CN102676948A - 一种含硼帘线钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含硼帘线钢及其制备方法，NT级：C：0.69%-0.76%，Si：0.15%-0.30%，Mn：0.40%-0.60%，P：≤0.025%，S≤0.025%，Cr：≤0.10%，Ni：≤0.10%，Cu：≤0.10%，B：0.0005%-0.0035%，As：≤0.030%，Al：≤0.0050%，N：≤0.0080%，余铁和微量杂质；HT级：C：0.79%-0.86%，Si：0.15%-0.30%，Mn：0.40%-0.60%，P：≤0.025%、S：≤0.025%，Cr：≤0.10%，Ni：≤0.10%，Cu：≤0.10%，B：0.0005%-0.0035%，As≤0.030%，Al：≤0.0050%，N：≤0.0080%，余铁和微量杂质。本发明帘线钢添加控制钢中微量元素B的含量，并保证钢组织的稳定性，使得含硼帘线钢满足加工企业制造钢帘线的要求，特别是满足出口的要求。

Description

一种含硼帘线钢及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种含硼帘线钢及其制备方法。

背景技术

钢中不可避免的存在氮元素和其它一些残余元素，由于残余元素置换固溶强化和氮元素等间隙固溶强化的影响，提高了线材的强度但降低了塑性；尤其是氮元素在提高加工硬化率方面的特别作用，限制了线材的可拉拔性和可模锻性。而且，氮元素也是引起弥散强化的重要因素，使得不是在拉拔过程中就是在拉拔之后会发生应变时效，这种作用再次限制了材料的可拉拔性和可模锻性。

有研究表明，中、低碳钢硼化处理后，可有效降低加工硬化率。这可认为由于氮与硼的结合，限制了拉拔过程中动态的应变时效，硼在减小应变时效方面是最有效的，但过量的游离硼会使材料有脆化的倾向。高碳钢中添加适当硼含量有利于塑性的改善，而硼含量更大时塑性变差。金属制品企业工业性试验表明，经硼微合金化的低碳钢和高碳钢盘条，在拉成金属制品时工艺塑性高，完全可以保证成品要求的质量指标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种含硼帘线钢及其制备方法，含硼帘线钢具有高的拉拔性能和优异的综合性能，满足了出口含硼帘线钢的要求和需求。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种含硼帘线钢，其化学成分重量百分比含量为：

NT级：C：0.69%-0.76%，Si：0.15%-0.30%，Mn：0.40%-0.60%，P：≤0.025%，S：≤0.025%，Cr：≤0.10%，Ni：≤0.10%，Cu：≤0.10%，B：0.0005%-0.0035%，As：≤0.030%，Al：≤0.0050%，N：≤0.0080%，余铁和微量杂质；

HT级：C：0.79%-0.86%，Si：0.15%-0.30%，Mn：0.40%-0.60%，P：≤0.025%、S：≤0.025%，Cr：≤0.10%，Ni：≤0.10%，Cu：≤0.10%，B：0.0005%-0.0035%，As：≤0.030%，Al：≤0.0050%，N：≤0.0080%，余铁和微量杂质。

含硼帘线钢的制备方法，包括电炉或转炉冶炼工序，炉外精炼工序，钢坯连铸工序和加热轧制工序；所述炉外精炼为LF、或LF+VD或LF+RH；在炉外精炼处理后，使钢中氮含量不大于80×10^-6、氧含量不大于30×10^-6；铸坯在加热炉（此处的加热炉是加热轧制工序中先在加热炉内进行加热）的均热温度为1080-1280℃，加热和高温扩散时间一共为2～5小时，开轧温度1040-1180℃，终轧温度830-980℃，控制Stelmor（斯太尔摩风冷线）冷却使盘条具有均匀的索氏体组织，可有少量铁素体和珠光体，避免形成马氏体和网状渗碳体的异常组织；轧制规格Ф5.5～6.0mm的盘条。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的含硼帘线钢， NT级的化学成分重量百分比中，氧含量O：≤0.0030%； HT级的化学成分重量百分比中，氧含量O：≤0.0030%。

前述的含硼帘线钢的制备方法，冶炼前入炉原料中铁水与生铁的重量占原料总重的比例大于等于50%，废钢采用优质碳素废钢。

前述的含硼帘线钢的制备方法，电炉或转炉出钢成分C≤0.20%，P≤0.020%，出钢温度≥1560℃。

前述的含硼帘线钢的制备方法，电炉或转炉出钢时，采用包内合金化及预脱氧，出钢过程及出钢后保持钢包连续底吹氩气，精炼根据铁水和装备情况选择换渣或不换渣操作，但要保证硫含量满足要求，精炼充分搅拌后取一次样全分析，并根据一次样分析结果，按内控要求调整成分，同时脱氧需控制到保证材氧含量不大于30×10^-6，硼铁在精炼终脱氧或真空脱气处理后加入，按回收率60～80%加入，成分调整后取样全分析，不足补加微调，软吹氩气搅拌时间≥8分钟，搅拌时不得裸露出钢水。

前述的含硼帘线钢的制备方法，连铸中包烘烤温度和时间到位，结晶器对弧及水口对中符合要求，采用大方坯≥200mm×200mm、小方坯＜200mm×200mm、或矩形坯浇注，浇注过程采用全保护浇注，使用高碳钢保护渣，中包液面高度不得低于400mm，结晶器液面波动在±8%以内。

前述的含硼帘线钢的制备方法，连铸坯热送或避风堆冷或入坑缓冷；轧制时，坯料在加热炉的均热温度为1080～1280℃，允许温差±20℃，加热和高温扩散时间为2~5小时，开轧温度1040～1180℃，终轧温度830～980℃。

前述的含硼帘线钢的制备方法，钢的化学成分重量百分比为：C：0.71%，Si：0.19%，Mn：0.49%，P：0.008%，S：0.010%，Cr：0.04%，Ni：0.02%，Cu：0.04%，B：0.0018%，As：0.0052%，Al：0.0020%，N：0.0044%，O：0.0005%,余铁和微量杂质；

工艺路线为：配料→UHP电弧炉→一次LF精炼炉→VD真空处理→二次LF精炼炉→连铸→连铸坯检验→加热→轧制→控制冷却→集卷→检验和包装→称重和入库；其中：

入炉钢铁料结构中铁水65吨，废钢35吨，采用优质碳素废钢；

电炉冶炼时造泡沫渣并流渣和换渣操作，终点钢水C：0.08%，P：0.0065%，出钢温度1600℃，出钢时严禁下渣；

电炉出钢包内合金化及预脱氧，加入锰铁、硅铁、碳粉合金料及石灰造渣料，出钢过程和出钢后的增碳过程钢包底吹氩气强搅拌600L/min，9.0bar，强搅拌10分钟后软搅拌200L/min，3.5bar，精炼成分调整，并脱硫和脱氧，后采用换渣操作，硼铁在真空脱气处理后按回收率80%加入，成分调整后取样全分析，不足补加微调，精炼结束后，静搅90L/min，1.5bar，时间10min；

连铸中包烘烤温度1100℃，烘烤时间5小时，小方坯150mm×150mm浇注，浇注过程全保护浇注，过热度小于等于30℃，采用高碳钢保护渣，中包液面高度700mm，结晶器液面波动在±6%以内；

连铸坯避风堆冷，冷却后喷丸检查，轧制时，小方坯150mm×150mm在加热炉的均热温度为1120～1240℃，允许温差±20℃，加热和高温扩散时间为≥2.5小时，开轧温度≥1080℃，终轧温度≥850℃；

轧制Ф5.5mm规格的盘条，控制Stelmor冷却使盘条具有均匀的索氏体组织，少量铁素体和珠光体），避免形成马氏体和网状渗碳体异常组织；

盘条打捆包装和仓储运输注意防擦伤和锈蚀。

前述的含硼帘线钢的制备方法，钢的化学成分重量百分比为：C：0.82%，Si：0.22%，Mn：0.51%，P：0.009%，S：0.009%，Cr：0.04%，Ni：0.02%，Cu：0.05%，B：0.0019%，As：0.0066%，Al：0.0018%，N：0.0033%，O：0.0013%,余铁和微量杂质；

工艺路线为：配料→UHP电弧炉→一次LF精炼炉→VD真空处理→二次LF精炼炉→连铸→连铸坯检验→加热→开坯→开坯小方坯检验→加热→轧制→控制冷却→集卷→检验和包装→称重和入库；其中：

入炉钢铁料结构中铁水63吨，废钢37吨，采用优质碳素废钢；

电炉冶炼时造泡沫渣并流渣和换渣操作，终点钢水C：0.07%，P：0.0075%，出钢温度1610℃，出钢时严禁下渣；

电炉出钢包内合金化及预脱氧，加入锰铁、硅铁和碳粉合金料及石灰造渣料，出钢过程和出钢后的增碳过程钢包底吹氩气强搅拌600L/min，9.0bar，强搅拌10分钟后软搅拌200L/min，3.5bar，精炼成分调整，并脱硫和脱氧，后采用换渣操作，硼铁在真空脱气处理后按回收率80%加入，成分调整后取样全分析，不足补加微调，精炼结束后，静搅90L/min，1.5bar，时间15min。

连铸中包烘烤温度1100℃，烘烤时间5.5小时，大方坯320mm×480mm浇注，浇注过程全保护浇注，过热度小于等于30℃，采用高碳钢保护渣，中包液面高度700mm，结晶器液面波动在±5%以内；

连铸坯入坑缓冷，坯料检查，开坯时，大方坯320mm×480mm在加热炉的均热温度1200～1280℃，开轧温度≥1060℃，开坯小方坯150mm×150mm避风堆冷，检查，轧制时，小方坯150mm×150mm在加热炉的均热温度为1120～1240℃，允许温差±20℃，加热和高温扩散时间为≥2.5小时，开轧温度≥1060℃，终轧温度≥850℃；

轧制Ф5.5mm规格的盘条，控制Stelmor冷却使盘条具有均匀的索氏体组织和少量珠光体，避免形成马氏体、网状渗碳体异常组织；

盘条打捆包装和仓储运输注意防擦伤和锈蚀。

本发明的有益效果是：本发明帘线钢中特意添加硼元素，为含硼帘线钢，并给出了硼元素的成分范围，硼元素在精炼终脱氧或真空脱气处理后添加，可有效提高硼元素的回收率，可达60～80%；为保证帘线钢的可拉拔性能，含硼帘线钢要防止硼化物析出对网碳等异常组织的影响，在发挥硼元素对塑性改善的效能，又要保证钢帘线的拉拔性能和质量指标；含硼帘线钢满足了帘线钢出口含硼的要求和需求。

附图说明

图1是本发明的实施例1的NT级含硼帘线钢的金相组织照片。

图2是本发明的实施例2的HT级含硼帘线钢的金相组织照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例方式对本发明作进一步说明，但不限于此。

实施例1：NT级含硼帘线钢

⑴钢的化学成分重量百分比%为：C：0.71%，Si：0.19%，Mn：0.49%，P：0.008%，S：0.010%，Cr：0.04%，Ni：0.02%，Cu：0.04%，B：0.0018%，As：0.0052%，Al：0.0020%，N：0.0044%，O：0.0005%,余铁和微量杂质。

⑵工艺路线为：

配料→UHP电弧炉→一次LF精炼炉→VD真空处理→二次LF精炼炉→连铸（150mm×150mm）→连铸坯检验→加热→轧制（规格Ф5.5mm）→控制冷却→集卷→检验、包装→称重、入库。

⑶制备方法主要工艺措施：

1）入炉钢铁料结构中铁水65吨，废钢35吨，采用优质碳素废钢。

2） 电炉冶炼时造泡沫渣并流渣、换渣操作，终点钢水[C] 0.08%，P0.0065%，出钢温度1600℃，出钢时严禁下渣。

3）电炉出钢包内合金化及预脱氧，加入锰铁、硅铁、碳粉等合金料及石灰等造渣料，出钢过程和出钢后的增碳过程钢包底吹氩气强搅拌（600L/min, 9.0bar），强搅拌10分钟后软搅拌（200L/min, 3.5bar），精炼成分调整，并脱硫、脱氧，后采用换渣操作，硼铁在真空脱气处理后按回收率80%加入，成分调整后取样全分析，不足补加微调。精炼结束后，静搅（90L/min, 1.5bar）时间10min。

4）连铸中包烘烤温度1100℃，烘烤时间5小时。结晶器对弧、水口对中符合要求，喷嘴雾化效果良好。小方坯（150mm×150mm）浇注。浇注过程全保护浇注，过热度30℃以内，采用高碳钢保护渣，中包液面高度700mm，结晶器液面波动在±6%以内。

5）连铸坯避风堆冷，冷却后喷丸检查。轧制时，小方坯（150mm×150mm）在加热炉的均热温度为1120-1240℃，允许温差±20℃，加热和高温扩散总时间为≥2.5小时，开轧温度≥1080℃，终轧温度≥850℃。

6）轧制Ф5.5mm规格的盘条，控制Stelmor冷却使盘条具有均匀的索氏体组织（少量铁素体和珠光体），避免形成马氏体、网状渗碳体等异常组织。

7）盘条打捆包装和仓储运输注意防擦伤和锈蚀。

图1为本发明含硼帘线钢的金相组织照片（苦味酸钠腐蚀）： NT级含硼帘线钢，热轧态：1000×，显微组织主要为索氏体和少量铁素体及珠光体。 

实施例2：HT级含硼帘线钢

⑴钢的化学成分重量百分比%为：C：0.82%，Si：0.22%，Mn：0.51%，P：0.009%，S：0.009%，Cr：0.04%，Ni：0.02%，Cu：0.05%，B：0.0019%，As：0.0066%，Al：0.0018%，N：0.0033%，O：0.0013%,余铁和微量杂质。

⑵工艺路线为：

配料→UHP电弧炉→一次LF精炼炉→VD真空处理→二次LF精炼炉→连铸（320mm×480mm）→连铸坯检验→加热→开坯（150mm×150mm）→开坯小方坯检验→加热→轧制（规格Ф5.5mm）→控制冷却→集卷→检验、包装→称重、入库。

⑶制备方法主要工艺措施：

1）入炉钢铁料结构中铁水63吨，废钢37吨，采用优质碳素废钢。

2） 电炉冶炼时造泡沫渣并流渣、换渣操作，终点钢水[C] 0.07%，P0.0075%，出钢温度1610℃，出钢时严禁下渣。

3）电炉出钢包内合金化及预脱氧，加入锰铁、硅铁、碳粉等合金料及石灰等造渣料，出钢过程和出钢后的增碳过程钢包底吹氩气强搅拌（600L/min, 9.0bar），强搅拌10分钟后软搅拌（200L/min, 3.5bar），精炼成分调整，并脱硫、脱氧，后采用换渣操作，硼铁在真空脱气处理后按回收率80%加入，成分调整后取样全分析，不足补加微调。精炼结束后，静搅（90L/min, 1.5bar）时间15min。

4）连铸中包烘烤温度1100℃，烘烤时间5.5小时。结晶器对弧、水口对中符合要求，喷嘴雾化效果良好。大方坯（320mm×480mm）浇注。浇注过程全保护浇注，过热度30℃以内，采用高碳钢保护渣，中包液面高度700mm，结晶器液面波动在±5%以内。

5）连铸坯入坑缓冷，坯料检查。开坯时，大方坯（320mm×480mm）在加热炉的均热温度1200-1280℃，开轧温度≥1060℃。开坯小方坯（150mm×150mm）避风堆冷，检查。轧制时，小方坯（150mm×150mm）在加热炉的均热温度为1120-1240℃，允许温差±20℃，加热和高温扩散总时间为≥2.5小时，开轧温度≥1060℃，终轧温度≥850℃。

6）轧制Ф5.5mm规格的盘条，控制Stelmor冷却使盘条具有均匀的索氏体组织（和少量珠光体），避免形成马氏体、网状渗碳体等异常组织。

7）盘条打捆包装和仓储运输注意防擦伤和锈蚀。

图2为本发明含硼帘线钢的金相组织照片（苦味酸钠腐蚀）： HT级含硼帘线钢，热轧态：1000×，显微组织主要为索氏体和少量珠光体。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种含硼帘线钢，其特征在于：其化学成分重量百分比含量为：

NT级：C：0.69%-0.76%，Si：0.15%-0.30%，Mn：0.40%-0.60%，P：≤0.025%，S：≤0.025%，Cr：≤0.10%，Ni：≤0.10%，Cu：≤0.10%，B：0.0005%-0.0035%，As：≤0.030%，Al：≤0.0050%，N：≤0.0080%，余铁和微量杂质；

HT级：C：0.79%-0.86%，Si：0.15%-0.30%，Mn：0.40%-0.60%，P：≤0.025%、S：≤0.025%，Cr：≤0.10%，Ni：≤0.10%，Cu：≤0.10%，B：0.0005%-0.0035%，As：≤0.030%，Al：≤0.0050%，N：≤0.0080%，余铁和微量杂质。

2.如权利要求1所述的含硼帘线钢，其特征在于：所述NT级的化学成分重量百分比中，氧含量O：≤0.0030%；所述HT级的化学成分重量百分比中，氧含量O：≤0.0030%。

3.如权利要求1或2所述的含硼帘线钢的制备方法，包括电炉或转炉冶炼工序，炉外精炼工序，钢坯连铸工序和加热轧制工序；所述炉外精炼为LF、或LF+VD或LF+RH；其特征在于：在炉外精炼处理后，使钢中氮含量不大于80×10^-6、氧含量不大于30×10^-6；铸坯在加热炉的均热温度为1080-1280℃，加热和高温扩散时间一共为2～5小时，开轧温度1040-1180℃，终轧温度830-980℃，控制Stelmor冷却使盘条具有均匀的索氏体组织，可有少量铁素体和珠光体，避免形成马氏体和网状渗碳体的异常组织；轧制规格Ф5.5～6.0mm的盘条。

4.如权利要求3所述的含硼帘线钢的制备方法，其特征在于：冶炼前入炉原料中铁水与生铁的重量占原料总重的比例大于等于50%，废钢采用优质碳素废钢。

5.如权利要求3所述的含硼帘线钢的制备方法，其特征在于：电炉或转炉出钢成分C≤0.20%，P≤0.020%，出钢温度≥1560℃。

6.如权利要求3所述的含硼帘线钢的制备方法，其特征在于：电炉或转炉出钢时，采用包内合金化及预脱氧，出钢过程及出钢后保持钢包连续底吹氩气，精炼根据铁水和装备情况选择换渣或不换渣操作，但要保证硫含量满足要求，精炼充分搅拌后取一次样全分析，并根据一次样分析结果，按内控要求调整成分，同时脱氧需控制到保证材氧含量不大于30×10^-6，硼铁在精炼终脱氧或真空脱气处理后加入，按回收率60～80%加入，成分调整后取样全分析，不足补加微调，软吹氩气搅拌时间≥8分钟，搅拌时不得裸露出钢水。

7.如权利要求3所述的含硼帘线钢的制备方法，其特征在于：连铸中包烘烤温度和时间到位，结晶器对弧及水口对中符合要求，采用大方坯≥200mm×200mm、小方坯＜200mm×200mm、或矩形坯浇注，浇注过程采用全保护浇注，使用高碳钢保护渣，中包液面高度不得低于400mm，结晶器液面波动在±8%以内。

8.如权利要求3所述的含硼帘线钢的制备方法，其特征在于：连铸坯热送或避风堆冷或入坑缓冷；轧制时，坯料在加热炉的均热温度为1080～1280℃，允许温差±20℃，加热和高温扩散时间为2~5小时，开轧温度1040～1180℃，终轧温度830～980℃。

9.如权利要求3-8中任一权利要求所述的含硼帘线钢的制备方法，其特征在于：钢的化学成分重量百分比为：C：0.71%，Si：0.19%，Mn：0.49%，P：0.008%，S：0.010%，Cr：0.04%，Ni：0.02%，Cu：0.04%，B：0.0018%，As：0.0052%，Al：0.0020%，N：0.0044%，O：0.0005%,余铁和微量杂质；

工艺路线为：配料→UHP电弧炉→一次LF精炼炉→VD真空处理→二次LF精炼炉→连铸→连铸坯检验→加热→轧制→控制冷却→集卷→检验和包装→称重和入库；其中：

入炉钢铁料结构中铁水65吨，废钢35吨，采用优质碳素废钢；

电炉冶炼时造泡沫渣并流渣和换渣操作，终点钢水C：0.08%，P：0.0065%，出钢温度1600℃，出钢时严禁下渣；

电炉出钢包内合金化及预脱氧，加入锰铁、硅铁、碳粉合金料及石灰造渣料，出钢过程和出钢后的增碳过程钢包底吹氩气强搅拌600L/min，9.0bar，强搅拌10分钟后软搅拌200L/min，3.5bar，精炼成分调整，并脱硫和脱氧，后采用换渣操作，硼铁在真空脱气处理后按回收率80%加入，成分调整后取样全分析，不足补加微调，精炼结束后，静搅90L/min，1.5bar，时间10min；

连铸中包烘烤温度1100℃，烘烤时间5小时，小方坯150mm×150mm浇注，浇注过程全保护浇注，过热度小于等于30℃，采用高碳钢保护渣，中包液面高度700mm，结晶器液面波动在±6%以内；

连铸坯避风堆冷，冷却后喷丸检查，轧制时，小方坯150mm×150mm在加热炉的均热温度为1120～1240℃，允许温差±20℃，加热和高温扩散时间为≥2.5小时，开轧温度≥1080℃，终轧温度≥850℃；

轧制Ф5.5mm规格的盘条，控制Stelmor冷却使盘条具有均匀的索氏体组织，少量铁素体和珠光体），避免形成马氏体和网状渗碳体异常组织；

盘条打捆包装和仓储运输注意防擦伤和锈蚀。

10.如权利要求3-8中任一权利要求所述的含硼帘线钢的制备方法，其特征在于：钢的化学成分重量百分比为：C：0.82%，Si：0.22%，Mn：0.51%，P：0.009%，S：0.009%，Cr：0.04%，Ni：0.02%，Cu：0.05%，B：0.0019%，As：0.0066%，Al：0.0018%，N：0.0033%，O：0.0013%,余铁和微量杂质；

工艺路线为：配料→UHP电弧炉→一次LF精炼炉→VD真空处理→二次LF精炼炉→连铸→连铸坯检验→加热→开坯→开坯小方坯检验→加热→轧制→控制冷却→集卷→检验和包装→称重和入库；其中：

入炉钢铁料结构中铁水63吨，废钢37吨，采用优质碳素废钢；

电炉冶炼时造泡沫渣并流渣和换渣操作，终点钢水C：0.07%，P：0.0075%，出钢温度1610℃，出钢时严禁下渣；

电炉出钢包内合金化及预脱氧，加入锰铁、硅铁和碳粉合金料及石灰造渣料，出钢过程和出钢后的增碳过程钢包底吹氩气强搅拌600L/min，9.0bar，强搅拌10分钟后软搅拌200L/min，3.5bar，精炼成分调整，并脱硫和脱氧，后采用换渣操作，硼铁在真空脱气处理后按回收率80%加入，成分调整后取样全分析，不足补加微调，精炼结束后，静搅90L/min，1.5bar，时间15min，连铸中包烘烤温度1100℃，烘烤时间5.5小时，大方坯320mm×480mm浇注，浇注过程全保护浇注，过热度小于等于30℃，采用高碳钢保护渣，中包液面高度700mm，结晶器液面波动在±5%以内；

连铸坯入坑缓冷，坯料检查，开坯时，大方坯320mm×480mm在加热炉的均热温度1200～1280℃，开轧温度≥1060℃，开坯小方坯150mm×150mm避风堆冷，检查，轧制时，小方坯150mm×150mm在加热炉的均热温度为1120～1240℃，允许温差±20℃，加热和高温扩散时间为≥2.5小时，开轧温度≥1060℃，终轧温度≥850℃；

轧制Ф5.5mm规格的盘条，控制Stelmor冷却使盘条具有均匀的索氏体组织和少量珠光体，避免形成马氏体、网状渗碳体异常组织；

盘条打捆包装和仓储运输注意防擦伤和锈蚀。

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