CN104388826A

CN104388826A - 一种减轻过共析盘条心部网状渗碳体的方法

Info

Publication number: CN104388826A
Application number: CN201410535674.1A
Authority: CN
Inventors: 周德; 孔祥涛; 程四华; 王立峰; 王全礼; 朱殷翔; 李三凯; 王东; 孙齐松; 丁宁
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2014-10-12
Filing date: 2014-10-12
Publication date: 2015-03-04

Abstract

一种减轻过共析盘条心部网状渗碳体的方法，属于炼钢精炼工艺技术领域。高碳钢拉拔用SWRH87B在实际生产时，经常金相检测发现大规格盘条的心部存在网状渗碳体组织。本发明针对SWRH87B化学成分控制范围之内，添加0.01-0.03％的Nb。工艺包括转炉冶炼→钢包脱氧及合金化→LF钢包精炼→轧钢工艺，工艺中控制的合理的技术参数。解决了高碳钢特别是含有一定Cr、Mn等强渗透性合金元素的高碳钢心部网状渗碳体问题。

Description

一种减轻过共析盘条心部网状渗碳体的方法

技术领域

本发明属于炼钢精炼工艺技术领域，特别是提供了一种减轻过共析盘条心部网状渗碳体的方法。

背景技术

C元素是钢材中最经济实惠的强化元素，在制丝用盘条中，根据不同强度等级，最普通适宜深加工的中高碳盘条位45#、50#、60#、65#、70#，另外有少量的80#，45#-70#属于亚共析钢，正常组织为铁素体+索氏体，铁素体和索氏体可塑性较高，较适宜深加工。对于过共析钢(C含量超过0.77％)，正常组织为索氏体+渗碳体，相对于铁素体和索氏体，渗碳体是一种“硬而脆”的相，深加工能力较差。目前国内外生产热轧盘条都采用连铸方坯的工艺路线，在连铸过程中由于C元素的选分结晶，铸坯中难免都存在C的偏析，在随后轧制前的加热过程中，由于C的扩散很缓慢，导致盘条中也存在偏析现象，当心部C达到一定程度时，通过穿水与风冷后的盘条心部便会出现网状渗碳体。对于不用深加工的盘条如T10或轴承钢等过共析钢，后续经过一道退火工艺便可，而对于后续不用退火直接深拉拔的过共析钢(如钢绞线用盘条，用户在使用时不需热处理，直接从Ф12.5-13mm经过8-9道次连续冷拉拔到Ф5.05)，如心部存在网状渗碳体，由于渗碳体的变形能力低于索氏体，在拉拔到一定程度时，网状渗碳体便会逐渐发生断裂现象，形成裂纹源，最终发生断裂现象。

由于此种情况，目前国内外在设计高碳深拉盘条时，通常C元素控制在0.85以下，为了提高抗拉强度，不得不添加V、Cr合金的高成本强化方式。例如目前国内外生产1860MPa钢绞线使用的原始材料为SWRH82B，其设计的成分如表1所示。

表1 1860MPa钢绞线的成分控制范围区间

牌号	C，％	Si，％	Mn，％	P≤，％	S≤，％	Cr，％
							SWRH82B	0.79-0.84	0.15-0.35	0.60-0.90	0.030	0.015	0.10-0.30

而生产2000MPa钢绞线使用的原始盘条是在82B成分的既基础上添加适量的V进行强化，其设计的成分如表2所示。

表2 2000MPa钢绞线的成分控制范围区间

牌号	C，％	Si，％	Mn，％	P≤，％	S≤，％	Cr，％	V，％
								SWRH82B	0.79-0.84	0.15-0.35	0.60-0.90	0.030	0.015	0.10-0.30	0.06-0.09

由于不能解决提C造成心部网状Fe₃C问题，不得不采用合金强化的高成本生产方式。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种减轻过共析盘条心部网状渗碳体的方法，解决了为生产高强度深拉拔盘条不能使用C强化而必须使用Cr、V合金强化的方式的难题。

高碳钢拉拔用SWRH87B在实际生产时，经常金相检测发现大规格盘条的心部存在网状渗碳体组织。盘条心部C、Mn、Cr等合金元素偏析，推迟了珠光体组织的转变进程，大部分珠光体相变结束后，冷速过高导致偏析带发生共析转变的时间不足，是心部生成网状渗碳体体组织的原因(在连铸过程中由于C元素的选分结晶，铸坯中难免都存在C的偏析，在随后轧制前的加热过程中，由于C的扩散很缓慢，导致盘条中也存在偏析现象)。

本发明针对SWRH87B化学成分控制范围之内，添加0.01-0.03％的Nb，具体成分控制范围如表3所示：

表3 首钢SWRH87B成分控制范围,均为重量百分数

牌号	C，％	Si，％	Mn，％	P≤，％	S≤，％	Cr，％	V，％	Nb，％
									SWRH87B	0.85-0.90	0.15-0.35	0.60-0.90	0.030	0.015	0.20-0.40	0.06-0.09	0.01-0.03

本发明的工艺包括：转炉冶炼→钢包脱氧及合金化→LF钢包精炼→轧钢工艺，工艺中控制的技术参数如下：

(1)转炉采用双渣操作，终点碳按0.20～0.40％控制，出钢温度1590～1630℃，挡渣出钢，控制渣厚0～70mm。采用低氮增碳剂(C固≥96％；灰份≤1.0％；N≤0.025％),加入量5kg/t钢，)；用Si-Ca-Ba脱氧，加入量2.5kg/t钢。

(2)Cr、V、Nb微合金化，Cr：0.20％～0.41％，V：0.06％～0.08％，Nb：0.01～0.03％。每炉加600～800kg合成渣,造白渣精炼，控制氧活度不大于10ppm、渣中FeO≤1％。喂入Ca-Si线250m/炉，进行夹杂物变形处理，软吹时间按10-15min控制，使钢中夹杂充分上浮。

(3)160*160mm²小方坯连铸，结晶器采用250A、8Hz的电磁搅拌，1.6m/min的恒拉速全保护浇铸，中间包钢水过热度≤30℃，优化的0.70L/Kg比水量二次冷却制度浇注。

(4)开轧温度控制在1050～1100℃，以利于缩孔的焊合。精轧温度控制在1000±20℃，以更有利于Nb的析出，充分发挥微量Nb在过共析钢中的作用。

本发明通过在过共析钢中加入一定量的Nb后，可显著减少珠光体中渗碳体片的展弦比(长宽比)，同时使共析点发生右移，在C适当提高后，形成网状渗透体的比例并没有提高。

长期以来由于Nb在高碳钢中的溶度积较少，况且在钢中加Nb后，铸坯的边部容易出现裂纹，所以在高碳钢种Nb的运用较少。首钢通过中试研究及工业试验，采用在过共析钢中添加适量Nb减轻了过共析盘条心部网状渗碳体。对于过共析钢如SWRH87B来说，正常组织为珠光体+Fe₃C，如图1所示由于渗碳体的含量较少，所以主要是细长的珠光体片层。

但在连在连铸过程中由于C元素的选分结晶，铸坯中难免都存在C的偏析，在随后轧制前的加热过程中，由于C的扩散很缓慢，导致盘条中也存在偏析现象，当心部C达到一定程度时，通过穿水与风冷后的盘条心部便会出现网状渗碳体，其形貌如图2所示。

由于在过共析钢中加入Nb后，可显著减少珠光体中渗碳体片的展弦比(长宽比)，同时使共析点发生右移。首钢通过中试及工业试验后，发现在过共析钢中添加适量的Nb后，部分珠光体片层发生了熔断，其形貌如图3、图4所示。

珠光体片层的熔断，变相的使得晶界增加，由于Fe₃C的析出通常是在晶界析出，这样Fe₃C连成网状的比例将大幅降低。

—采用相变后保温导致V，Nb的析出强化技术，提高盘条下线后的抗拉强度。

附图说明

图1为87B正常组织图。

图2为心部网状Fe3C形貌图。

图3为扫描电镜照片图。

图4为透射电镜照片图。

具体实施方式

本发明可在钢铁联合企业实施，下面是首钢第二炼钢厂—首钢精品线材厂生产SWRH87B钢的实例。工艺路线为：铁水脱硫扒渣→二炼钢200t转炉冶炼→挡渣出钢→钢包脱氧合金化→LF钢包精炼→喂Si-Ca线→钢包底吹氩软吹→160mm²方坯铸机→铸坯表面质量检查→加热→高速线材轧机轧制Ф13mm盘条→控制冷却→成品包装。

表4 转炉冶炼主要工艺参数

表5 精炼主要工艺数据

表6 连铸工艺参数

表7 轧制工艺参数

表8 成品成分及轧材性能

Claims

1.一种减轻过共析盘条心部网状渗碳体的方法，工艺包括：转炉冶炼→钢包脱氧及合金化→LF钢包精炼→轧钢工艺，其特征在于，工艺中控制的技术参数如下：

(1)转炉采用双渣操作，终点碳按0.20～0.40％控制，出钢温度1590～1630℃，挡渣出钢，控制渣厚0～70mm；采用低氮增碳剂；用Si-Ca-Ba脱氧，加入量2.5kg/t钢；

(2)Cr、V、Nb微合金化，Cr：0.20％～0.41％，V：0.06％～0.08％，Nb：0.01～0.03％；每炉加600～800kg合成渣,造白渣精炼，控制氧活度不大于10ppm、渣中FeO≤1％。喂入Ca-Si线250m/炉，进行夹杂物变形处理，软吹时间按10-15min控制，使钢中夹杂上浮；

(3)160*160mm²小方坯连铸，结晶器采用250A、8Hz的电磁搅拌，1.6m/min的恒拉速全保护浇铸，中间包钢水过热度≤30℃，优化的0.70L/Kg比水量二次冷却制度浇注；

(4)开轧温度控制在1050～1100℃，以利于缩孔的焊合；精轧温度控制在1000±20℃，以更有利于Nb的析出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的低氮增碳剂为C固≥96％；灰份≤1.0％；N≤0.025％；加入量5kg/t钢。