CN104946972B - 一种二极管引线用钢盘条及其生产工艺 - Google Patents

一种二极管引线用钢盘条及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钢及其生产方法,具体来说涉及一种二极管引线用钢盘条及其生产工艺。钢盘条化学成份按重量百分数计为,[C]0.03%~0.06%、[Si]0.02%~0.05%、[Mn]0.18%~0.28%、[Al]≥0.020%、[P]≤0.015%、[S]≤0.015%、[Cr]/[Ni]/[Cu]≤0.20%、[Ca]≤10ppm,其余为Fe和不可避免的杂质。制备方法包括转炉冶炼工序、RH碳脱氧工序、LF精炼工序、连铸工序和轧制工序步骤。解决了目前二极管引线用钢盘条存在的拉拔性能不良、易产生冷加工开裂、纯净度不高、质量不稳定等技术难题。

Description

一种二极管引线用钢盘条及其生产工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种钢及其生产方法,具体来说涉及一种二极管引线用钢盘条及其生 产工艺。
背景技术
[0002] 二极管引线是二极管中与芯片连接的金属导体。通常,二极管引线的材质为无氧 铜、合金铜或铜包钢线,要求材质具有高纯净度,良好的导电性,良好的加工性能和良好的 塑性指标、合适的强度等特点。
[0003] 由于铜资源相对匮乏,铜的价格长期居高不下,因此,无氧铜和合金铜用于制作二 极管引线会大大增加二极管生产厂家的成本,为了降低二极管企业的生产成本,提高产品 竞争力,二极管引线厂家采用钢丝外围包裹90%以上铜层的复合线材,它利用低压高频信 号的趋肤效应,在高频区沿表面行走,所以只要铜层厚度达到一定范围,某个频率段的信号 就能被确保传递。
[0004] 该产品所用材料,是以延展性极佳、导电性优良的低碳钢为芯材,外层包覆特殊的 无氧铜层,经多道拉拔工序制造而成。其铜钢复合界面呈冶金结构,线径圆整,线表光亮,它 是传统以纯铜线为二极管引线材质的最佳替代品,这一产品的推出,将使二极管生产厂家 的制造成本大幅下降,使制造厂商在产品的市场份额以及产品的价格上更具竞争优势。
[0005] 目前,二极管引线用钢通常采用SWRCH6A盘条来生产。其组分及重量百分比为: [C] :0.04%~0.08%、[Si ]0.05 %~0.09 %、[Μη]彡0.60%、[A1]彡0.020 %、[P]彡 0.020%、[S]彡0.015%,但目前仍存在一些技术难题:① C、Si、Mn含量偏高,盘条强度较高, 用户在加工过程中常出现加工开裂现象;②化学成分波动较大,通条性和拉拔性能不太理 想,其拉拔最小值只有〇.5mm;③盘条的纯净度不高,非金属夹杂物的含量和种类、气体含量 等会造成导电率偏低,只有13%不到;④浇铸不太顺利,若不使用钙处理工艺出现结瘤现 象;若使用钙处理工艺造成夹杂物超标现象发生,造成质量极不稳定,因此,只能用作生产 较低级别的二极管引线。
[0006] 随着二极管生产厂家对质量的追求越来越高,急需寻找更合适的材料用作生产较 高端、高端二极管引线,使用户能拉拔到Φ 〇. 2-Φ 0.4mm,表面镀铜、镀锡等加工后不断丝、 质量稳定,且获得良好的导电性、合适的强度、良好的表面质量和良好的塑性指标的最终产 品。
[0007] 目前,国内中国专利数据库中涉及二极管引线用钢的技术方案微乎其微。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于针对以上技术难题,通过合理设计化学成分、工艺路线和参数 选择,提供了一种二极管引线用钢盘条及其生产工艺,能够确保生产顺畅,可浇性良好,盘 条洁净度高,延展性极佳,导电性优良,强度适中,冷加工性能优良,且质量稳定,完全满足 国内外较高端、高端二极管引线用钢客户的需求。
[0009] 为了实现上述目的,本发明提供了一种二极管引线用钢盘条,其化学成份按重量 百分数计为:[c] :0.03%~0.06%、[Si] :0.02%~0.05%、[Mn] :0.18%~0.28%、[A1]彡 0.020%、[卩]彡0.015%、[5]彡0.015%、[0]/[附]/[01]彡0.20%、[0&]彡1(^口111,其余为卩6 和不可避免的杂质,
[0010] 优选地,其化学成份按重量百分数计为:[C]: 0 · 03 %~0 · 06 %、[ Si ]: 0 · 02 %~ 0.05%、[Mn] :0.23% ~0.27%、[Al] :0.030%~0.050%、[P]彡0· 013%、[S]彡0.010%、 [Cr]/[Ni]/[Cu]<0.05%、[Ca]<5ppm,其余为Fe和不可避免的杂质。
[0011] 本发明还提供了一种上述二极管引线用钢盘条的生产方法,包括转炉冶炼工序、 RH碳脱氧工序、LF精炼工序、连铸工序和乳制工序步骤,具体操作如下:
[0012] ⑴转炉冶炼采用优质铁水,终点[C]控制在0.08%~0.13%,终点[ΡΚ0· 012%, 出钢过程采用滑板挡渣操作,严禁下渣出钢,出钢时间为3~4min,
[0013] 出钢碳较高,大大降低了钢水中的自由氧含量,减轻了后续脱氧压力,大大减少了 脱氧产物的生成,且易于生产操作,
[0014] 作为优选,步骤(1)的炼钢原料为优质铁水,要求[Si ] : 0.30%~0.60 %、[P]彡 0.12%、[3]彡0.020%,温度1'彡1300°(:,出钢温度为1640~1680°(:,出钢采用挡渣操作; [0015] (2)RH采用真空碳脱氧工艺进行预脱氧,真空保持在300Pa以下保持2~3min,确保 RH破真空后[C]<0.05%;破真空后往炉内依次加入脱氧剂铝饼、合金、低硅合成渣和石灰,
[0016] 采用真空碳预脱氧工艺代替铝预脱氧工艺,促使钢水中的氧与碳形成C0而离开体 系,并且由于步骤(1)中采用了转炉提高终点碳出钢,可以大大减少了钢水中的自由氧含 量,且可以使预脱氧进行得更为充分,从而减少了后续加入铝后,铝和氧在钢水中所形成的 Al2〇3夹杂,提高了钢水的纯净度,且易于浇铸,
[0017] 因为铝的脱氧能力较强,加铝的目的是为了深脱氧,提高钢液中的铝含量进行细 化晶粒,确保其导电性能良好,这与真空碳预脱氧不矛盾,预脱氧之后要进行深脱氧,才能 确保脱氧效果,若采用直接铝饼进行预脱氧和深脱氧,会大大增加脱氧产物的含量,
[0018] 加石灰的目的是为了脱硫的,石灰中的钙与钢液中的硫反应生成的产物进入渣 面,
[0019] 作为优选,步骤(2)中的合金为低碳锰铁,其中加入量相对于钢水的量为:铝饼1.5 ~2 · 0kg/吨、低碳猛铁2~2 · 4kg/吨、低娃合成渣500~600kg/炉和石灰700~800kg/炉,加 入完毕后,喂铝线380~420m/炉调铝至0.065%~0.075% ;
[0020] (3) LF精炼炉密封良好,确保炉内还原性气氛,精炼前期加入适量铝粒和电石,进 行钢渣界面脱氧,精炼中后期不加脱氧剂,全程底吹大氩气量搅拌,出站前不喂硅钙线,出 站后软吹氩操作,确保渣面蠕动,钢液不裸露,
[0021] 步骤(3)中所述电石加入量为20~30kg/炉,铝粒加入量为30~50kg/炉;所述全程 底吹大氩气量搅拌压力1.0~1.2MPa,流量300~400NL/min,出站后进行钢包底软吹氩操 作,软吹氩流量70~100NL/min,确保渣面蠕动效果,钢液不裸露,软吹氩时间多30分钟;严 格的底吹氩工艺和确保适当软吹时间,以实现快速脱氧、脱硫,均匀钢水成分,并且有效促 进夹杂物上浮,减少钢中夹杂物含量,达到净化钢水的目的,
[0022]本发明在进精炼前,调铝至0.065%~0.075%,精炼过程注意密封效果,确保还原 性气氛,使用大氩气量搅拌,致使精炼中后期不需要补加铝就可以达到该钢种成份要求,
[0023] 采用精炼中后期不加铝、大氩气量搅拌工艺也有利于促进钢水中夹杂物上浮,达 到最大程度净化钢液的目的,
[0024] 步骤(3)中加入铝粒的目的是为了进一步调节钢水中目标铝含量,由于是在精炼 前期加入的,精炼中后期不补加铝,在大氩气量的搅拌下,可有效促进脱氧产物上浮,
[0025] 加电石的目的是为了进行钢渣界面脱氧,电石中的钙与钢液中的氧、氧化产物生 成复合脱氧产物经氩气搅拌进入渣面;
[0026] (4)软吹后吊包温度:开浇炉次1625~1645°C、连浇炉次1600~1620°C;连铸采用 较高过热度、较低拉速浇注,过热度控制在25~40°C,拉速1.70~1.80m/min,二冷采用中冷 配水模式,
[0027]连铸采用整体式密封镁质干式料中间包,中间包与包盖之间垫放耐火棉并在各接 缝处用涂抹料涂抹密封,结晶器选用包晶钢保护渣,保护渣自动加入,确保加入量均匀, [0028] 步骤(4)中,所述结晶器保护渣使用日建DC19925H包晶钢保护渣,其中碱度为R = 0.95~1.10,熔点1100~1200°(:,粘度为14~16?3.5/1300°(:,!120彡0.20% ;每隔2小时测量 一次液渣层厚度,确保液渣层深度为8~10mm;结晶器一冷水流量为1750 ± 100L/min,确保 一冷水温差7~9°C;中包水口直径彡Φ30ιήπι,水口插入深度为90~100mm,使用5.5~6h进行 更换;
[0029] 采用较高过热度、较低拉速浇注工艺,有利于促进夹杂物上浮,且连铸过程基本实 现"恒拉速"浇注,可有效防止因钢水大翻引起的结晶器卷渣,同时,本发明通过选用合理的 材质(如喂入铝量的控制)以及严格控制换水口时间、严格控制生产节奏等措施来避免"较 高过热度、较低一冷水流量和较低拉速"可能会造成的耐材侵蚀加重,生产节奏不匹配、漏 钢等不利影响,
[0030] 所述的二冷采用中冷配水模式,比水量0.6L/kg,确保矫直段温度大于980°C ;
[0031] (5)乳制采用高吐丝温度、缓冷工艺,均热炉温度1050~1120°C,开乳温度965±20 。(:,吐丝温度925 ± 15 °C,入口段辊道速度11~15m/min,风机关闭,保温罩关闭。
[0032]本发明成分设计理由:
[0033] C是钢中重要的强化元素,通过在钢中形成固溶体组织来提高钢的强度,但含量过 高会造成冷加工过程中出现开裂现象,本发明中优选为〇. 03~0.06 % ;
[0034] Si可以提高钢的强度,但含量过高会使钢的塑性和韧性降低,本发明优选为0.02 ~0.05% ;
[0035] Μη可以起到固溶强化的作用,但锰还可以作为脱氧除硫的元素加入钢中,为了消 除钢中硫的影响,避免产生热脆现象,本发明中优选为〇. 23~0.27% ;
[0036] Α1是脱氧元素,可以细化晶粒,降低钢中氧含量,从而提高导电性能,本发明中优 选为[Al] :0.030%~0.050%;
[0037] P、S为钢中的有害元素,本发明中优选为P<0.013%、S彡0.010%;
[0038] [Cr]/[Ni]/[Cu]均为钢中的残余元素,因此,含量越低越好,本发明中优选为
[Cr]/[Ni]/[Cu]彡 0.05%。
[0039]本发明的有益效果在于:通过合理设计化学成分、工序选择、严格执行标准化操作 和生产工艺中各参数,本发明解决了目前二极管引线用钢盘条存在的拉拔性能不良、易产 生冷加工开裂、纯净度不高、质量不稳定等技术难题,不能满足较高端、高端二极管引线用 钢客户的要求,提供了可浇性良好,盘条洁净度高,延展性极佳,导电性优良,强度适中,冷 加工性能优良,且质量稳定,完全满足二极管引线用钢的产品。
具体实施方式
[0040] 生产工艺简述如下:
[0041 ] 120t转炉冶炼-RH真空碳脱氧-LF钢包精炼-小方坯连铸(160*160mm2)4摩根 乳机乳制。
[0042]实施例1(炉号 615030144)
[0043] (1)转炉冶炼工序
[0044]转炉冶炼采用优质铁水和生铁原料,其中,入炉铁水中组分质量含量要求:Si: 0.45%、卩:0.096%、5:0.016%,入炉铁水温度了 = 1318°(:,
[0045]转炉冶炼过程中实行低枪位吹炼操作,控制出钢终点[C ] 0.11 %,终点[P ]= 0.007%,出钢温度1645°C,出钢过程采用滑板挡渣操作,出钢时间为3.5分钟;
[0046] (2)RH碳脱氧工序
[0047] RH采用真空碳脱氧工艺进行预脱氧,真空保持在300Pa以下保持2.5min,确保RH破 真空后[C]为0.04% ;破真空后往炉内依次加入铝饼为1.7kg/吨、低碳锰铁2.2kg/吨、低硅 合成渣550kg/炉和石灰750kg/炉,加入完毕后,喂铝线400m/炉调铝至0.070% ;
[0048] (3)LF精炼工序
[0049] LF精炼炉钢包加盖,确保LF精炼炉密封良好,炉内为还原性气氛,精炼前期加入铝 粒40kg/炉和电石30kg/炉,进行钢渣界面脱氧,精炼中后期不加脱氧剂,全程底吹大氩气量 搅拌,搅拌压力1. IMPa,流量350NL/min,出站前不喂硅钙线,出站后进行钢包底软吹氩操 作,软吹氩流量80NL/min,确保渣面蠕动,钢液不裸露,软吹时间35分钟;
[0050] (4)连铸工序
[0051] 连铸采用整体式密封镁质干式料中间包,中间包与包盖之间垫放耐火棉并在各接 缝处用涂抹料涂抹密封,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,结晶器保护渣使用日建DC19925H包晶钢保护渣(批号 409070),其中碱度为1?=1.03,熔点1154°(:,粘度为15.1?3.3/1300°(:,!1 20 = 0.17%,保护渣 自动加入,确保加入量均匀;每隔2小时测量一次液渣层厚度,液渣层深度为9mm;
[0052] 本炉为开浇炉次,软吹后吊包温度设置为1635Γ,连铸采用较高过热度、较低拉速 浇注,过热度控制为38°C,拉速1.72m/min,浇铸过程中拉速稳定、结晶器液面平稳,二冷采 用中冷配水模式,比水量〇.6L/kg,连铸坯矫直段温度983~1015Γ;结晶器采用电磁搅拌, 非正弦振动频率为120 ± 40Hz,偏斜率15%,振幅± 3mm,一冷水流量为1800L/min,一冷水温 差7.5~8.7°C;中包水口直径彡Φ30mm,水口插入深度为90~100mm,水口使用5.5小时进行 更换;
[0053] (5)乳制工序
[0054] 乳制采用高吐丝温度、缓冷工艺,均热炉温度1080°C,开乳温度970°C,吐丝温度 930 °C,入口段辊道速度13m/min,风机关闭,保温罩关闭。
[0055]实施例2(炉号 615030145)
[0056] 本炉为连浇炉次,软吹后吊包温度设置为1610°C,过热度为31°C,拉速1.77m/min, 其余操作与实施例1相同。
[0057] 实施例3(炉号 615030146)
[0058] 转炉出钢控制终点[C ]= 0.10 %,本炉为连浇炉次,软吹后吊包温度设置为1611 °C,过热度为32°C,拉速1.75m/min,其余操作与实施例1相同。
[0059] 实施例4(炉号 615030147)
[0060] 入炉铁水中组分质量含量要求:Si:0.48%、P:0.102%、S:0.018%,入炉铁水温度 T = 1321°C,本炉为连浇炉次,软吹后吊包温度设置为1611°C,过热度为32°C,拉速1.75m/ min,其余操作与实施例1相同。
[0061 ]实施例5(炉号 615030148)
[0062]钢包底软吹氩时间31分钟,本炉为连饶炉次,软吹后吊包温度设置为1611°C,过热 度为32°C,拉速1.75m/min,乳制均热段炉温:1075°C,开乳温度:965°C,吐丝温度926°C,其 余操作与实施例1相同。
[0063]实施例1-5所制得的ZTX50的成品化学成分、非金属夹杂物、气体含量、性能、金相 组织和导电率分别见表1、表2、表3和表4所不:
[0064]表1实例1-5所制备的钢的成品化学成分(wt/%)
Figure CN104946972BD00081
[0066]表2 ZTX50非金属夹杂物级别(针对实例1-5所制备的钢所进行的测试)
Figure CN104946972BD00082
[0068] 表3 ZTX50成品气体含量(针对实例1-5制备得到钢进行的测试)
Figure CN104946972BD00083
[0070]表4 ZTX50性能、金相组织和导电率(针对实例1-5制备的钢进行的测试)
[0071]
Figure CN104946972BD00091
[0072] 对比例1
[0073] 将实施例1步骤(1)中"控制出钢终点[C ] 0 . 11 % "修改为"控制出钢终点[C ] 0.06%",其他条件同实施例1。
[0074] 对最终制得的钢材进行夹杂物的检测,经检测B细类夹杂物存在2.0级情况,远超 过本发明实施例中制备的钢材的夹杂物级别,用户在冷加工过程中会出现开裂现象。
[0075] 对比例2
[0076] 将实例1步骤(2)中"喂铝线400m/炉调铝至0.070 %"修改为"喂铝线350m/炉调铝 至0.060%,精炼炉喂铝线调至目标成份",其他条件同实施实例1。
[0077] 连续浇铸过程中,耐材受到严重侵蚀,并且出现漏钢现象。
[0078] 对比例3
[0079]将实例1步骤(3)中"全程底吹大氩气量搅拌,搅拌压力1 · IMPa,流量350NL/min"修 改为"全程底吹氩气量搅拌,搅拌压力〇. 8MPa,流量260NL/min",其他条件同实施实例1。 [0080]连续浇铸过程中出现较为严重的结瘤现象,无法正常生产。
[0081 ] 对比例4
[0082]将实例1步骤(3)中"出站前不喂硅钙线"修改为"出站前喂硅钙线100m",其他条件 同实施实例1。
[0083]对最终制得的钢材进行力学性能检测,经检测DS类夹杂物存在2.5级情况,远超过 本发明实施例中制备的钢材的夹杂物级别,且盘条的导电率仅为12.1%,远小于本发明的 导电率。
[0084] 对比例5
[0085] 将实例1步骤(4)中"一冷水流量为1800L/min,一冷水温差7.5~8.7°C"修改为"一 冷水流量为1920L/min,一冷水温差10°C",其他条件同实施实例1。
[0086] 连铸浇铸过程中出现结瘤现象,对最终制得的钢材进行力学性能检测,经检测B细 类夹杂物存在2.0级情况,远超过本发明实施例中制备的钢材的夹杂物级别。
[0087] 对比例6
[0088]将实例1步骤(4)中"过热度控制为38°C,拉速1.72m/min"修改为"过热度控制为23 °C,拉速1.85m/min",其他条件同实施实例1。
[0089] 连铸浇铸过程中出现结瘤现象,对最终制得的钢材进行力学性能检测,经检测B细 类夹杂物存在2.5级情况,远超过本发明实施例中制备的钢材的夹杂物级别。
[0090] 对比例7
[0091 ]将实例1步骤(5)中"入口段辊道速度13m/min,风机关闭,保温罩关闭"修改为"入 口段辊道速度17m/min,风机开启一台,保温罩关闭,其他条件同实施实例1。
[0092]对最终制得的钢材进行力学性能检测,经检测延伸率为25.5%,远低于本发明实 施例中制备的钢材的延伸率。

Claims (5)

1. 一种二极管引线用钢盘条的制备方法,其特征在于: 所述的钢盘条化学成份按重量百分数计为,[c]0.03 %~0.06 %、[ Si ]0.02 %~ 0.05%、[Mn]0.18%~0.28%、[Al]>0.020%、[P]<0.015%、[S]<0.015%、[Cr]/[Ni]/ [Cu]<0.20%、[Ca]<10ppm,其余为Fe和不可避免的杂质; 所述的制备方法包括转炉冶炼工序、RH碳脱氧工序、LF精炼工序、连铸工序和乳制工序 步骤,具体操作如下, (1) 转炉冶炼工序 转炉冶炼采用优质铁水,终点[C]控制在0.08 %~0.13 %,终点[P] <0.012 %,出钢过 程采用滑板挡渣操作,严禁下渣出钢,出钢时间为3~4min; (2) RH碳脱氧工序 RH采用真空碳脱氧工艺进行预脱氧,真空保持在300Pa以下保持2~3min,确保RH破真 空后[C]<0.05%;破真空后往炉内依次加入脱氧剂铝饼、合金、低硅合成渣和石灰; (3) LF精炼工序 确保LF精炼炉密封良好,炉内为还原性气氛,精炼前期加入铝粒和电石,进行钢渣界面 脱氧,精炼中后期不加脱氧剂,全程底吹大氩气量搅拌,出站前不喂硅钙线,出站后软吹氩 操作,确保渣面蠕动,钢液不裸露; (4) 连铸工序 软吹后吊包温度设置为,开浇炉次1625~1645°C、连浇炉次1600~1620 °C,连铸采用较 高过热度、较低拉速浇注,过热度控制在25~40 °C,拉速1.70~1.80m/min,二冷采用中冷配 水模式, 连铸采用整体式密封镁质干式料中间包,中间包与包盖之间垫放耐火棉并在各接缝处 用涂抹料涂抹密封,结晶器选用包晶钢保护渣,保护渣自动加入,确保加入量均匀; (5) 乳制工序 乳制采用高吐丝温度、缓冷工艺,均热炉温度1050~1120 °C,开乳温度965±20°C,吐丝 温度925 ± 15 °C,入口段辊道速度11~15m/min,风机关闭,保温罩关闭。
2. 如权利要求1所述的二极管引线用钢盘条的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,炼钢 原料为优质铁水,要求[Si]0.30%~0·60%、[Ρ]彡0.12%、[S]彡0.020%,温度1'彡1300°(:, 出钢温度为1640~1680°C。
3. 如权利要求1所述的二极管引线用钢盘条的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述 合金为低碳锰铁,加入量相对于钢水的量为2~2.4kg/吨;错饼、低硅合成渣和石灰的加入 量相对于钢水的量为铝饼1 · 5~2 · 0kg/吨、低硅合成渣500~600kg/炉和石灰700~800kg/ 炉,加入完毕后,喂铝线380~420m/炉调铝至0 · 065%~0 · 075%。
4. 如权利要求1所述的二极管引线用钢盘条的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,电石 加入量为20~30kg/炉,铝粒加入量为30~50kg/炉;全程底吹大氩气量搅拌压力1.0~ 1.2MPa,流量300~400NL/min,出站后进行钢包底软吹氩操作,软吹氩流量70~100NL/min, 确保渣面蠕动效果,钢液不裸露,软吹氩时间多30分钟。
5. 如权利要求1所述的二极管引线用钢盘条的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,结晶 器保护渣使用日建DC19925H包晶钢保护渣,其中碱度为R = 0.95~1.10,熔点1100~1200 °C,粘度为14~16Pa. S/1300 °C,H20彡0.20 % ;每隔2小时测量一次液渣层厚度,确保液渣层 深度为8~10mm;结晶器一冷水流量为1750±100L/min,确保一冷水温差7~9°C;中包水口 直径> Φ30_,水口插入深度为90~100mm,使用5.5~6h进行更换。
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