃，控制减定径温度在815～845℃；

17）吐丝，控制吐丝温度在820～840℃；

18）进行斯太尔摩延迟冷却至620～640℃；

19）空冷至室温并待用。