CN105177263A

CN105177263A - 1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法

Info

Publication number: CN105177263A
Application number: CN201510586638.2A
Authority: CN
Inventors: 戴永刚; 王郢; 田新中; 李富伟; 李宝秀; 宋云霞; 郭明仪; 李永超; 阮士朋; 李世琳; 郭玉生
Original assignee: Xingtai Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Xingtai Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2015-12-23

Abstract

本发明公开了一种1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法，其包括冶炼、连铸、加热、轧制控制和冷却控制工序，所述连铸工序钢水中成分的质量百分含量为：C？0.02～0.03%，Si≤0.03%，Mn？0.35～0.45%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe和微量杂质；所述轧制吐丝工序：进精轧温度855～885℃，吐丝温度控制在890～920℃。本方法采用现有设备通过调整轧线控轧控冷工艺实现原材料的晶粒细化及相变强化，生产出C≤0.04%、易于拉拔且强度较高、高面缩率、具备良好塑性和韧性的盘条产品，满足用户对于建筑用钢纤维需求。本方法生产的钢纤维用钢盘条，可达到抗拉强度330～370MPa，断面收缩率≥75%的水平。本方法具有低成本、环保、工艺简单，产品性能优良的特点。

Description

1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法

技术领域

本发明属于钢铁生产技术领域，尤其是一种1300MPa级高强度纤维钢的生产方法。

背景技术

钢纤维主要用于制造钢纤维混凝土，加入钢纤维的混凝土其抗压强度、拉伸强度、抗弯强度、冲击强度、冲击韧性等性能均得到极大的提高。钢纤维制品主要出口欧美、韩国，使用盘条规格为Φ5.5mm、Φ6.5mm。

钢纤维用材（钢纤维用钢）需具备高强度、高面缩率的特点。有的钢纤维生产企业采用SAE1006等系列钢种生产该1300MPa级别产品，但随即发现SAE1006等系列钢种出现了断丝率高，用户钢纤维产品断裂载荷达不到1300MPa级别要求。

钢纤维生产企业的拉拔工艺、后续处理工艺具有下述特点：首先，拉拔变形量非常大，使用Φ6.5mm拉拔至Φ0.6mm以下；其次，采用环保低耗的非退火工艺，造成盘条拉拔后期硬化率较高，但还要保证一定的韧性。因此，这就需要高强度、高韧性的钢纤维用钢，以满足后续的拉拔及后处理工艺，得到符合1300MPa级别要求的钢纤维。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高强度、高韧性的1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括冶炼、连铸、加热、轧制、吐丝和冷却等工序控制，所述连铸工序钢水中成分的质量百分含量为：C0.02～0.03%，Si≤0.03%，Mn0.35～0.45%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe和微量杂质；

所述轧制吐丝工序：进精轧温度855～885℃，吐丝温度控制在890～920℃。

本发明所述加热工序：钢坯的加热温度为1090～1120℃，保温时间为80～120min。

本发明所述冷却工序中，辊道速度控制≥0.50m/s，吐丝后盘条在相变前段的冷却速率控制在1.2～2.2℃/s。

本发明所述冶炼工序：高炉铁水经转炉冶炼、LF炉精炼后，进RH炉进行OB操作；OB结束后，钢水进行脱碳、调整成分、脱氧合金化。所述冶炼工序中，加入高碳锰铁2.5～3.0kg/T进行脱氧合金化，钢水环流时间10分钟及以上，控制离站氧含量≤35ppm。

本发明原理为：为避免后续钢纤维拉拔过程中硬化率较高，本发明钢种C≤0.04%，以满足后续加工需要。且钢坯在高速轧机上采用低温轧制，达到细化晶粒的目的，从而提高材料强度的同时增加韧性。其机理：在低的进精轧温度及冷却初始温度下，控制材料在奥氏体未再结晶区精轧，提高形核率，细化晶粒。尤其是在较低加热温度下，降低了原始奥氏体晶粒，避免了混晶。而晶界是裂纹扩展的阻力，当晶粒变小时，晶界面积增加，从而界面前沿塞积的位错数变少，有利于减缓应力集中，同时晶界面上的杂质浓度也变小，沿晶脆性断裂也减少了。因此，本发明采用控轧控冷、低温轧制工艺可有效提高钢种晶粒度，一般可达到6.5级以上，提高了钢种韧性；所得产品的显微组织如图5所示，组织为铁素体。尤其是通过合理地控制辊道速度，使吐丝后的冷却速度稳定，既提高线材抗拉强度，又改善线材通条均匀性，有效地降低了用户拉拔过程中的断丝率。

为了克服转炉-LF炉路线难以生产C≤0.04%钢水的特点，本发明进一步的采用RH炉碳脱氧技术降低钢水碳含量，使钢中C含量可以降低到0.04%以下；通过RH炉钢水环流工艺减少钢中夹杂物，后续脱氧不采用Al脱氧，避免增加Al₂O₃夹杂物；在RH炉后使用合金增碳，避免了使用增碳剂增碳的不稳定性，同时避免了钢水喷溅，粘结顶枪事故，并且可以与钢中一定的溶解氧形成平衡，达到控制钢水氧含量的效果。采用上述工艺，更易得到C≤0.04%的钢坯；钢坯中碳成分控制情况如图1所示，钢坯中夹杂物情况如图2、图3和图4所示。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用现有设备通过调整轧线控轧控冷工艺实现原材料的晶粒细化及相变强化，生产出C≤0.04%、易于拉拔且强度较高、高面缩率、具备良好塑性和韧性的盘条产品，满足用户对于建筑用钢纤维需求。本发明进一步的通过RH炉碳脱氧、钢水环流技术降低钢水碳含量及夹杂物水平，进而提升了产品的强度和韧性。

本发明生产的钢纤维用钢盘条，采用国家标准GB/T2975进行检验，可达到抗拉强度330～370MPa，断面收缩率≥75%的水平；满足了下游企业对高强度、高面缩率低碳钢纤维盘条的需求，降低了企业对外采钢材的依赖性和成本。本发明所得钢纤维用钢采用不退火拉拔工艺，可得到断裂载荷达到1300MPa、断后延伸率＜4%的钢纤维，生产效率可达到80%以上，很好满足了用户钢纤维用钢的生产需求。因此，本发明具有低成本、环保、工艺简单，产品性能优良的特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的钢坯中碳成分正态分布图；

图2是本发明的钢坯中夹杂物情况图（直径在20μm左右）；

图3是本发明的钢坯中夹杂物光谱分析图；

图4是本发明的钢坯中夹杂物光谱分析图；

图5是本发明产品的金相显微组织图。

具体实施方式

本1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法采用下述步骤：

（1）冶炼工序：高炉铁水兑入转炉进行冶炼，转炉出钢钢水中成分的重量百分含量：C0.02～0.05%，P≤0.012%，S≤0.020%；出钢时钢包内加入中碳锰铁5～7kg/T，后期加入石灰2～4kg/T。

LF进站后加入石灰1～3kg/T，并升温至1650～1670℃。将钢水运至RH炉进行OB操作，采用全泵抽真空处理，最低真空度控制140pa及以下；OB结束后，钢水脱碳时间≥8分钟。脱碳结束后调整成分，加入高碳锰铁2.5～3.0kg/T进行脱氧合金化，保证钢水环流时间10分钟及以上，控制离站氧含量≤35ppm。

（2）连铸工序：将钢水吊至连铸机连铸，中包钢水中成分的质量百分含量：C0.02～0.03%，Si≤0.03%，Mn0.35～0.45%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe和微量杂质。

（3）加热工序：在开坯车间，将大方坯开成160mm²方坯；开坯后，方坯进入加热炉加热，加热温度为1090～1120℃，保温时间80～120min。

（4）轧制吐丝工序：出炉钢坯水除磷后，进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧；进精轧温度855～885℃，四架减定径；精轧结束后，吐丝温度控制在890～920℃。

（5）冷却工序：进入斯太尔摩冷却线，辊道速度控制≥0.50m/s，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度，以控制吐丝后盘条在相变前段的冷却速率为1.2～2.2℃/s；冷却后即可得到钢纤维用钢盘条。

实施例1：本1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法采用下述具体工艺。

（1）高炉铁水兑入转炉进行冶炼，转炉出钢钢水中成分的重量百分比：C0.020%，P0.012%，S0.010%；出钢时钢包内加入中碳锰铁6kg/T，后期加入石灰3kg/T。

LF进站后加入石灰2kg/T，并升温至1650℃，将钢水运至RH炉进行OB操作，采用全泵抽真空处理，最低真空度140pa；OB结束后，钢水脱碳时间8分钟。脱碳结束后调整成分，加入高碳锰铁2.5kg/T进行脱氧合金化，钢水环流时间11分钟以上，控制离站氧含量30ppm。

（2）将钢水吊至连铸机连铸，中包钢水中成分的质量百分比：C0.03%，Si0.03%，Mn0.39%，P0.015%，S0.007%，余量为Fe和微量杂质。

（3）在开坯车间，将大方坯开成160mm²方坯；开坯后将160mm²方坯进入加热炉升温1090℃，保温时间110min。

（4）出炉钢坯水除磷后，进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧，进精轧温度855℃，四架减定径，精轧结束后，吐丝温度控制在890℃。

（5）进入斯太尔摩冷却线，辊道速度为0.50m/s，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度，控制吐丝后的盘条在相变前段的冷却速率在1.2℃/s。

经检测，本实施例所得钢纤维用钢盘条的力学性能为：抗拉强度367Mpa，断面收缩率79%。

实施例2：本1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法采用下述具体工艺。

（1）高炉铁水兑入转炉进行冶炼，转炉出钢钢水中成分的重量百分比：C0.05%，P0.008%，S0.020%；出钢时钢包内加入中碳锰铁6kg/T，后期加入石灰3kg/T。

LF进站后加入石灰2kg/T，并升温至1670℃，将钢水运至RH炉进行OB操作，采用全泵抽真空处理，最低真空度120pa；OB结束后，钢水脱碳时间9分钟。脱碳结束后调整成分，加入高碳锰铁3.0kg/T进行脱氧合金化，钢水环流时间10分钟，控制离站氧含量35ppm。

（2）将钢水吊至连铸机连铸，中包钢水中成分的质量百分比：C0.02%，Si0.01%，Mn0.45%，P0.011%，S0.015%，余量为Fe和微量杂质。

（3）在开坯车间，将大方坯开成160mm²方坯；开坯后将160mm²方坯进入加热炉升温1120℃，保温时间100min。

（4）出炉钢坯水除磷后，进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧，进精轧温度885℃，四架减定径，精轧结束后，吐丝温度控制在900℃。

（5）进入斯太尔摩冷却线，辊道速度为0.56m/s，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度，吐丝后的盘条在相变前段的冷却速率控制在1.9℃/s。

经检测，本实施例所得钢纤维用钢盘条的力学性能为：抗拉强度359Mpa，断面收缩率80%。

实施例3：本1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法采用下述具体工艺。

（1）高炉铁水兑入转炉进行冶炼，转炉出钢钢水中成分的重量百分比：C0.03%，P0.009%，S0.014%；出钢时钢包内加入中碳锰铁6kg/T，后期加入石灰3kg/T。

LF进站后加入石灰2kg/T，并升温至1660℃，将钢水运至RH炉进行OB操作，采用全泵抽真空处理，最低真空度115pa；OB结束后，钢水脱碳时间9分钟。脱碳结束后调整成分，加入高碳锰铁2.8kg/T进行脱氧合金化，保证钢水环流时间12分钟以上，控制离站氧含量32ppm。

（2）将钢水吊至连铸机连铸，中包钢水中成分的质量百分比：C0.02%，Si0.02%，Mn0.35%，P0.012%，S0.010%，余量为Fe和微量杂质。

（3）在开坯车间，将大方坯开成160mm²方坯；开坯后将160mm²方坯进入加热炉升温1100℃，保温时间120min。

（4）出炉钢坯水除磷后，进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧，进精轧温度875℃，四架减定径，精轧结束后，吐丝温度控制在920℃。

（5）进入斯太尔摩冷却线，辊道速度为0.55m/s，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度，吐丝后盘条相变前段冷却速率控制在1.7℃/s。

经检测，本实施例所得钢纤维用钢盘条的力学性能为：抗拉强度332Mpa，断面收缩率86%。

实施例4：本1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法采用下述具体工艺。

（1）高炉铁水兑入转炉进行冶炼，转炉出钢钢水中成分的重量百分比：C0.04%，P0.008%，S0.007%；出钢时钢包内加入中碳锰铁7kg/T，后期加入石灰2kg/T。

LF进站后加入石灰3kg/T，并升温至1665℃，将钢水运至RH炉进行OB操作，采用全泵抽真空处理，最低真空度125pa；OB结束后，钢水脱碳时间10分钟。脱碳结束后调整成分，加入高碳锰铁2.8kg/T进行脱氧合金化，钢水环流时间10分钟以上，离站氧含量32ppm。

（2）将钢水吊至连铸机连铸，中包钢水中成分的质量百分比：C0.02%，Si0.01%，Mn0.38%，P≤0.010%，S≤0.009%，余量为Fe和微量杂质。

（3）在开坯车间，将大方坯开成160mm²方坯；开坯后将160mm²方坯进入加热炉升温1110℃，保温时间80min。

（4）出炉钢坯水除磷后，进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧，进精轧温度870℃，四架减定径，精轧结束后，吐丝温度控制在910℃。

（5）进入斯太尔摩冷却线，辊道速度为0.52m/s，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度，吐丝后的盘条相变前段的冷却速率控制在1.5℃/s。

经检测，本实施例所得钢纤维用钢盘条的力学性能为：抗拉强度347Mpa，断面收缩率81%。

实施例5：本1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法采用下述具体工艺。

（1）高炉铁水兑入转炉进行冶炼，转炉出钢钢水中成分的重量百分比：C0.04%，P0.008%，S0.006%；出钢时钢包内加入中碳锰铁5kg/T，后期加入石灰4kg/T。

LF进站后加入石灰1kg/T，并升温至1663℃，将钢水运至RH炉进行OB操作，采用全泵抽真空处理，最低真空度130pa；OB结束后，钢水脱碳时间8分钟。脱碳结束后调整成分，加入高碳锰铁2.8kg/T进行脱氧合金化，钢水环流时间11分钟，离站氧含量31ppm。

（2）将钢水吊至连铸机连铸，中包钢水中成分的质量百分比：C0.02%，Si0.01%，Mn0.39%，P0.013%，S0.009%，余量为Fe和微量杂质。

（3）在开坯车间，将大方坯开成160mm²方坯；开坯后将160mm²方坯进入加热炉升温1110℃，保温时间115min。

（4）出炉钢坯水除磷后，进行6+8道次粗中轧，4道次预精轧，8道次精轧，进精轧温度865℃，四架减定径，精轧结束后，吐丝温度900℃。

（5）进入斯太尔摩冷却线，辊道速度为0.58m/s，调节风冷线保温罩开启数量和风机开度，吐丝后的盘条相变前段的冷却速率控制在2.2℃/s。

经检测，本实施例所得钢纤维用钢盘条的力学性能为：抗拉强度335Mpa，断面收缩率83%。

Claims

1.一种1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法，其包括冶炼、连铸、加热、轧制、吐丝和冷却等工序控制，其特征在于，所述连铸工序中钢水成分的质量百分含量为：C0.02～0.03%，Si≤0.03%，Mn0.35～0.45%，P≤0.015%，S≤0.015%，余量为Fe和微量杂质；

2.根据权利要求1所述的1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法，其特征在于，所述加热工序：钢坯的加热温度为1090～1120℃，保温时间为80～120min。

3.根据权利要求1所述的1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法，其特征在于：所述冷却工序中，辊道速度控制≥0.50m/s，吐丝后盘条在相变前段的冷却速率控制在1.2～2.2℃/s。

4.根据权利要求1、2或3所述的1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法，其特征在于，所述冶炼工序：高炉铁水经转炉冶炼、LF炉精炼后，进RH炉进行OB操作；OB结束后，钢水进行脱碳、调整成分、脱氧合金化。

5.根据权利要求4所述的1300MPa级高强度钢纤维用钢的生产方法，其特征在于：所述冶炼工序中，加入高碳锰铁2.5～3.0kg/T进行脱氧合金化，钢水环流时间10分钟及以上，控制离站氧含量≤35ppm。