CN104674118A - 一种含铬低碳铁丝网用钢及其生产方法 - Google Patents

一种含铬低碳铁丝网用钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含铬低碳铁丝网用钢及其生产方法，该钢的化学成份按重量百分数计为，[C]：0.05～0.10％、[Si]：0.07～0.15％、[Mn]：0.30～0.50％、[Cr]：0.30～0.40％、[P]≤0.035％、[S]≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。转炉过程采用低拉碳操作，出钢[C]≤0.06％，出钢[P]≤0.016％；连铸选用锥度为1.8的结晶器铜管二冷采用中冷配水模式；轧制采用高吐丝温度、缓冷工艺，风机关闭，加盖保温罩。本发明生产的含铬低碳铁丝网用钢，能够保证化学成分、力学性能合格，能避免盘条在拉拔、扭转和焊接时因铸坯缺陷遗传、夹杂物和组织异常等引起的断裂。

Description

一种含铬低碳铁丝网用钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种钢的生产方法，具体来说涉及一种含铬低碳铁丝网用钢及其生产工艺。
背景技术
铁丝网用钢广泛用于工业、农业、建筑、市政、高速公路、铁路、飞机场、住宅小区、港口码头、养殖、畜牧等行业领域的围栏、装饰、防护等设施，要求具有合适的强度、较好的抗冲击力、良好的焊接性、良好的延伸率、良好的耐冷弯性等特点。
目前，国外市场上主要用Φ5.5～12mm的含硼低碳钢热轧盘条经酸洗、磷化、多道拉拔、表面处理等加工后用作生产铁丝网，由于含硼低碳钢热轧盘条易引起表面裂纹，且随着国外铁丝网客户对原材料性能要求的调整，急需含铬低碳钢盘条代替含硼低碳钢盘条用作铁丝网的生产，由于盘条成份中含有0.30％～0.40％的铬，铬可以适当提高钢的抗拉强度和屈服强度，但若生产过程中采用工艺不当，会对伸长率等其他力学性能指标造成不利影响，同时会加大冷弯性能和焊接性能合格的难度。由于用户经多道拉拔后，要求获得合适的力学性能、良好的表面质量、冷弯性和焊接性的最终产品，因而盘条应具有稳定的化学成分、较小的尺寸偏差、洁净的母材、良好的力学性能以及理想的组织。
由此可见，对含铬低碳铁丝网用钢的生产要求较为苛刻，生产过程中须控制以下关键环节：①严格控制成份波动。不同炉次或同炉之间要求成份必须保持均匀，波动幅度小，否则会对盘条的通条性带来不利影响。②保证钢水良好的纯净度，加强对夹杂物和气体含量的控制。较大脆性夹杂和较高的气体含量会造成盘条拉拔、冷弯和焊接过程中断裂，因此，有必要采用合理的炉外精炼工艺和保证适当的软吹时间来促进钢水中夹杂物上浮，同时提高夹杂物塑性变形能力；连铸全程保护浇铸并避免因结晶器卷渣引起的外生夹杂物。③控制铸坯质量，防止出现皮下气泡、裂纹和较严重的中心缩孔。研究表明，铸坯较严重的皮下气泡、裂纹和中心缩孔会造成盘条表面出现折叠或裂纹，进而盘条在拉拔、扭转和焊接过程中容易出现断裂。④合理的控冷控轧工艺，在确保力学性能合格的同时，防止出现异常组织。异常组织如马氏体的存在亦造成盘条在拉拔、扭转过程中断裂。
衡量含铬低碳铁丝网用钢的关键技术指标在于确保力学性能合格的同时，避免盘条在拉拔、扭转和焊接过程中出现断裂，母材在拉拔、扭转和焊接过程中的断裂会一定程度上降低生产效率、增加生产成本和降低实物质量。钢水中夹杂物、气体含量、铸坯质量和轧制工艺的控制是影响盘条拉拔、扭转和焊接过程中断裂的关键因素，也是目前含铬低碳铁丝网用钢的相关试生产厂家所遇到的共同难题。
目前，国内中国专利数据库中涉及铁丝网应用方面的技术方案较多，但尚无涉及含铬低碳铁丝网用钢盘条的内容，甚至连铁丝网用钢盘条的生产方法都寥寥无几。
发明内容
本发明的目的在于针对以上技术难题，提供了一种含铬低碳铁丝网用钢及其生产方法，可有效控制钢水的纯净度，提高铸坯质量，保证化学成分和力学性能合格，最终达到含铬低碳铁丝网用钢盘条在满足力学性能的同时，避免盘条在拉拔、扭转和焊接过程中出现断裂的目的。
为了实现上述目的，本发明所涉及的一种含铬低碳铁丝网用钢，其化学成份按重量百分数计为：[C]：0.05～0.10％、[Si]：0.07～0.15％、[Mn]：0.30～0.50％、[Cr]：0.30～0.40％、[P]≤0.035％、[S]≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，其化学成份按重量百分数计为：[C]：0.06～0.09％、[Si]：0.08～0.15％、[Mn]：0.30～0.40％、[Cr]：0.31～0.40％、[P]≤0.025％、[S]≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明提供了一种含铬低碳铁丝网用钢的生产方法，包括转炉冶炼工序、LF炉精炼工序、连铸工序和轧制工序步骤，具体操作如下：
(1)转炉冶炼过程加入渣料采用低拉碳操作，出钢[C]≤0.06％，出钢[P]≤0.016％，终渣目标碱度3.5～4.0，出钢1/4时随钢流依次顺序加入电石、铝饼、合金、石灰和萤石，出钢过程采用挡渣操作，出钢时间为3～5min；
(2)精炼过程采用电石进行钢渣界面脱氧，采用高碱度还原性渣进行脱硫，全程底吹氩搅拌，出站前喂入纯钙线或硅钙线，出站后进行钢包底软吹氩操作，确保渣面蠕动，钢液不裸露；
(3)连铸全程保护浇注，采用锥度为1.8的结晶器铜管，结晶器采用非正弦振动，并使用结晶器保护渣；
(4)开浇炉次过热度[ΔT]≤45℃，连浇炉次实行低过热度浇铸，过热度20～30℃，拉速1.85±0.05m/min，连铸过程基本实现“恒拉速”浇注，可有效防止因钢水大翻引起的结晶器卷渣，二冷采用中冷配水模式，结晶器采用电磁搅拌连续搅拌模式，搅拌电流210±10A，频率5±0.5Hz；
其中开浇炉次过热度对连铸坯质量影响较大，开浇过热度过低，会造成中包内钢水过热度过低，可能发生浇铸波动、浇铸中断事故、同时不利于夹杂物上浮等；开浇过热度过高，会造成中包内钢水过热度过高，会使耐材的侵蚀加快，可能造成外来夹杂物进入钢液中，同时对铸坯的内部质量带来不利影响等；恰当的电磁搅拌工艺参数，可均匀内部钢液的温度，有利于消除局部过热，有利于坯壳凝固的均匀性，有利于促进夹杂物上浮和被保护渣吸收，可以把高温钢流带到弯月面附近，有利于降低振痕深度和中心疏松，提高铸坯质量等；参数设置过低，起不到应有的效果；参数设置过高会造成结晶器卷渣，并增加生产成本等；
(5)轧钢采用高吐丝温度、缓冷工艺进行轧制，除磷水压不小于14MPa，均热段炉温1050～1130℃，开轧温度970±30℃，吐丝温度930±15℃，入口段辊道速度17～18m/min，风机关闭，加盖保温罩。该开轧温度是为了控制奥氏体晶粒度，若过高，会导致晶粒过度长大；若过低，不利于正常轧制生产；保持较高的吐丝温度，有利于获得均匀的铁素体组织，提高盘条塑性，同时有效防止盘条表面产生马氏体组织，若过高容易导致混晶，若过低不利于铁素体组织的转变，会降低塑性；入口段辊道速度对力学性能有很大，冷却过快，得不到理想的力学性能，并且盘条表面可能产生马氏体组织，冷却过慢，盘条表面生成过多的氧化皮，且影响生产效率。
作为优选，步骤(1)所述的炼钢原料为废钢、生铁和铁水，铁水要求[Si]:0.20％～0.80％、[P]≤0.14％、[S]≤0.030％，温度T≥1280℃，废钢占原料总重的8％～12％，生铁占原料总重的3％～5％，总装入量133～138t/炉；其中炉渣加入量为9～12t/炉，所述渣料为石灰、石灰石、白云石、镁球和矿石，所述渣料中石灰、石灰石、白云石、镁球和矿石质量分数分别为33％、9％、31％、3％、24％，冶炼28～32min，所述的出钢温度为1620～1660℃，出钢采用挡渣操作，下渣量不超过50mm。其中石灰(质量百分数，下同)：CaO≥85％，S≤0.10％，P≤0.01％；石灰石：CaO≥53％，SiO2≤1.5％，MgO≤2％，S≤0.080％，P≤0.01％；白云石：CaO≥44％，SiO2≤5.5％，MgO≥28％；镁球：MgO≥65％，SiO2≤5％；矿石：TFe≥85％，SiO2≤10％，S≤0.15％，P≤0.15％，Cu≤0.15％，Sn≤0.10％。其中石灰石的加入有促进化渣，提高炉渣氧化性的作用，反应生成的CO2，可以起到搅拌熔池的作用，并与Fe、Si、Mn、C等发生反应，强化冶炼过程，同时提高煤气的回收量。
作为优选，步骤(1)中所述的合金为硅锰、硅铁和低碳铬铁，其中加入量电石为0.8～1.0kg/t、铝饼0.8～1.2kg/t、硅锰3.5～4.3kg/t、硅铁0.7～1.0kg/t、低碳铬铁4.5～5.3kg/t和石灰600～800kg/炉，萤石80～150kg/炉，尽可能在转炉炉后加足合金量。
进一步地，步骤(2)中所述电石加入量为0.5～1.0kg/t，所述全程底吹氩搅拌压力0.8～1.0MPa，流量200～300NL/min，精炼时间≥25min，出站前喂入80～200m/炉纯钙线或硅钙线，出站后进行钢包底软吹氩操作，底吹氩气流量50～80NL/min，确保渣面蠕动，钢液不裸露，软吹氩时间≥8分钟；步骤(2)所述的高碱度还原性渣成分及含量(质量分数wt/％)为CaO：56.9～61.2；SiO2：12.7～15.9；Al2O3：15.4～20.3；MgO：3.5～7.1；MnO+FeO：0.8～1.5；R：3.6～4.8。本渣系采用的是低硅高碱度精炼渣，其中：渣中SiO2是非稳定的化合物，渣中的SiO2易使钢水增Si，故渣中的SiO2含量不易过高；采用高碱度高还原性的渣料可以进一步脱除钢水中的硫和氧；渣中的Al2O3与CaO保持一定的比例，渣的流动性好，有利于降低渣的不稳定氧化物，该渣成份均匀、性能稳定，储存时不吸水，成渣速度快、吸热少，可以提高钢水质量。
进一步地，步骤(3)中，所述连铸全程保护浇铸，其中大包长水口氩封保护，中包上水口内装，中包使用碱性覆盖剂和碳化稻壳双层覆盖，所述结晶器保护渣使用日建专用包晶钢保护渣(上海日建大中冶金材料有限公司；牌号为：连铸中空颗粒保护渣)碱度R＝0.95～1.05，熔点1100～1200℃，粘度为14～16Pa.S/1300℃；所述的非正弦振动频率为120±40Hz，偏斜率15％，振幅±3mm，一冷水流量为110±10m3/h；中包水口直径≥Φ30mm，浸入式水口插入深度为80～120mm，水口使用时间6～6.5h进行更换。本发明采用上述保护渣有利于提高铸坯的表面质量，避免产生渣沟、裂纹等铸坯缺陷，同时也能提高铸坯坯壳和结晶器铜管的润滑性，避免拉漏的发生，这是用于此钢种生产时该保护渣所具备的独特效果。若本钢种选用低碳钢常用的西保集团的低碳钢保护渣则易出现渣沟、裂纹等铸坯表面缺陷，表面质量不理想。
进一步地，步骤(4)所述的二冷比水量0.8L/kg，二冷为气雾冷却，足辊段为全水冷却，且确保矫直段温度大于950℃。
本发明的有益效果在于：
通过本发明生产的含铬低碳铁丝网用钢，能够保证化学成分和力学性能合格，且母材在拉拔、扭转和焊接时能避免因铸坯缺陷遗传、夹杂物和组织异常引起的断裂，以下为生产含铬低碳铁丝网用钢的关键控制点：(1)冶炼全程执行标准化操作，严格控制化学成分波动，确保盘条通条性；(2)合理的造渣工艺和适当的软吹时间，促进钢水中夹杂物上浮和提高夹杂物变性能力；(3)合理的连铸工艺，防止结晶器卷渣、铸坯质量异常，出现皮下气泡、裂纹、渣沟和较严重的中心疏松等缺陷；(4)合理的轧制工艺，在确保力学性能合格的同时，防止异常组织如马氏体等出现。
具体实施方式
实施例1(炉号714120621)
(1)转炉加入废钢、生铁和铁水原料，其中，入炉铁水：Si：0.48％、P：0.112％、S：0.024％，温度T＝1310℃，废钢占原料总量的11％；生铁占原料总量的3.5％；总装入量136t/炉；
(2)转炉冶炼过程中，加入渣料10.5t/炉，并实行低枪位吹炼操作，终渣碱度为3.6；出钢终点[C]＝0.05％，终点[P]＝0.014％，出钢温度1645℃，出钢1/4时随钢流依次顺序加入电石120kg/炉、铝饼100kg/炉、硅铁0.8kg/t、硅锰合金3.9kg/t、低碳铬铁5.2kg/t、石灰700kg/炉和萤石120kg/炉，出钢时间为4分钟，出钢过程中采用挡渣操作，下渣量小于50mm；所述渣料为石灰、石灰石、白云石、镁球和矿石，其中石灰、石灰石、白云石、镁球和矿石质量分数分别为33％、9％、31％、3％、24％；
(3)精炼过程采用电石进行钢渣界面脱氧，加入80kg/炉，采用低硅高碱度还原性渣进行脱硫，所述低硅高碱度还原性渣的主要组成(wt/％)为CaO：56.9～61.2；SiO2：12.7～15.9；Al2O3：15.4～20.3；MgO：3.5～7.1；MnO+FeO：0.8～1.5；R：3.6～4.8。
精炼时间35分钟，精炼全程底吹氩搅拌，压力0.9MPa，流量260NL/min，出精炼位前喂纯钙线100m/炉，精炼出站后，进行钢包底软吹氩操作，软吹时间20分钟，流量60NL/min，渣面蠕动，无钢水裸露现象；
(4)连铸全程保护浇注，大包长水口氩封保护，中包上水口内装，使用碱性覆盖剂和碳化稻壳双层覆盖，结晶器使用日建包晶钢保护渣，(碱度R＝0.99，熔点1150℃，粘度14.9(Pa.s/1300℃)，浸入式水口插入深度90mm，水口使用时间6小时更换，选用锥度为1.8的结晶器铜管，结晶器采用非正弦振动，频率110Hz，偏斜率15％，振幅±3mm；
(5)本炉次为开浇炉次，过热度为32℃，拉速1.81m/min，二冷采用中冷配水模式，比水量0.8L/kg，二冷为气雾冷却，足辊段为全水冷却；结晶器采用电磁搅拌，搅拌参数210A/5Hz，连续搅拌模式，且连铸坯矫直段温度大于950℃。
(6)轧制时除磷水压14MPa，均热段炉温：1085℃，开轧温度：982℃，吐丝温度935℃，入口段辊道速度17.5m/min，风机关闭，加盖保温罩。
实施例2(炉号714120622)
连铸炉次过热度为25℃，拉速1.85m/min，轧制均热段炉温：1084℃，开轧温度：981℃，吐丝温度933℃，其余操作与实施例1相同。
实施例3(炉号714120623)
转炉总装入量135t/炉，出钢终点[C]＝0.06％，其余操作与实施例2相同。
实施例4(炉号714120624)
钢包软吹时间15分钟，轧制均热段炉温：1088℃，开轧温度：983℃，吐丝温度937℃，其余操作与实施例2相同。
实施例5(炉号714120625)
转炉冶炼过程中，加入的渣料为10t/炉，其余操作与实施例2相同。
实施例6(炉号714120626)
钢包软吹时间14分钟，连铸过热度为27℃，其余操作与实施例2相同。
实施例7(炉号714120627)
转炉中加入入炉铁水条件：Si：0.46％、P：0.105％、S：0.020％，其余操作与实施例2相同。
实施例8(炉号714120628)
转炉出钢温度为1640℃，其余操作与实施例2相同。
实施例9(炉号714120629)
转炉中加入入炉铁水条件：温度T＝1305℃，其余操作与实施例2相同。
实施例10(炉号714120630)
精炼过程采用电石进行钢渣界面脱氧，加入100kg/炉，其余操作与实施例2相同。
对比例1
将实施例1步骤(2)中随钢流依次顺序加入的电石、铝饼、硅铁、硅锰合金、低碳铬铁、石灰和萤石的添加顺序修改为依次顺序加入铝饼、电石、硅铁、硅锰合金、低碳铬铁、石灰和萤石，其他条件同实施例1。对最终制得的钢材进行养含量的检测，经检测[O]含量为58.7ppm，远高于本发明实施例中制备的钢材的氧含量。
实施例1-10及对比例1所制得的钢的成品化学成分、铸坯低倍质量、非金属夹杂物、气体含量、性能和金相组织分别见表1、表2、表3、表4和表5所示(其中表1～5中各项测试的测试标准如下：成品化学成分：GB/T4336-2002碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法(常规法)；铸坯低倍质量：YB/T 153优质碳素结构钢和合金结构钢连铸方坯低倍组织缺陷评级图；非金属夹杂物：GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法；气体含量：GB/T 11261-2006钢铁氧含量的测定脉冲加热多气熔融红外吸收法、GB/T 20124-2006钢铁氮含量的测定惰性气体熔融热导法；力学性能：GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法；冷弯性能：GB/T232金属材料弯曲试验方法；金相组织：GB/T13298-1991金属显微组织检验方法。)：
表1 成品化学成分(wt/％)
表2 铸坯低倍质量
表3 非金属夹杂物级别
表4 成品气体含量
表5 性能和金相组织

Claims (8)

1.一种含铬低碳铁丝网用钢，其特征在于：该钢的化学成份按重量百分数计为：[C]：0.05～0.10％、[Si]：0.07～0.15％、[Mn]：0.30～0.50％、[Cr]：0.30～0.40％、[P]≤0.035％、[S]≤0.035％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的含铬低碳铁丝网用钢，其特征在于：该钢化学成份按重量百分数计为：[C]：0.06～0.09％、[Si]：0.08～0.15％、[Mn]：0.30～0.40％、[Cr]：0.31～0.40％、[P]≤0.025％、[S]≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的含铬低碳铁丝网用钢的生产方法，按纯净钢工艺进行，依次包括下列工序：转炉冶炼工序、精炼工序、连铸工序和轧制工序，其特征在于：
(1)转炉冶炼过程加入渣料采用低拉碳操作，出钢[C]≤0.06％，出钢[P]≤0.016％，终渣目标碱度3.5～4.0，出钢过程中随钢流依次顺序加入电石、铝饼、合金、石灰和萤石，出钢过程采用挡渣操作，出钢时间为3～5min；
(2)精炼过程采用电石进行钢渣界面脱氧，采用高碱度还原性渣进行脱硫，全程底吹氩搅拌，出站前喂入纯钙线或硅钙线，出站后进行钢包底软吹氩操作，确保渣面蠕动，钢液不裸露；
(3)连铸全程保护浇注，采用锥度为1.8的结晶器铜管，结晶器采用非正弦振动，并使用结晶器保护渣；
(4)开浇炉次过热度[ΔT]≤45℃，连浇炉次实行低过热度浇铸，过热度20～30℃，拉速1.85±0.05m/min，二冷采用中冷配水模式，结晶器采用电磁搅拌连续搅拌模式，搅拌电流210±10A，频率5±0.5Hz；
(5)轧钢采用高吐丝温度、缓冷工艺进行轧制，除磷水压不小于14MPa，均热段炉温1050～1130℃，开轧温度970±30℃，吐丝温度930±15℃，入口段辊道速度17～18m/min，风机关闭，加盖保温罩。
4.如权利要求3所述的含铬低碳铁丝网用钢的生产方法，其特征在于：步骤(1)所述的炼钢原料为废钢、生铁和铁水，铁水要求[Si]:0.20％～0.80％、[P]≤0.14％、[S]≤0.030％，温度T≥1280℃，废钢占原料总重的8％～12％，生铁占原料总重的3％～5％；其中渣料加入量为9～12t/炉，所述渣料为石灰、石灰石、白云石、镁球和矿石，所述的出钢温度为1620～1660℃。
5.如权利要求3所述的含铬低碳铁丝网用钢的生产方法，其特征在于：步骤(1)中所述的合金为硅锰、硅铁和低碳铬铁，其中加入量电石为0.8～1.0kg/t、铝饼0.8～1.2kg/t、硅锰3.5～4.3kg/t、硅铁0.7～1.0kg/t、低碳铬铁4.5～5.3kg/t和石灰600～800kg/炉，萤石80～150kg/炉。
6.如权利要求3所述的含铬低碳铁丝网用钢的生产方法，其特征在于：步骤(2)中所述电石加入量为0.5～1.0kg/t，所述全程底吹氩搅拌压力0.8～1.0MPa，流量200～300NL/min，精炼时间≥25min；步骤(2)所述的高碱度还原性渣成分(wt/％)为CaO：56.9～61.2，SiO2：12.7～15.9，Al2O3：15.4～20.3，MgO：3.5～7.1，MnO+FeO：0.8～1.5，R：3.6～4.8。
7.如权利要求3所述的含铬低碳铁丝网用钢的生产方法，其特征在于：步骤(3)中，所述连铸全程保护浇铸，其中大包长水口氩封保护，中包上水口内装，中包使用碱性覆盖剂和碳化稻壳双层覆盖，所述结晶器保护渣碱度R＝0.95～1.05，熔点1100～1200℃，粘度为14～16Pa.S/1300℃；所述的非正弦振动频率为120±40Hz，偏斜率15％，振幅±3mm，一冷水流量为110±10m3/h。
8.如权利要求3所述的含铬低碳铁丝网用钢的生产方法，其特征在于：步骤(4)所述的二冷比水量0.8L/kg，二冷为气雾冷却，足辊段为全水冷却，且确保矫直段温度大于950℃。
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