CN104294147B - 超高强电缆钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高强电缆钢及其生产方法。该钢的化学成分按照重量百分比计为:C:0.01~0.08,Si:0.001~0.09,Mn:0.05~0.20,P≤0.015,S≤0.010,Als:0.005~0.03,余量为Fe及不可避免的杂质。其生产方法,按通常纯净钢工艺进行,包括:铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、RH炉处理、连铸、方坯加热、高线轧制、斯太尔摩控冷的步骤。实践证明,该钢的抗拉强度高,导电率还可达到大于15%的超高强电缆钢,具有良好的冷拉拔性能,同时,其制备方法操作操作简单,能耗低。

Description

超高强电缆钢及其生产方法
技术领域
本发明属于电器电缆用钢技术领域,具体是指一种超高强电缆钢及其生产方法。
背景技术
超高强电缆钢主要用于大跨度、或不能用辅助加强线的场合,用户对超高强电缆钢的要求是:冷加工后经回火其抗拉强度要大于950Mpa,且其导电率也要在14.5%以上,拉拔性能也要好。这些要求相互之间有一定影响,例如导电率与强度之间就会相互影响,当强度高时,导电率偏低,当导电率高,强度偏低,因此该钢的开发难度较大。
本申请之前,申请号为201310401021.X的发明专利,公开了一种导电用超低碳钢盘条及其生产方法,其成分含量为:C:0.002~0.005%,Si:0.004~0.010%,Mn:0.05~0.15%,P≤0.015%,S≤0.010%,全氧0.0050~0.0080%,全铝≤0.0050%,余量为Fe和不可避免的杂质。该该钢碳和锰元素含量相对较低,导致钢抗拉强度≤300MPa偏低,不能满足超高强电缆钢要求。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有技术的不足,提供一种抗拉强度高,导电率还可达到大于15%的超高强电缆钢,该钢具有良好的冷拉拔性能,同时,其制备方法操作操作简单,能耗低。
为实现上述目的,本发明的超高强电缆钢,其特殊之处在于,该钢的化学成分按照重量百分比计为:
C:0.01~0.08,Si:0.001~0.09,Mn:0.05~0.20,P≤0.015,S≤0.010,Als:0.005~0.03,余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地,该钢的化学成分按重量百分比组成为:C:0.03~0.05,Si:0.005~0.05,Mn:0.10~0.15,P≤0.015,S≤0.010,Als:0.01~0.03,余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明所述的超高强电缆钢的生产方法,按通常纯净钢工艺进行,包括:铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、RH炉处理、连铸、方坯加热、高线轧制、斯太尔摩控冷的步骤,其特殊之处在于:
所述吹氩时,钢包上RH炉之前渣面抛洒铝丸和电石,铝丸用量为0.3~0.7kg/吨钢、电石用量为0.1~0.3kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(TFe)降低到10%以下,氩站软吹0.5~3min;
所述RH炉处理时,RH炉处理时间为15~30min,RH处理过程中吹氩流量为650~750L/min,钢水温度≥1600℃时取样做全分析,炉内真空压力≤100Pa;喂铝丸进行终脱氧,使钢中的铝量为70~114ppm;加铝后真空室内加石灰和萤石进行深脱硫,保证锰硫比大于10,其中石灰用量为1~3kg/吨钢,萤石用量为0.3~0.5kg/吨钢;
所述连铸时,控制中包温度,钢液液相线温度+20~35℃,铸坯拉速为0.5~1.0m/min,
所述方坯加热时,加热段温度为1080~1180℃,均热段温度为1100~1200℃,断面温差≤30℃,在炉时间150±30min;
所述高线轧制时,粗轧开轧温度为1060±30℃,开轧温度要保证钢在粗轧和中轧过程中的温度避开热脆区,并使钢的塑性尽量高,但开轧温度过高,意味着在炉温度也要高,对该钢来说在炉温度高会使钢变形,变形的钢坯往往会导致轧制事故;精轧机入口温度900±15℃;为了控制钢的强度过高,精轧机入口温度与吐丝温度之差不能太大;减定径机入口温度860±10℃。
优选地,所述铁水脱硫时,入厂铁水中各元素重量百分含量为S≤0.025%、Mn≤0.30%、Cu≤0.060%、Si≤0.80%,来料铁水温度≥1250℃;入炉铁水中S重量百分含量≤0.001%,铁水扒渣干净。
进一步地,所述转炉冶炼时,挡渣出钢,渣层厚度≤100mm;终渣碱度R控制在3.0~4.0,终点碳控制≤0.1%,氧控制在0.040~0.070%;出钢目标温度为1650~1680℃。
还进一步地,所述斯太尔摩控冷时,吐丝温度为860±10℃,斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为:Ф5.5~8.5mm规格的钢,入口速度为0.10~0.30m/s,最大速度为0.30~0.50m/s;Ф9~12mm规格的钢,入口速度为0.10~0.30m/s,最大速度为0.35~0.55m/s;Ф12.5~17mm规格的钢,入口速度为0.20~0.30m/s,最大速度为0.40~0.60m/s。
实践证明,本技术生产的盘条具有的良好的冷拉拔性能,高的导电率,产品有很高的强度,适用于超高强度的电缆适用,能替代纯铜。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明超高强电缆钢及其生产方法作进一步详细描述。
实施例1
一种超高强电缆钢,其化学成分按重量百分比为:C:0.05%、Si:0.09%、Mn:0.15%、P:0.020%、S:0.010%、Als:0.03%,余量为Fe及不可避免的杂质。产品直径8.5mm。
该超高强电缆钢的生产方法,按通常纯净钢工艺进行,包括以下步骤:铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、RH炉处理、连铸、方坯加热、高线轧制、斯太尔摩控冷,其中:
所述铁水脱硫时,入厂铁水各元素重量百分含量控制为:S≤0.025%、Mn≤0.30%、Cu≤0.060%、Si≤0.80%,来料铁水温度≥1250℃,入炉铁水中S重量百分含量≤0.001%,铁水扒渣干净;采用自留废钢或低硫废钢,废钢中不得混入含大量Cu、Cr、Ni的废钢,否则全用低硫铁水;
转炉冶炼时,采用挡渣球(塞)挡渣出钢,渣层厚度≤100mm;终渣碱度R控制在3.0~4.0,终点碳控制0.1%,氧控制在0.040~0.070%,出钢目标温度为1670℃,出钢不预脱氧;
吹氩时钢包上RH炉之前渣面抛洒铝丸和电石,用量为铝丸0.6kg/吨钢、电石0.3kg/吨钢,将渣中氧化铁总量降低到10%以下,氩站软吹2.5min;
RH炉处理时,RH炉处理时间25min,在RH炉内进行脱C、终脱氧及成分微调,RH处理过程中吹氩流量为700L/min,钢水温度≥1600℃时取样做全分析,炉内真空压力≤100Pa;喂铝丸进行终脱氧,使钢中的铝量为70~114ppm;然后真空室内加石灰和萤石进行深脱硫,保证锰硫比大于10,其中,石灰用量为2kg/吨钢,萤石用量为0.4kg/吨钢;
连铸时,中包温度控制目标为,钢液液相线温度+30℃,铸坯拉速为0.5m/min,
加热时均热段温度为1200℃,断面温差20℃,在炉时间为120min;
高线轧制时,产品直径8.5mm,粗轧开轧温度为1090℃,精轧机入口温度为915℃,减定径机入口温度为870℃;
斯太尔摩控冷时,吐丝温度为870℃,斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为,入口速度0.30m/s,最大速度0.50m/s,风机及保温盖:最后一台风机全开,其余关闭。第1组和5~8组保温盖打开,其余关闭,使盘条的平均冷速在1.0~1.5℃/s,650℃后集卷冷却到室温。
实施例2
一种超高强电缆用钢,按照钢成分要求,其钢水化学成分为:C:0.01%、Si:0.05%、Mn:0.09%、P:0.018%、S:0.008%、Als:0.01%,余量为Fe及不可避免的杂质。产品直径7.5mm。
该超高强电缆钢的生产方法,基本步骤按照实施例1方法操作,不同之处在于:
转炉冶炼时,出钢目标温度为1670℃,出钢不预脱氧,吹氩时,钢包上RH之前渣面抛洒Al丸0.7kg/吨钢,电石0.2kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(TFe)降低到10%以下,氩站软吹3min;
RH炉处理时,RH炉处理时间30min,在RH炉内进行脱C、终脱氧及成分微调,RH处理过程中吹氩流量为750L/min,钢水温度≥1600℃时取样做全分析,炉内真空压力≤100Pa;喂铝丸进行终脱氧,使钢中的铝量为70~114ppm;然后真空室内加石灰和萤石进行深脱硫,保证锰硫比大于10,其中,石灰用量为1.5kg/吨钢,萤石用量为0.3kg/吨钢;
连铸时,中包温度控制目标为,钢液液相线温度+35℃,铸坯拉速为1.0m/min;方坯加热时,均热段温度为1190℃,断面温差≤30℃,在炉时间为130min;高线轧制时,粗轧开轧温度为1080℃,精轧机入口温度为910℃,减定径机入口温度为865℃;
斯太尔摩控冷时,吐丝温度为865℃,斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为:入口速度0.25m/s,最大速度0.45m/s,风机及保温盖:最后一台风机全开,其余关闭;第1组和5~8组保温盖打开,其余关闭,使盘条的平均冷速在1.0~1.5℃/s,650℃后集卷冷却到室温。
实施例3
一种超高强电缆用钢,按照钢成分要求,其钢水化学成分为:C:0.02%、Si:0.01%、Mn:0.20%、P:0.015%、S:0.010%、Als:0.008%,余量为Fe及不可避免的杂质。
该超高强电缆钢的生产方法,基本步骤与实施例1相同,其不同之处为:
转炉冶炼时,出钢目标温度1650℃;出钢不预脱氧,吹氩时,钢包上RH之前渣面抛洒Al丸0.3kg/吨钢,电石0.2kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(TFe)降低到10%以下,氩站软吹2min。RH炉处理时RH炉处理时间200min,在RH炉内进行脱C、终脱氧及成分微调;连铸时,中包温度控制目标为,钢液液相线温度+20℃,铸坯拉速为0.5~1.0m/min;加热时,均热段温度为1180℃,断面温差≤30℃,在炉时间为140min;高线轧制时,产品直径6.5mm,粗轧开轧温度为1060℃,精轧机入口温度为900℃,减定径机入口温度为860℃;斯太尔摩控冷时,吐丝温度为860℃,斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为:入口速度0.20m/s,最大速度0.40m/s,风机及保温盖,最后一台风机全开,其余关闭;第1组和5~8组保温盖打开,其余关闭,使盘条的平均冷速在1.0~1.5℃/s,650℃后集卷冷却到室温。
实施例4
一种超高强电缆用钢,按照钢成分要求,其钢水化学成分为:C:0.04%、Si:0.005%、Mn:0.13%、P:0.010%、S:0.012%、Als:0.015%,余量为Fe及不可避免的杂质。
该超高强电缆钢的生产方法,基本步骤按照实施例1方法操作,其中不同之处在于:
转炉冶炼时,出钢目标温度1660℃,出钢不预脱氧;吹氩时,钢包上RH之前渣面抛洒Al丸0.4kg/吨钢,电石0.15kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(TFe)降低到10%以下,氩站软吹1.5min;RH炉处理时,RH炉处理时间20min,在RH炉内进行脱C、终脱氧及成分微调;连铸时,中包温度控制目标为,钢液液相线温度+20℃,铸坯拉速为0.8m/min;加热时,均热段温度为1160℃,断面温差≤30℃,在炉时间为130min;高线轧制时,产品直径6.0mm,粗轧开轧温度为1050℃,精轧机入口温度为890℃,减定径机入口温度为855℃;斯太尔摩控冷时,吐丝温度为855℃,斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为:入口速度0.20m/s,最大速度0.35m/s,风机及保温盖:最后一台风机全开,其余关闭;第1组和5~8组保温盖打开,其余关闭,使盘条的平均冷速在1.0~1.5℃/s,650℃后集卷冷却到室温。
实施例5
一种超高强电缆用钢,按照钢成分要求,其钢水化学成分为:C:0.08%、Si:0.001%、Mn:0.05%、P:0.005%、S:0.003%、Als:0.005%,余量为Fe及不可避免的杂质。产品直径5.5mm。
该超高强电缆钢的生产方法,基本步骤同实施例1,其中不同之处在于:
转炉冶炼时,出钢目标温度1665℃,出钢不预脱氧;吹氩时,钢包上RH之前渣面抛洒Al丸0.5kg/吨钢,电石0.1kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(TFe)降低到10%以下,氩站软吹0.5~3min;RH炉处理时,RH炉处理时间30min,在RH炉内进行脱C、终脱氧及成分微调;连铸时,中包温度控制目标为,钢液液相线温度+25℃,铸坯拉速为0.5~1.0m/min,加热时,均热段温度为1150℃,断面温差≤30℃,在炉时间为150min;高线轧制时,粗轧开轧温度为1030℃,精轧机入口温度为885℃,减定径机入口温度为850℃;斯太尔摩控冷时,吐丝温度为850℃,斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为:入口速度0.20m/s,最大速度0.30m/s,风机及保温盖:最后一台风机全开,其余关闭;第1组和5~8组保温盖打开,其余关闭,使盘条的平均冷速在1.0~1.5℃/s,650℃后集卷冷却到室温。
对上述实施例1~5制得的超高强度电缆钢性能进行测试,测试结果见表1所示。
表1
表1结果可以看出,本发明实施例钢的强度都在290MPa以上,经用户拉拔加工硬化后强度可达950MPa以上,经回火后成品强度可在960MPa以上,导电率均大于15%,满足用户的高强要求,而且该钢的冷加工性能好,保证了用户对拉拔性能要求。

Claims (4)

1.一种超高强电缆钢,其特征在于,该钢的化学成分按照重量百分比计为:C:0.03~0.05,Si:0.005~0.05,Mn:0.10~0.15,P≤0.015,S≤0.010,Als:0.01~0.03,余量为Fe及不可避免的杂质,其生产方法,按通常纯净钢生产工艺进行,包括铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、RH炉处理、连铸、方坯加热、高线轧制、斯太尔摩控冷的步骤,其特征在于:
所述吹氩时,钢包上RH炉之前渣面抛洒铝丸和电石,铝丸用量为0.3~0.7kg/吨钢、电石用量为0.1~0.3kg/吨钢,氩站软吹0.5~3min;
所述RH炉处理时,处理时间为15~30min,RH处理过程中吹氩流量为650~750L/min,钢水温度≥1600℃时取样做全分析,炉内真空压力≤100Pa;喂铝丸进行终脱氧,使钢中的铝量为70~114ppm,然后真空室内加石灰和萤石进行深脱硫,保证锰硫比大于10,其中,石灰用量为1~3kg/吨钢,萤石用量为0.3~0.5kg/吨钢;
所述连铸时,控制中包温度,钢液液相线温度+20~35℃,铸坯拉速为0.5~1.0m/min;
所述方坯加热时,加热段温度为1080~1180℃,均热段温度为1100~1200℃,断面温差≤30℃,在炉时间为150±30min;
所述高线轧制时,粗轧开轧温度为1060±30℃,精轧机入口温度为900±15℃;减定径机入口温度为860±10℃。
2.根据权利要求1所述超高强电缆钢,其特征在于:所述铁水脱硫时,入厂铁水各元素重量百分含量控制为:S≤0.025%、Mn≤0.30%、Cu≤0.060%、Si≤0.80%,来料铁水温度≥1250℃,入炉铁水中S重量百分含量≤0.001%。
3.根据权利要求1或2所述超高强电缆钢,其特征在于:所述转炉冶炼时,挡渣出钢,渣层厚度≤100mm;终渣碱度R控制在3.0~4.0,终点碳控制≤0.1%,氧控制在0.040~0.070%;出钢温度为1650~1680℃。
4.根据权利要求1或2所述超高强电缆钢,其特征在于:所述斯太尔摩控冷时,吐丝温度为860±10℃,斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为:Ф5.5~8.5mm规格的钢,入口速度为0.10~0.30m/s,最大速度为0.30~0.50m/s;Ф9~12mm规格的钢,入口速度为0.10~0.30m/s,最大速度为0.35~0.55m/s;Ф12.5~17mm规格的钢,入口速度为0.20~0.30m/s,最大速度为0.40~0.60m/s。
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