CN103805861B - 一种高碳钢线材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明高碳钢线材，包括以下成分：C、Si、Mn、Cr、V、Ti及Fe。本发明还提供了所述高碳钢线材的制备方法。本发明的高碳钢线材，具有较为理想的力学性能，不仅具有较高的强度，平均抗拉强度可达1560MPa，同时，具有良好的塑性，平均断后收缩率值为30%，断后伸长率大于等于9%，可满足生产2300MPa的预应力钢绞线的性能要求。
Description
技术领域
本发明属于合金领域，具体涉及一种高碳钢线材及其制备方法。
背景技术
高碳钢线材可用于生产高强度预应力钢丝、钢绞线、弹簧钢丝、钢丝绳及钢帘线等产品。这些产品需高碳钢线材经过多次的拉拔来生产，拉拔减面率最高可以达到96%。高的拉拔减面率必然对高碳钢材的强度、塑性、表面质量及纯净度等方面具有较高的要求。
目前，国内市场的预应力钢丝及钢绞线主要以1860MPa级产品为主，其所使用的原材料主要为直径在11-13mm的SWRH82B高碳钢线材，其强度通常在1130～1200MPa之间。目前也出现了1960MPa乃至2100MPa级的预应力钢绞线。在钢铁制造业，开发高强度的钢材一直是该领域研发的方向，钢材强度的提高，可减少钢材的使用量，例如，2300MPa级钢绞线与1860MPa级钢绞线相比，钢材用量可以减少约24%，同时，钢材强度的提高还可简化预应力结构，降低施工成本，具有显著的经济与社会效益。
中国专利文件CN103122437A公开的钒硅复合微合金化超高强度盘条及其制备方法，该盘条包括C0.85–0.95%、Si0.95–1.10%、Mn0.50–0.60%、Cr0.20–0.35%、Ti0.01-0.05%、Al0.005–0.050%、V0.11–0.15%，还包括Ni0.001-0.15%、Cu0.001-0.25%、B0.0001–0.005%、Nb0.01-0.03%、Mo0.001–0.03%中的一种或几种，余量为铁和杂质。上述盘条具有较高的强度，其抗拉强度在1370MPa以上，可用于生产2140MPa级的预应力钢绞线，但是，上述盘条无法满足更高强度预应力的要求，实现更高强度的预应力钢绞线的制备仍是合金领域的研究热点。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种抗拉强度在1530MPa以上，可满足2300MPa级预应力钢绞线的制备要求的高碳钢线材。
本发明还提供了所述高碳钢线材的制备方法。
本发明的高碳钢线材，按重量百分比计算，包括以下成分：
余量为Fe。
所述高碳钢线材还含有：
优选的，所述高碳钢线材，按重量百分比计算，包括以下成分：C:0.92%；Si:1.35%；Mn:0.50%；Cr:0.26%；V:0.18%；Ti:0.07%；余量为Fe。
需要说明的是，本发明的高碳钢线材在制备过程中可能会含有微量的不可避免的杂质，但不影响本发明的实施及技术效果的实现。
所述的高碳钢线材的制备方法，包括以下步骤：
1）冶炼：将金属原料熔融，冶炼至C含量为0.2-0.7%，P含量小于110ppm，在1590-1610℃下，出钢；
所述金属原料中，熔融后的铁水占所述金属原料的总重量的百分比为70-85%；
2）精炼：加入含Cr、Si、Mn、Al、Ti、V、B、Mo或Nb中的一种或多种的合金材料，精炼大于或等于40min；
3）连铸：控制过热度小于或等于30℃，保持2.50-2.60m/min的恒拉速，得连铸坯；
4）轧制：保持空煤比小于或等于0.7加热，在温度900℃-1100℃下对步骤3）中得到的连铸坯进行轧制，吐丝温度为830-860℃；
5）冷却：采用斯太尔摩控制冷却，奥氏体相变前保持8-11K/s的冷却速度，奥氏体相变后期采用1-2K/s的冷却速度，终冷温度大于500℃。
其中，所述过热度是连铸浇铸温度与钢液熔点之间的差值。所述空煤比为加热炉所使用的空气与高炉煤气的体积比。
步骤1）中，所述金属原料为废钢与铁水的混合物。
在步骤1）冶炼前，先对熔融的铁水进行预脱硫处理，脱硫至铁水中硫含量小于0.005%。
步骤2）具体为：依次加入含Cr、Si、Mn、Al、Mo、Nb、Ti、V的合金材料，精炼，保持精炼渣碱度为2.8-3.0，精炼结束前15min，加入含B的合金材料，惰性气体软搅拌大于或者等于15min。
步骤3）中连铸分为一冷及二冷；所述一冷为水冷，控制比水量为4.1-4.5L/kg；所述二冷为气雾冷却，控制比水量为1.8-2.0L/kg。
步骤4）中所述轧制包括粗轧与精轧，在1000℃-1100℃下对步骤3）中得到的连铸坯先进行粗轧，再在温度900-950℃下精轧。
步骤5）所述相变前线材移动速度为0.8-1.3m/s，风机风速为30-40m/s；相变后期线材移动速度为0.6-0.8m/s，风机风速为0-10m/s。
所述的高碳钢线材在制备2300MPa级预应力钢丝、2300MPa级预应力钢绞线及7mm的1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝中的应用。
Si是铁素体强化元素，能够通过固溶强化提高铁素体的强度。另外，Si在铁素体/渗碳体界面的富集有助于提高钢丝在热处理过程中的热稳定性。Si可提高C在奥氏体中的扩散速度，有利于加热过程C的均匀化过程，同时Si提高了C的活性，使C与V更易结合，进而促进VC在铁素体中的析出，但过多的Si会引起脱碳，降低表面质量。
Mn能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。Mn还可与Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时，Mn是碳化物形成元素，可进入渗碳体中取代一部分铁原子。Mn在钢中可以降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用，从而提高了珠光体钢的强度；此外，Mn稳定奥氏体组织的能力仅次于Ni，可以显著地提高钢的淬透性。
Cr是强碳化物生成元素，它在钢中主要存在于渗碳体片层中通过置换作用形成合金渗碳体。Cr的添加提高了奥氏体的稳定性，可以阻止热轧时晶粒的长大，另外Cr的添加使得钢的连续冷却转变曲线右移，在相同的冷速下可以细化珠光体片层间距。由于珠光体中合金渗碳体的存在，Cr的添加有助于提高渗碳体片层的热稳定性。
V与钢中的C、N结合可形成弥散析出的VNC，进而抑制热轧时奥氏体晶粒的长大。V在相变初期还易于在奥氏体晶界上形成VC颗粒，降低晶界上C元素的含量，从而可以有效的抑制网状渗碳体的产生；同时V在相变过程中会在珠光体中的铁素体间析出，对高碳钢线材起到析出强化作用，有利于提高高碳钢线材的强度。但是，过高的V会引起高碳钢线材组织控制困难。
Ti可固定钢液中的自由氮，避免自由氮固溶于钢中产生的自然时效现象，避免由此造成的钢脆性的增加，提高得到的钢的塑性及韧性。
Mo可以明显地提高高碳钢的淬透性。同时，Mo可以减少晶界上网状渗碳体出现的几率，有利于提高高碳钢盘条的塑性。但是过量的Mo将会与Cr组合作用，使珠光体与贝氏体转变曲线出现分离，导致高碳钢在连续冷却过程中极易出现贝氏体组织。
Al是一种活泼金属，极易与钢水中的氧作用生成Al2O3，其在钢中可作为重要的深脱氧剂使用，降低钢水中的氧含量，进而降低钢水中的夹杂物，提高钢水纯净度。另外，Al可以与钢水中的N结合生成AlN，细小的AlN在钢水中析出，可以抑制随后热轧前加热过程中奥氏体晶粒的长大，进而减小奥氏体晶粒度。
B容易在晶界偏聚，可以抑制先共析铁素体在奥氏体晶界上形核。但是，B极易与钢中的自由氮结合形成脆性的析出相，从而使盘条产生脆性。
Nb可与钢中的C、N结合形成Nb(NC)，抑制奥氏体晶粒长大。固溶Nb可以通过阻止再结晶或动态再结晶而阻止晶粒的长大。
本发明的上述技术方案，相比现有技术具有以下优点：
（1）本发明的高碳钢线材，含有C、Si、Mn、Cr、V、Ti、Fe及杂质，其中，V含量在0.16–0.20%，此范围下，得到的高碳钢线材为全珠光体组织，索氏体含量在95%以上，珠光体片层间距在80-100μm之间，组织较为均匀，且V的加入抑制了网状渗碳体的产生，力学强度得到了较为明显的提升。同时，保持Si含量为1.25–1.50%，经多次实验发现，Si含量在1.2以上时，对V的析出促进作用最为显著。Si在1.25–1.50%的范围内时，脱碳层厚度可控，且可提高奥氏体中C原子的活度，使V与C更易结合，显著促进V的析出，大幅提高了高碳钢线材的强度。
所述高碳钢线材中，结合Mn、Cr、Ti的添加，及含量的控制，使得到的高碳钢线材具有较为理想的力学性能，不仅具有较高的强度，平均抗拉强度可达1560MPa，同时，具有良好的塑性，平均断后收缩率值为30%，断后伸长率大于等于9%，可满足生产2300MPa的预应力钢绞线的性能要求。其中，0.02-0.08%的Ti的加入，可以与自由N结合形成弥散细小的TiN来固定钢中的自由氮。由于电炉冶炼过程中的电弧会电离空气，使得钢液中的氮含量比较高，而自由氮固溶于钢中会产生自然时效现象，增加钢的脆性，因此，控制钢中的自由氮含量在50ppm以下，并加入0.02-0.08%的Ti，添加的Ti固定自由氮，形成TiN，通过控制铸坯冷却速度与热轧前加热温度来控制TiN的析出与长大，提高得到的碳钢线材的强度。
（2）本发明的高碳钢线材，还含有Mo、Al、B、Nb中的一种或多种。Mo可以明显地提高高碳钢的淬透性，减小珠光体的片层间距，同时Mo也可以减少晶界上网状渗碳体出现的几率，有利于提高高碳钢盘条的塑性。Al可起到深脱氧的作用，有利于提高钢水的纯净度。B可起到减少高碳钢晶界铁素体的作用。Nb产生的弥散析出细小碳化物以及部分固溶Nb，可细化奥氏体的晶粒，提高盘条的强度与塑性。
（3）本发明的高碳钢线材，包括C:0.92%；Si:1.35%；Mn:0.50%；Cr:0.26%；V:0.18%；Ti:0.07%；余量为Fe。在该配比下，得到的高碳钢线材抗拉强度可达1575MPa，断后收缩值可达36%，断后伸长率可达10%，具有优越的力学性能。
（4）本发明的高碳钢线材的制备方法，包括铁水预处理、电炉冶炼、精炼、连铸、轧制。在生产中，控制轧制温度及冷却速度，可避免脱碳及异常组织的形成，同时使索氏体化率达到95%以上。
（5）本发明的高碳钢线材的制备方法，由于随着对抗拉强度要求的提高，产品的缺陷敏感性随之增加，本发明的方法，连铸过程连铸分为一冷及二冷，其中，所述二冷，采用气雾强冷，由此得到的连铸坯组织致密、微观偏析程度小，可保证轧材的组织均匀性。
（6）本发明的高碳钢线材的制备方法，将铁水先进行脱硫，至铁水中硫含量小于0.005%以提高钢水的纯净度，可减轻精炼过程中脱硫的压力，进而更好的减少制得的高碳钢线材的夹杂物含量，保证线材的性能。
具体实施方式
表1实施例1-11及对比例1-4的高碳钢线材的各组分含量
实施例1
本实施的高碳钢线材，其成分组成如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用KR法脱硫，加入脱硫剂CaO脱除熔融的铁水的硫，至硫含量小于0.005%。
2）电炉冶炼：将金属原料加入电炉，冶炼开始时使用小电压电流起弧，约1min待电流稳定后逐渐提高电压电流，进行穿井，冶炼过程采用流渣冶炼，加强换渣，造泡沫渣，避免增氮；控制终点C含量为0.2%、P含量小于110ppm，出钢，控制出钢温度为1590℃，氩气搅拌压力为1MPa，出钢至1/3时添加高碳钢专用合成渣与含Cr、Si、Mn合金材料的总量的70%；出钢避免下渣，如有下渣现象，需进行倒渣操作。
其中，所述金属原料包括废钢18吨、铁水82吨；
3）精炼：依次加入剩余的含Cr、Si合金材料、含Al的合金材料、含Mo的合金材料、含Nb的合金材料、含Ti的合金材料及含V的合金材料，LF精炼，控制精炼渣二元碱度为2.8，（FeO）+（MnO）≤1.0%，精炼至钢液中各成分含量达到表1中的选定数值；精炼结束前15min，喂入SiCa线及B线，喂丝后氩气软搅拌15min，加入保温剂；
所述保温剂为碳化稻壳。
4）连铸：控制过热度等于30℃，保持2.50m/min的恒拉速，一冷采用水冷，控制比水量为4.2L/kg，二冷区采用气雾冷却，控制比水量为1.9L/kg，连铸为横截面140mm×140mm×16m的方坯，得连铸坯；
5）轧制：保持空煤比小于0.7加热，在1000℃下对步骤4）中得到的连铸坯先进行粗轧，再在温度950℃下精轧，吐丝温度为830℃。
6）冷却：采用斯太尔摩控制冷却，奥氏体相变前保持9K/s的冷却速度，线材运行速度为0.8m/s，风机风速为30m/s；奥氏体相变后期采用1K/s的冷却速度，线材运行速度为0.8m/s，风机风速为10m/s，降温至510℃。
实施例2
本实施的高碳钢线材，其成分组成如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用KR法脱硫，加入脱硫剂CaO脱除熔融的铁水的硫，至硫含量小于0.005%。
2）电炉冶炼：将金属原料加入电炉，冶炼开始时使用小电压电流起弧，约1min待电流稳定后逐渐提高电压电流，进行穿井，冶炼过程采用流渣冶炼，加强换渣，造泡沫渣，避免增氮；控制终点C含量为0.7%、P含量小于110ppm，出钢，控制出钢温度为1610℃，氩气搅拌压力为0.1MPa，出钢至1/3时添加高碳钢专用合成渣与含Cr、Si、Mn合金材料的总量的70%；出钢避免下渣，如有下渣现象，需进行倒渣操作。
其中，所述金属原料包括废钢30吨、铁水70吨；
3）精炼：依次加入剩余的含Cr、Si合金材料、含Al的合金材料、含Mo的合金材料、含Nb的合金材料、含Ti的合金材料及含V的合金材料，LF精炼，控制精炼渣二元碱度为3.0，（FeO）+（MnO）≤1.0%，精炼至钢液中各成分含量达到表1中的选定数值；精炼结束前15min，喂入SiCa线及B线，喂丝后氩气软搅拌15min，加入保温剂；
所述保温剂为碳化稻壳。
4）连铸：控制过热度等于27℃，保持2.60m/min的恒拉速，一冷采用水冷，控制比水量为4.5L/kg，二冷区采用气雾冷却，控制比水量为1.8L/kg，连铸为横截面140mm×140mm×16m的方坯，得连铸坯；
5）轧制：保持空煤比小于0.7加热，在1100℃下对步骤4）中得到的连铸坯先进行粗轧，再在温度900℃下精轧，吐丝温度为860℃。
6）冷却：采用斯太尔摩控制冷却，奥氏体相变前保持11K/s的冷却速度，线材运行速度为0.8m/s，风机风速为30m/s；奥氏体相变后期采用2K/s的冷却速度，线材运行速度为0.7m/s，风机风速为10m/s，降温至550℃。
实施例3
本实施的高碳钢线材，其成分组成如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用KR法脱硫，加入脱硫剂CaO脱除熔融的铁水的硫，至硫含量小于0.005%。
2）电炉冶炼：将金属原料加入电炉，冶炼开始时使用小电压电流起弧，约1min待电流稳定后逐渐提高电压电流，进行穿井，冶炼过程采用流渣冶炼，加强换渣，造泡沫渣，避免增氮；控制终点C含量为0.5%、P含量小于110ppm，出钢，控制出钢温度为1600℃，氩气搅拌压力为0.6MPa，出钢至1/3时添加高碳钢专用合成渣与含Cr、Si、Mn合金材料的总量的70%；出钢避免下渣，如有下渣现象，需进行倒渣操作。
其中，所述金属原料包括废钢15吨、铁水85吨；
3）精炼：依次加入剩余的含Cr、Si合金材料、含Al的合金材料、含Mo的合金材料、含Nb的合金材料、含Ti的合金材料及含V的合金材料，LF精炼，控制精炼渣二元碱度为2.9，（FeO）+（MnO）≤1.0%，精炼至钢液中各成分含量达到表1中的选定数值；精炼结束前15min，喂入SiCa线及B线，喂丝后氩气软搅拌18min，加入保温剂；
所述保温剂为碳化稻壳。
4）连铸：控制过热度等于27℃，保持2.60m/min的恒拉速，一冷采用水冷，控制比水量为4.1L/kg，二冷区采用气雾冷却，控制比水量为2.0L/kg，连铸为横截面140mm×140mm×16m的方坯，得连铸坯；
5）轧制：保持空煤比小于0.7加热，在1050℃下对步骤4）中得到的连铸坯先进行粗轧，再在温度930℃下精轧，吐丝温度为840℃。
6）冷却：采用斯太尔摩控制冷却，奥氏体相变前保持8K/s的冷却速度，线材运行速度为1.3m/s，风机风速为40m/s；奥氏体相变后期采用2K/s的冷却速度，线材运行速度为0.6m/s，风机风速为5m/s，降温至550℃。
实施例4
本实施的高碳钢线材，其成分组成如表1所示，其制备方法包括以下步骤：
1）铁水预脱硫：采用KR法脱硫，加入脱硫剂CaO脱除熔融的铁水的硫，至硫含量小于0.005%；
2）电炉冶炼：将金属原料熔融，冶炼至C含量为0.2%，P含量小于110ppm，在1600℃下，出钢；
3）精炼：加入含Cr、Si、Mn、Al、Ti、V、B合金材料，精炼40min，精炼渣碱度为控制为2.8-3.0；
4）连铸：控制过热度等于30℃，保持2.50m/min的恒拉速，得连铸坯；
5）轧制：保持空煤比等于0.5加热，在温度900℃下对步骤3）中得到的连铸坯进行轧制，吐丝温度为860℃；
6）冷却：采用斯太尔摩控制冷却，奥氏体相变前保持11K/s的冷却速度，奥氏体相变后期采用2K/s的冷却速度，终冷温度为540℃。
实施例5-11
实施例5-11的高碳钢线材，其成分组成如表1所示，其制备方法与实施例1相同。
实施例12
本实施例的预应力钢绞线，其制备方法如下：
1）取实施例1中的所述高碳钢线材进行酸洗磷化。
2）将所述高碳钢线材依次通过8个模具进行冷拔，得钢丝；
所述拉拔次序依次为Ф13.0mm→Ф11.4mm→Ф10.0mm→Ф7.98mm→Ф7.27mm→Ф6.55mm→Ф5.48mm→Ф5.36mm→Ф5.02mm。
3）将上述拉拔得到的钢丝进行合股并进行稳定化处理，稳定化处理温度为380±10℃，即得预应力钢绞线。
实施例13
本实施例的预应力钢丝，其制备方法如下：
1）取实施例2中的所述高碳钢线材进行酸洗磷化。
2）将所述高碳钢线材依次通过8个模具进行冷拔，得钢丝；
所述拉拔次序依次为Ф13.0mm→Ф11.4mm→Ф10.0mm→Ф7.98mm→Ф7.27mm→Ф6.55mm→Ф5.48mm→Ф5.36mm→Ф5.02mm。
3）将上述拉拔得到的钢丝进行合股并进行稳定化处理，稳定化处理温度为380±10℃，即得预应力钢丝。
实施例14
本实施例的桥梁缆索镀锌钢丝，其制备方法如下：
1）取实施例2中的所述高碳钢线材进行酸洗磷化。
2）将所述高碳钢线材依次通过9个模具进行冷拔，得钢丝；
所述拉拔次序依次为Ф13.0mm→Ф11.5mm→Ф10.2mm→Ф9.28mm→Ф8.73mm→Ф8.45mm→Ф8.15mm→Ф7.9mm→Ф7.4mm→Ф6.9mm。
3）将上述拉拔得到的钢丝依次进行碱洗、酸洗、水洗、干燥、助镀，然后在450℃进行热镀锌处理。将热镀锌后的钢丝在380℃进行稳定化处理，即得桥梁缆索用镀锌钢丝。
实施例15
本实施例的预应力钢绞线，采用实施例11中制备得到的高碳钢线材进行制备，其制备方法与实施例12中的方法相同。
对比例1-4
对比例1-4的高碳钢线材，其成分组成如表1所示，其制备方法与实施例1相同。
对比例5-8
对比例5-8的预应力钢绞线，分别采用对比例1-4中制备得到的高碳钢线材进行制备，其制备方法与实施例12中的方法相同。
效果实验例
为说明本发明的技术效果，对实施例1-15及对比例1-8中制备得到的产品进行以下实验。
1、对实施例1-11及对比例1-4中制备得到的高碳钢线材进行实验：
（1）实验方法：
1.1力学性能的测定：按照国标GB/T228.1-2010进行，测量所述高碳钢线材的抗拉强度、断后收缩率及断后伸长率。
1.2索氏体化率的测定：采用YB/T169-2000中的图像仪法进行测量。
（2）实验结果：
表2实施例1-11及对比例1-4的高碳钢线材的各指标测试结果
对比例1与2中，分别为未加入V与未加入Si，对比例3与4中Si的添加量分别为低于1.25与高于1.50。实施例1-11与对比例1-4中的高碳钢线材相比，具有优越的力学性能，抗拉强度平均为1568MPa，具有较高的力学强度，断后收缩率平均为33%，断后伸长率平均为9%，具有较良好的塑性，尤其是实施例11，抗拉强度可达1575MPa，断后收缩率为36%，断后伸长率为10%，具有最为理想的力学性能。与此相比，对比例1-4中，对比例1、2的抗拉强度较低，对比例3，抗拉强度仅能达到1500MPa，对比例4高碳钢线材脱碳严重，且面缩率不能满足使用要求。可见，并不是Si的含量越高，越能促进V析出，提升力学性能的。Si在1.25–1.50%的范围内，V的析出促进作用最为理想。
2、对实施例12-15及对比例5-8中制备得到的预应力钢绞线、预应力钢丝及桥梁缆索镀锌钢丝进行实验：
（1）实验方法：
按照国标GB/T228.1-2010中的方法对待测钢丝、钢绞线的抗拉强度与最大力总伸长率进行测定。
（2）实验结果：
表3实施例12-15与对比例5-8的各指标测试实验结果
| 抗拉强度（MPa） | 最大力总伸长率（%） | |
| 实施例12 | 2382 | 4.29 --> |
| 实施例13 | 2405 | 4.5 |
| 实施例14 | 2015 | 5.4 |
| 实施例15 | 2420 | 4.8 |
| 对比例5 | 2011 | 4.5 |
| 对比例6 | 2200 | 4.2 |
| 对比例7 | 2270 | 3.5 |
| 对比例8 | 2320 | 3.1 |
实施例12、13、15与对比例5-8中的预应力钢绞线相比，强度达到了2300MPa级预应力钢绞线的强度要求，且满足最大总伸长率大于3.5%的指标。对比例5-7的强度未达到2300MPa，而对比例8的最大力总伸长率未达到要求。此外，实施例14中的桥梁缆索镀锌钢丝强度达到了2015MPa，最大力总伸长率达到5.4%，达到了7mm桥梁缆索镀锌钢丝的力学性能要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种高碳钢线材，其特征在于，按重量百分比计算，包括以下成分：
C0.88-0.94%；
Si1.25-1.50%；
Mn0.45-0.55%；
Cr0.25-0.45%；
V0.16-0.20%；
Ti0.02-0.08%；
余量为Fe；
其制备方法包括以下步骤：
1）冶炼：将金属原料熔融，冶炼至C含量为0.2-0.7%，P含量小于110ppm，在1590-1610℃下，出钢；
所述金属原料中，熔融后的铁水占所述金属原料的总重量的百分比为70-85%；
2）精炼：加入含Cr、Si、Mn、Ti或V中的一种或多种的合金材料，精炼大于或等于40min，保持精炼渣碱度为2.8-3.0；
3）连铸：控制过热度小于或等于30℃，保持2.50-2.60m/min的恒拉速，得连铸坯；连铸分为一冷及二冷；所述一冷为水冷，控制比水量为4.1-4.5L/kg；所述二冷为气雾冷却，控制比水量为1.8-2.0L/kg；
4）轧制：保持空煤比小于或等于0.7加热，在温度900℃-1100℃下对步骤3）中得到的连铸坯进行轧制，吐丝温度为830-860℃；
5）冷却：采用斯太尔摩控制冷却，奥氏体相变前保持8-11K/s的冷却速度，奥氏体相变后期采用1-2K/s的冷却速度，终冷温度大于500℃。
2.根据权利要求1所述的高碳钢线材，其特征在于，还含有：
Mo0.01-0.15%；
Al0.001-0.10%；
B0.0005-0.0015%；
Nb0.01-0.03%中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的高碳钢线材，其特征在于，按重量百分比计算，包括以下成分：
C：0.92%；Si：1.35%；Mn：0.50%；Cr：0.26%；V：0.18%；Ti：0.07%；余量为Fe。
4.一种权利要求1-3任一所述的高碳钢线材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）冶炼：将金属原料熔融，冶炼至C含量为0.2-0.7%，P含量小于110ppm，在1590-1610℃下，出钢；
所述金属原料中，熔融后的铁水占所述金属原料的总重量的百分比为70-85%；
2）精炼：加入含Cr、Si、Mn、Al、Ti、V、B、Mo或Nb中的一种或多种的合金材料，精炼大于或等于40min；
3）连铸：控制过热度小于或等于30℃，保持2.50-2.60m/min的恒拉速，得连铸坯；
4）轧制：保持空煤比小于或等于0.7加热，在温度900℃-1100℃下对步骤3）中得到的连铸坯进行轧制，吐丝温度为830-860℃；
5）冷却：采用斯太尔摩控制冷却，奥氏体相变前保持8-11K/s的冷却速度，奥氏体相变后期采用1-2K/s的冷却速度，终冷温度大于500℃。
5.根据权利要求4所述的高碳钢线材的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述金属原料为废钢与铁水的混合物。
6.根据权利要求4或5所述的高碳钢线材的制备方法，其特征在于：在步骤1）冶炼前，先对熔融的铁水进行预脱硫处理，脱硫至铁水中硫含量小于0.005%。
7.根据权利要求6所述的高碳钢线材的制备方法，其特征在于，步骤2）具体为：依次加入含Cr、Si、Mn、Al、Mo、Nb、Ti、V的合金材料，精炼，保持精炼渣碱度为2.8-3.0，精炼结束前15min，加入含B的合金材料，惰性气体软搅拌大于或者等于15min。
8.根据权利要求4或5或7所述的高碳钢线材的制备方法，其特征在于，步骤3）中连铸分为一冷及二冷；所述一冷为水冷，控制比水量为4.1-4.5L/kg；所述二冷为气雾冷却，控制比水量为1.8-2.0L/kg。
9.根据权利要求4或5或7所述的高碳钢线材的制备方法，其特征在于，步骤4）中所述轧制包括粗轧与精轧，在1000℃-1100℃下对步骤3）中得到的连铸坯先进行粗轧，再在温度900-950℃下精轧。
10.权利要求1-3中任一所述的高碳钢线材在制备2300MPa级预应力钢丝、2300MPa级预应力钢绞线及1960MPa级桥梁缆索镀锌钢丝中的应用。
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