CN102953005B - 一种生产细钢丝用高碳低合金钢盘条及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种生产细钢丝用高碳低合金钢盘条及其制造方法，盘条化学成分重量百分比为：C 0.87％～1.1％，Si 0.1％～1.0％，Mn 0.3％～1.2％，Cr 0.1％～1.0％，P≤0.015％，S≤0.010％，Ti≤0.0010％，N≤0.0050％；钢中全铝含量在0.0005％～0.0020％，全氧含量在0.0010％～0.0030％，其余为铁和不可避免杂质。制造方法主要包括转炉后进行脱氧合金化，使用的硅铁和锰铁的残铝残钛含量≤0.03％，加入量分别为1.5-2.5kg/t、3.5-4.5kg/t；精炼过程进行脱氧合金化，使用的硅铁和锰铁的残铝残钛含量≤0.03％，精炼过程硅铁和锰铁的加入量分别为0.5-1.0kg/t、0.4-0.9kg/t；精炼过程控制钢液铝含量在0.0002％-0.0015％，全氧含量在0.0020％-0.0040％。本发明盘条的抗拉强度比普通80级提高了80-150Mpa，面缩指标不低于35％，未发现网状渗碳体组织，不低于90％的氧化物夹杂具有沿轧制方向长宽比大于3的特征，满足了用户拉拔需求。
Description
技术领域
本发明属于低合金高碳钢领域，尤其涉及一种生产细钢丝用高碳低合金钢盘条及其制造方法。
背景技术
众所周知，对于高碳钢盘条来说，可以通过提高碳含量来提高盘条的抗拉强度。题为“高强度钢盘条及疲劳特性优良的高强度钢丝(申请号)CN94192615.X”的发明专利提供了一种高强度钢盘条和疲劳特性优良的高强度钢丝，该高级优质钢丝用于钢丝帘线、钢带以及高强度的钢丝等；该钢丝用于钢丝绳和PC(预应力混凝土)钢丝。该发明专利包含(按质量％)0.7％-1.1％的C，0.1％-1.5％的Si，0.1％-1.5％的Mn，不大于0.02％的P，不大于0.02％的S，其他是Fe和不可避免杂质。
但是，对于过共析钢来说，随着碳含量的增加，盘条更加易于出现网状渗碳体组织，降低了盘条的加工性能。因此，除了提高碳含量外，需要探索其他提高盘条强度的途径。
题为“高碳钢盘条及其制备方法(申请号：200910169807.7)”的发明专利提供了一种抗拉强度在1200MPa以上，面收缩率在35％以上的高碳钢盘条及其制备工艺，该盘条包含C、Si、Mn、Cr和V等基本成分，以及Ni、Cu、Al、B、Ti、Nb和Mo等可选择成分，同时还包含余量的Fe和杂质，其制备工艺包括依次进行的冶炼、铸造、轧制和控冷工序。该专利合金成分复杂，不利于降低成本。
随着盘条强度的提高，其加工性能下降，对于内部夹杂物等缺陷的敏感性加强，需要控制钢中夹杂物变形性能，保证盘条加工过程夹杂物具有变形性，增强盘条的加工性能。上述专利均未涉及此内容。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产细钢丝用高碳低合金钢盘条及其制造方法，在提高碳含量的同时，在钢中添加铬，并控制钢中全铝和全氧含量，使这种盘条同时具有高强度和良好的加工性能。
本发明涉及的高强度低合金高碳钢盘条化学成分的重量百分比为：C0.87％～1.1％，Si 0.1％～1.0％，Mn 0.3％～1.2％，Cr 0.1％～1.0％，P≤0.015％，S≤0.010％，Ti≤0.0010％，N≤0.0050％；另外，钢中全铝含量在0.0005％～0.0020％之间，全氧含量在0.0010％～0.0030％之间，其余为铁和不可避免杂质。这些成分范围的设定理由如下所述。
C：因为碳是经济有效的强化元素，所以C要不低于0.87％。但是，如果C含量过高，将导致盘条碳偏析严重，易于出现渗碳体组织，降低盘条的拉拔和合股性能。因此，C要控制在1.1％以下。
Si：因为硅是具有脱氧作用的元素，要使其含量高于0.1％。但是钢中Si过剩，会生过量的脱氧产物SiO2。SiO2在盘条拉拔和合股过程变形性差，易于导致SiO2颗粒和基体组织之间形成裂纹，降低线材的拔丝性能，因此Si要控制在1.0％以下。
Mn：锰具有与硅相同的脱氧作用，同时还具有控制夹杂物的作用。因此，为了充分地发挥其作用，要将Mn控制在0.3％以上。但如果Mn含量过高，导致严重的锰偏析，使盘条内部出现马氏体组织，因此Mn要控制在1.2％以下。
Cr：铬元素具有阻碍先析出相析出和奥氏体分解的作用，同时铬元素在拉拔加工时起到提高线材加工硬化率的作用，确保钢丝的高强度。要想发挥铬的这些作用，Cr最好要高于0.1％。但是Cr过剩时，盘条氧化铁皮机械除鳞性能和酸洗性能下降。因此，Cr要低于1.0％。
P、S：磷是具有强烈偏析倾向的元素，通常还引起硫和锰的共同偏聚，对产品组织和性能的均匀性有害，硫则容易在钢中与锰形成MnS夹杂，对产品的扭转性能有害，因此要求，P≤0.015％，S≤0.010％，在不造成其他影响的情况下，越低越好。
Ti、N：因为钛在钢中易于与氮发生反应生产钛夹杂。钛夹杂是一种不变形夹杂，在盘条冷拔过程导致基体与夹杂物不同步变形，使基体出现微裂纹。在盘条的进一步加工过程，微裂纹不断扩展，导致盘条断裂。同时，氮作为间隙原子导致盘条加工过程的加工硬化。因此要求钢中Ti≤0.0010％，N≤0.0050％。
全铝、全氧：钢中残余铝易于导致纯Al2O3夹杂，这种夹杂也是导致盘条加工过程断裂的原因之一。钢中全氧含量是衡量钢质的一个重要指标，较低的全氧含量对于钢的加工性能、疲劳性能均有提高的作用。针对用于深加工的帘线钢盘条来说，钢中的残铝和全氧含量也影响钢中氧化物夹杂的组成，进而决定夹杂物的类型。应将帘线钢中残铝和全氧含量控制在适当的范围，保证钢中氧化物夹杂处于塑性区。因此要求钢中残余全铝含量在0.0005％～0.0020％，全氧含量在0.0010％～0.0030％之间。
本发明中的高强度低合金高碳钢盘条基本成分如上所述，其余部分为铁及不可避免的杂质。
本发明中涉及的高强度低合金高碳钢盘条生产工艺如下：1)铁水脱硫预处理：要求将铁水中的硫含量降低到0.0020％以下，为控制钢液硫含量奠定基础。2)转炉冶炼：转炉冶炼的主要任务是脱磷、脱碳。钢液磷含量要求≤0.012％，为控制钢液磷含量创造条件。转炉终点钢液温度控制在1660-1680℃范围。转炉炉后采用硅铁和锰铁进行脱氧合金化，要求使用的硅铁和锰铁的残铝残钛含量≤0.03％，加入量分别为1.5-2.5kg/t、3.5-4.5kg/t。3)LF精炼：LF精炼过程主要任务是对钢液进行成分微调和温度调整，LF精练过程温度控制在1550-1620℃范围内。在精炼过程采用硅铁和锰铁对钢液进行脱氧合金化，要求使用的硅铁和锰铁的残铝残钛含量≤0.03％，以控制钢中铝钛含量。精炼过程硅铁和锰铁的加入量分别为0.5-1.0kg/t、0.4-0.9kg/t。精炼过程控制钢液铝含量在0.0002％-0.0015％之间，全氧含量在0.0020％-0.0040％之间。4)连铸：采用断面尺寸280mm*380mm的大方坯连铸生产高碳钢钢坯。在连铸过程使用低过热度浇注的工艺制度，中间包钢水过热度不大于25℃，降低钢坯偏析。5)连轧和线材轧制：将连铸坯经过连轧和线材轧制生产出直径5.5mm的高碳钢盘条。在盘条生产过程开轧温度为1050-1150℃，盘条吐丝温度在870-910℃之间。盘条吐丝后，发生索氏体转变前盘条冷却速度在15-20℃/s，盘条在600-650℃之间发生索氏体相变，相变时间在8-15s，使盘条组织以索氏体为主，不形成网状渗碳体，并且防止盘条出现过冷组织。
在精炼工艺方面，本发明区别于文献中提及的相关专利的特点在于，明确提出了在转炉炉后和精炼过程，脱氧合金化要求的合金的残铝、残钛的含量要求和加入量，以及为保证帘线钢盘条全铝和全氧含量所要求的精炼过程钢中全铝和全氧含量。
本发明为了控制钢中氧化物夹杂的变形性，提出了对钢中全铝和全氧含量的控制范围要求。同时，为了实现上述目标，提出了转炉和精炼脱氧合金化的工艺方案。按照本发明涉及的成分和生产方法生产的高强度低合金高碳钢盘条，其抗拉强度比普通80级高碳钢盘条的强度提高了80-150Mpa，面缩指标不低于35％，盘条未发现网状渗碳体组织，不低于90％的氧化物夹杂具有沿轧制方向长宽比大于3的特征，满足了用户拉拔需求。
具体实施方式
下面介绍本发明的几个实例，为比较本发明的效果还给出了对比实例。
Claims (2)
1.一种生产细钢丝用高碳低合金钢盘条，其特征在于盘条化学成分的重量百分比为：C 0.87％～1.1％，Si 0.1％～1.0％，Mn 0.3％～1.2％，Cr0.18％～0.28％，P≤0.015％，S≤0.010％，Ti 0.0005％～0.0010％，N≤0.0050％；钢中全铝含量在0.0005％～0.0020％，全氧含量在0.0010％～0.0030％，其余为铁和不可避免杂质。
2.一种用于权利要求1所述的生产细钢丝用高碳低合金钢盘条的制造方法，其特征在于：1)铁水脱硫预处理：将铁水中的硫含量降低到0.0020％以下；2)转炉冶炼：钢液磷含量≤0.012％，转炉终点钢液温度控制在1660-1680℃，转炉炉后采用硅铁和锰铁进行脱氧合金化，使用的硅铁和锰铁的残铝残钛含量≤0.03％，加入量分别为1.5-2.5kg/t、3.5-4.5kg/t；3)LF精炼：LF精练过程温度控制在1550-1620℃，在精炼过程采用硅铁和锰铁对钢液进行脱氧合金化，使用的硅铁和锰铁的残铝残钛含量≤0.03％，精炼过程硅铁和锰铁的加入量分别为0.5-1.0kg/t、0.4-0.9kg/t；精炼过程控制钢液铝含量在0.0002％-0.0015％，全氧含量在0.0020％-0.0040％；4)连铸：在连铸过程使用低过热度浇注的工艺制度，中间包钢水过热度不大于25℃，降低钢坯偏析；5)连轧和线材轧制：将连铸坯经过连轧和线材轧制生产出高碳钢盘条，在盘条生产过程开轧温度为1050-1150℃，盘条吐丝温度在870-910℃，盘条吐丝后，发生索氏体转变前盘条冷却速度在15-20℃/s，盘条在600-650℃发生索氏体相变，相变时间在8-15s。
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