CN103469078A - 一种70kg级圆环链用盘条及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金行业高速线材产品及其生产工艺，尤其涉及一种70kg级圆环链用盘条及其制备方法。所述盘条由以下质量配比原料制成：C0.15~0.23%、Si0.15~0.55%、Mn1.20~1.90%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr0.10~0.50%，余量为Fe。所述盘条的制备方法步骤如下：转炉冶炼—LF精炼—方坯连铸—加热—轧制—吐丝—冷却—集卷。本发明产品可以免除前期的球化退火工艺直接用于拉拔、编链，大大降低了制备成本和设备投资，有效提升了用户生产效率；采用本发明技术制作的圆环链具有强度均匀、耐磨、冲击韧性好的优点。

Description

一种70kg级圆环链用盘条及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金行业高速线材产品及其生产工艺，尤其涉及一种70kg级圆环链用盘条及其制备方法。

背景技术

圆环链用钢作为线棒材产品的一个重要分支，尤其是矿用圆环链用钢在采煤机械和工程机械中有着广泛的应用。近年来在煤矿开采强度加大的要求下，煤矿机械向大型化、高功率发展，与之相配套的关键部件矿用圆环链，也随之向大规格、高强度方向发展，其市场需求日益增大。作为采煤和运输机械重要的组成部分，矿用圆环链既属于关键部件，又属于易损部件，其需求量大，技术要求高，其质量性能的好坏直接影响着采煤机械设备的运行。

近年来普遍采用的20Mn2A圆环链用钢已不能满足用户的强度需求，国家标准对20Mn2A的规定是制作630MPa高强度圆环链，其中部分产品无法满足70kg级（70kg级是指用户用于制作的圆环链强度达到700MPa以上）的强度要求，但下游用户均希望使用它来制作70kg级圆环链，这样通过微合金化的70kg级圆环链用钢便应运而生。   

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明提供了一种70kg级圆环链用盘条及其制备方法，本发明通过在对制作630MPa高强度圆环链用的20Mn2A钢微合金化，优化组分配比，并通过生产工艺参数的特殊、精确控制来实现制备所得产品的组织和性能最佳化。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种70kg级圆环链用盘条，由以下质量配比原料制成：C0.15~0.23%、Si0.15~0.55%、Mn1.20~1.90%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr0.10~0.50%，余量为Fe。

C是有效的固溶强化元素，能显著提高钢的强度，同时也显著降低钢的韧性和塑性，尤其对于低碳钢影响更为明显，另外C还会促使焊缝金属冷裂纹敏感性增加，所以本发明中将C的质量配比控制在0.15~0.23%范围内；

Si在冶炼中的作用是脱氧，以固溶态的形式存在时可提高钢的强度，但一定程度上降低了钢的韧性和塑性，所以本发明中将Si的质量配比控制在0.15~0.55%范围内；

Mn的加入提高了钢的强度，对塑性略有降低，由于Mn是良好的脱氧剂与脱硫剂，它能消除或减弱因硫引起的热脆性，从而可以改善钢的热加工性能，但Mn含量过高易造成偏析，在偏析区易产生马氏体或贝氏体组织，本发明中将Mn控制在1.20~1.90%范围内；

P、S作为有害元素，对焊缝金属低温韧性有不利影响，按下限控制，其质量配比分别控制在0.020%和0.015%以下；

Cr固溶于钢中形成渗碳体，能够产生固溶强化作用，使钢的强度提高，是较好的淬透性元素，但Cr还使C曲线右移，同时改变C曲线的形状，使珠光体和贝氏体转变曲线出现过冷奥氏体稳定区，本发明中将Cr控制在0.10~0.50%范围内。

上述质量配比组分制成的产品，具有良好的淬透性、焊接性能和均匀的组织晶粒度，且可不经前期的球化退火直接拉拔、编链、焊接使用，制成的圆环链强度适宜、耐磨、冲击性能好，其各项性能指标能够满足70kg级圆环链标准要求，具有较好的市场推广前景。

一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，步骤如下：转炉冶炼—LF精炼—方坯连铸—加热—轧制—吐丝—冷却—集卷。

在转炉炉料中适当加入污泥球，全程化好渣，控制前期升温速度，选用低碳、低成本合金脱氧合金化，转炉冶炼控制出钢温度为1620-1660℃。然后将转炉冶炼好的钢水进行LF精炼等后续工艺。

优选的，LF精炼步骤中，时间保持在45min以上，其中白渣保持15min以上；白渣后喂钙铁线200-400m/炉，喂线速度不低于5m/s；喂线后弱搅拌时间不低于10min。

LF炉精炼前期以脱氧化渣调整成分为主，后期以软搅拌调温（温度为1575~1585℃）为主。

优选的，方坯连铸步骤中，稳定拉速为2.3~2.7m/min，中包温度为1520℃~1540℃；采用频率为5HZ、电流180~230A的结晶器电磁搅拌，二冷区的比水量为0.4~1.0L/kg。

连铸全程保护浇注，保证浸入式水口对中良好，浇注过程要求液面稳定。

优选的，加热步骤采用加热炉，加热炉的加热段温度为980~1040℃，均热段温度为1060~1120℃，加热时间120~160min，钢坯入炉时采用冷装。

方坯连铸过程采用冷装，避免混晶组织的出现。

优选的，轧制步骤的粗轧开轧温度为950~1010℃，精轧机入口温度为900~960℃，减定径入口温度为860~920℃。

优选的，吐丝步骤中，温度为850~910℃。

优选的，冷却步骤为斯太尔摩延迟冷却工艺，保温罩全部关闭，斯太尔摩运输机入口段辊道速度6.0~14.0m/min，后一段辊道速度为前一段辊道速度的105%。

本发明的制备方法按线材生产常规流程进行，制备方法的工艺流程为：将原料放入转炉中冶炼，冶炼出钢后进入LF炉精炼，然后进行方坯连铸，将铸成的方形钢坯放入加热炉中加热，然后通过高线轧机控制进行数道次的粗轧、中轧、预精轧和精轧，精轧后的钢通过减定径，然后进入吐丝机进行吐丝，最终通过斯太尔摩冷却、集卷、精整、检验、打捆和称重，即得一种70kg级圆环链用盘条。

在转炉炉料中适当加入污泥球，全程化好渣，控制前期升温速度，选用低碳、低成本合金脱氧合金化，转炉冶炼控制出钢温度为1620-1660℃；LF精炼保证足够的精炼时间和白渣保持时间；连铸全程保护浇注，保证浸入式水口对中良好，并保证合适的过热度和稳定的拉速；连铸坯冷装加热，粗中轧、预精轧、精轧、减定径及吐丝温度精确控制，斯太尔摩冷却线采用延迟冷却，保温罩全关，选用较低的辊道速度。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1）本发明产品可以免除前期的球化退火工艺直接用于拉拔、编链，大大降低了制备成本和设备投资，有效提升了用户生产效率。

2）使用本发明产品为原材料制作的圆环链具有强度均匀、耐磨、冲击韧性好的优点。

3）本发明在通用的工艺流程中进行生产，通过生产工艺参数的特殊、精确控制来实现产品组织和性能最佳化，具有广泛实用性。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明做进一步说明。   

实施例1：

按照各化学成分质量百分含量为C0.15%、Si0.15%、Mn1.20%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr0.10%，余量为Fe准备原料。

将准备好的原料转炉冶炼出钢，钢水温度为1620℃，然后进行LF精炼，LF精炼时间保持在45min，白渣保持时间为15min；白渣后喂钙铁线200m/炉，喂线速度为5m/s；喂线后弱搅拌时间为10min；

LF精炼后的钢水进行方坯连铸，稳定拉速为2.3m/min，中包温度为1520℃，使用结晶器电磁进行搅拌，结晶器电磁的频率为5HZ、电流为180A，二冷区的比水量为0.4L/kg，连铸成150mm×150mm的钢坯；

将钢坯冷装送入加热炉加热120min，加热炉中的加热段温度为980℃，均热段温度为1060℃；

将加热后的钢坯通过高线轧机控轧：粗、中轧，粗轧的开轧温度950℃，粗轧为6道，中轧8道；然后进行预精轧和精轧，精轧机入口温度为900℃，预精轧机和精轧机分别轧制4道次和2道次；

经过精轧后的钢经过长距离的跑槽进入减定径，减定径入口温度860℃，之后经由夹送辊送入吐丝机制成φ12mm的盘卷，吐丝温度850℃；经过吐丝机的钢丝进入斯太尔摩冷却线上采用延迟冷却，保温罩全部关闭，其中斯太尔摩冷却线上入口段段辊道速度为6m/min，后一段辊道速度为前一段辊道速度的105%；

冷却后的钢丝经过集卷、精整、检验、打捆和称重，即得一种70kg级圆环链用盘条。

实施例2：

按照各化学成分质量百分含量为C0.23%、Si0.55%、Mn1.90%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr0.50%，余量为Fe准备原料。

将准备好的原料转炉冶炼出钢，然后进行LF精炼，LF精炼时间保持在55min，白渣保持时间为25min；白渣后喂钙铁线400m/炉，喂线速度为10m/s；喂线后弱搅拌时间为20min；

LF精炼后的钢水进行方坯连铸，稳定拉速为2.7m/min，中包温度为1540℃，使用结晶器电磁进行搅拌，结晶器电磁的频率为5HZ、电流为230A，二冷区的比水量为1.0L/kg，连铸成150mm×150mm的钢坯；

将钢坯冷装送入加热炉加热160min，加热炉中加热段的温度为1040℃，均热段的温度为1120℃；

将加热后的钢坯通过高线轧机轧制：粗、中轧，开轧温度1010℃，粗轧为6道，中轧8道；然后进行预精轧和精轧，精轧机入口温度为960℃，预精轧机和精轧机分别轧制2道次和4道次；

经过精轧后的钢经过长距离的跑槽进入减定径，减定径入口温度920℃，之后经由夹送辊送入吐丝机制成φ12mm的盘卷，吐丝温度910℃；经过吐丝机的钢丝进入斯太尔摩冷却线上采用延迟冷却，保温罩全部关闭，其中斯太尔摩冷却线上入口段段辊道速度为14m/min，后一段辊道速度为前一段辊道速度的105%；

冷却后的钢丝经过集卷、精整、检验、打捆和称重，即得一种70kg级圆环链用盘条。

实施例3

按照各化学成分质量百分含量为C0.2%、Si0.3%、Mn1.5%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr0.35%，余量为Fe准备原料。

将准备好的原料转炉冶炼出钢，然后进行LF精炼，LF精炼时间保持在50min，白渣保持时间为20min；白渣后喂钙铁线300m/炉，喂线速度为7m/s；喂线后弱搅拌时间为15min；

LF精炼后的钢水进行方坯连铸，稳定拉速为2.5m/min，中包温度为1530℃，使用结晶器电磁进行搅拌，结晶器电磁的频率为5HZ、电流为200A，二冷区的比水量为0.7L/kg，连铸成150mm×150mm的钢坯；

将钢坯冷装送入加热炉加热140min，加热炉中的加热段温度为1010℃，均热段温度为1090℃；

将加热后的钢坯通过高线轧机控轧：粗、中轧，开轧温度980℃，粗轧为6道次，中轧8道次；然后进行预精轧和精轧，精轧机入口温度为900℃，预精轧机和精轧机分别轧制2道次和2道次；

经过精轧后的钢经过长距离的跑槽进入减定径，减定径入口温度890℃，之后经由夹送辊送入吐丝机制成φ20mm的盘卷，吐丝温度880℃；经过吐丝机的钢进入斯太尔摩冷却线上采用延迟冷却，保温罩全部关闭，其中斯太尔摩冷却线上入口段段辊道速度为10m/min，后一段辊道速度为前一段辊道速度的105%；

冷却后的钢丝经过集卷、精整、检验、打捆和称重，即得一种70kg级圆环链用盘条。

经检验，本实施例中制得的公称直径为φ12mm、φ20mm的盘条屈服强度在370~460MPa，抗拉强度在580~690MPa，断面收缩率在50%以上；组织结构为F+ P，F晶粒度为8.5~9.5级。用于制作规格为φ10mm、φ18mm的圆环链，抗拉强度在770~830MPa，断后伸长率均在23%以上，各项指标满足70kg级圆环链标准要求。

Claims (8)

1. 一种70kg级圆环链用盘条，其特征在于，由以下质量配比原料制成：C0.15~0.23%、Si0.15~0.55%、Mn1.20~1.90%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr0.10~0.50%，余量为Fe。

2.如权利要求1所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于，步骤如下：转炉冶炼—LF精炼—方坯连铸—加热—轧制—吐丝—冷却—集卷。

3.如权利要求2所述的一种70 kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于：LF精炼步骤中，时间保持在45min以上，其中白渣保持15min以上；白渣后喂钙铁线200-400m/炉，喂线速度不低于5m/s；喂线后弱搅拌时间不低于10min。

4.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于：方坯连铸步骤中，稳定拉速为2.3~2.7m/min，中包温度为1520℃~1540℃；采用频率为5HZ、电流180~230A的结晶器电磁搅拌，二冷区的比水量为0.4~1.0L/kg。

5.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于：加热步骤采用加热炉，加热炉的加热段温度为980~1040℃，均热段温度为1060~1120℃，加热时间120~160min，钢坯入炉时采用冷装。

6.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于：轧制步骤的粗轧开轧温度为950~1010℃，精轧机入口温度为900~960℃，减定径入口温度为860~920℃。

7.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于：吐丝步骤中，温度为850~910℃。

8.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于：冷却步骤为斯太尔摩延迟冷却工艺，保温罩全部关闭，斯太尔摩运输机入口段辊道速度6.0~14.0m/min，后一段辊道速度为前一段辊道速度的105%。