CN105734449A

CN105734449A - 一种含硼钛低碳钢及其高速线材的生产方法和用途

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Publication number: CN105734449A
Application number: CN201610108093.9A
Authority: CN
Inventors: 韩广杰; 田新中; 张治广; 崔娟; 郭明仪; 阮士朋; 李宝秀; 戴永刚; 卢立新; 张延京; 黄翠环; 李永超; 李世琳; 王成杰; 李龙
Original assignee: Xingtai Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Xingtai Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2016-07-06

Abstract

本发明公开了一种含硼钛低碳钢及其高速线材的生产方法和用途，所述含硼钛低碳钢包含主要化学成分的质量百分比如下：碳含量≤0.08%、硅含量≤0.10%、锰含量≤0.60%、磷含量≤0.030%、硫含量≤0.035%、铝含量≥0.020%，硼含量0.0040～0.0080%，钛含量≥0.060%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。具体生产方法为含硼钛低碳钢钢坯进行装炉加热操作，进精轧温度为940±10℃，吐丝温度为910±10℃，线材的冷却工艺采用缓冷工艺，本发明含硼钛低碳钢高速线材的抗拉强度降低至360～380MPa，与普通低碳钢的力学性能水平约350MPa比较接近，从而解决了加入硼元素和钛元素后低碳钢冷镦和拉丝使用性能较差的问题，满足线材深加工要求。

Description

一种含硼钛低碳钢及其高速线材的生产方法和用途

技术领域

本发明属于钢铁冶炼和高速线材轧制技术领域，具体涉及一种含硼钛低碳钢及其高速线材的生产方法和用途。

背景技术

低碳钢高速线材是我国线材中的主要品种，其产量占线材总产量的80%以上，通常用作冷镦和拉丝，要求低碳钢线材的变形抗力不能太高。在低碳钢中添加微量合金已成为一种提高高速线材产品竞争力的趋势，微量合金中硼元素和钛元素的关注度较高。随着在钢中硼元素和钛元素含量的变化，钢的晶粒组织、相组成和析出物形态等都受到影响，这些影响与钢中碳含量有很大关系。在低碳钢中加入硼元素和钛元素后，会直接导致钢的抗拉强度和屈服强度增加，当硼元素和钛元素的含量较高时，抗拉强度过高，冲击韧性下降，对冷镦和拉丝工艺造成极大的困难。想要保证低碳钢高速线材的冷镦和拉丝使用性能，提高产品竞争力，就要同时满足高合金元素含量和低抗拉强度，使低碳钢有足够的塑性和较小的变形抗力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供及一种含硼钛低碳钢及其高速线材的生产方法和用途，一种含硼钛低碳钢及其高速线材的生产方法在含碳量不大于0.08%的低碳钢的基础上，添加0.0040-0.0080%的硼元素和不小于0.060%的钛元素，调整工艺参数控制轧制和控制冷却，改变线材冷却过程中的组织转变，得到均匀细小的晶粒组织，使这种含硼钛低碳钢高速线材的力学性能降低至普通低碳钢的力学性能水平，解决加入硼元素和钛元素后低碳钢冷镦和拉丝使用性能较差的问题，规格从5.5mm-16.0mm的含硼钛低碳钢高速线材都能满足线材深加工要求。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种含硼钛低碳钢，所述含硼钛低碳钢包含主要化学成分的质量百分比如下：碳含量≤0.08%、硅含量≤0.10%、锰含量≤0.60%、磷含量≤0.030%、硫含量≤0.035%、铝含量≥0.020%，通过硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量，保证硼含量为0.0040～0.0080%，钛含量≥0.060%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所述含硼钛低碳钢中的硼和钛在炼钢工序中添加，LF炉白渣形成后，加入硼铁和钛铁，根据硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量至合格。

未解决上述技术问题，本发明还提供一种含硼钛低碳钢制备高速线材的生产方法，具体生产方法为含硼钛低碳钢钢坯进行装炉加热操作，进精轧温度为940±10℃，吐丝温度为910±10℃，线材的冷却工艺采用缓冷工艺，所述含硼钛低碳钢坯包含主要化学成分的质量百分比如下：碳含量≤0.08%、硅含量≤0.10%、锰含量≤0.60%、磷含量≤0.030%、硫含量≤0.035%、铝含量≥0.020%，通过硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量，保证硼含量为0.0040～0.0080%，钛含量≥0.060%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明所述钢坯尺寸为160mm×160mm×10700mm或160mm×160mm×10500mm中的任意一种。

本发明所述钢坯尺寸为280mm×325mm×5950mm，需要先进行开坯工序，经过开坯后的钢坯尺寸为160mm×160mm×10500mm，然后进行装炉加热操作。

本发明所述含硼钛低碳钢高速线材的轧制工艺为进精轧温度为940±10℃，吐丝温度为910±10℃。

本发明所述含硼钛低碳钢高速线材的的缓冷工艺为线材经过吐丝工序后，保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.20～0.24m/s，含硼钛低碳钢高速线材经过集卷器后在PF链上自然空冷，不使用鼓风机等措施进行加速冷却，也不采取保温缓冷措施。

本发明使用所述一种含硼钛低碳钢高速线材的生产方法生产的含硼钛低碳钢高速线材的抗拉强度为360～380MPa。

本发明的目的还在于提供一种含硼钛低碳钢用于制备高速线材的用途。

本发明设计思路：本发明在低碳钢（含碳量不大于0.08%）基础上，添加0.0040～0.0080%的硼元素和不小于0.060%的钛元素，通过连铸工序和轧钢工序，生产出一种含硼钛低碳钢高速线材，在现有文献和专利中尚未报道和记载过相似的钢种和线材；按照未加硼钛之前的低碳钢轧制工艺生产出的这种含硼钛低碳钢高速线材的显微组织有大量混晶，晶粒形貌异常，抗拉强度为420～460MPa，通过轧制温度的控制和线材的冷却转变控制，使该含硼钛低碳钢高速线材的抗拉强度大幅降低，满足用户使用要求。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明一种含硼钛低碳钢在成分设计上来看是一种新的钢种，硼元素含量0.0040～0.0080%，钛元素含量不小于0.060%，按照未加硼钛之前的低碳钢轧制工艺生产出的这种含硼钛低碳钢高速线材的显微组织有大量混晶，晶粒形貌异常，抗拉强度为420～460MPa，本发明通过对含硼钛低碳钢性能的研究，设计出的生产工艺通过控制轧制温度和低速运输辊道，改变线材冷却过程中的组织转变，得到均匀细小的晶粒组织，使这种含硼钛低碳钢高速线材的抗拉强度降低至360～380MPa，与普通低碳钢的力学性能水平约350MPa比较接近，从而解决了加入硼元素和钛元素后低碳钢冷镦和拉丝使用性能较差的问题，满足线材深加工要求。

附图说明

图1为实施例1直径5.5mm的含硼钛低碳钢高速线材的显微组织图；

图2为实施例2直径9.0mm的含硼钛低碳钢高速线材的显微组织图；

图3为实施例3直径16.0mm的含硼钛低碳钢高速线材的显微组织图；

图4为实施例4直径12.0mm的含硼钛低碳钢高速线材的显微组织图；

图5为实施例5直径6.5mm的含硼钛低碳钢高速线材的显微组织图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

一种含硼钛低碳钢高速线材的生产方法，所述生产方法的具体工艺如下：

(1)含硼钛低碳钢钢坯的选取

所述含硼钛低碳钢高速线材的生产可使用两种不同尺寸的钢坯，使用第一种小尺寸钢坯160mm×160mm×10700mm时，可以直接进行装炉操作；使用第二种大尺寸钢坯280mm×325mm×5950mm时需要先进行开坯工序，经过开坯后的钢坯尺寸为160mm×160mm×10500mm，开坯后的钢坯再进行装炉操作。

(2)含硼钛低碳钢钢坯的加热制度

含硼钛低碳钢钢坯进行入加热炉中首先预热到1080±10℃，然后加热到1100±10℃保温，钢坯在加热炉内的总时间不超过120min，炉内氧含量不超过7%。

(3)含硼钛低碳钢高速线材的轧制工艺

含硼钛低碳钢高速线材的规格为直径5.5～16.0mm，进精轧温度为940±10℃，吐丝温度为910±10℃。

(4)含硼钛低碳钢调速线材的冷却工艺

含硼钛低碳钢高速线材的冷却工艺采取缓冷工艺，线材经过吐丝工序后，保温罩全部闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.20～0.24m/s，含硼钛低碳钢高速线材经过集卷器后在PF链上自然空冷，不使用鼓风机等措施进行加速冷却，也不采取保温缓冷措施。

实施例1

本实施例含硼钛低碳钢的化学成分如下：最终钢坯成分为碳含量=0.07%、硅含量=0.06%、锰含量=0.32%、磷含量=0.008%、硫含量=0.003%、铝含量=0.030%、硼含量=0.0080%、钛含量=0.060%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。含硼钛低碳钢中的硼和钛在炼钢工序中添加，LF炉白渣形成后，加入硼铁和钛铁，根据硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量。

钢坯尺寸为160mm×160mm×10700mm，用于生产直径5.5mm的含硼钛低碳钢高速线材。

具体生产方法如下：含硼钛低碳钢钢坯进行入加热炉中首先预热到1090℃，然后加热到1110℃保温，钢坯在加热炉内的总时间为120min，炉内氧含量为7%，进精轧温度为950℃，吐丝温度为900℃。

直径5.5mm的含硼钛低碳钢高速线材经过吐丝工序后，保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.20m/s。直径5.5mm的加钛低碳钢高速线材经过集卷器后在PF链上自然空冷，不使用鼓风机等措施进行加速冷却，也不采取保温缓冷措施。

对成品线材进行显微组织检测和力学性能测试，直径5.5mm的加钛低碳钢高速线材的晶粒组织均匀细小（图1），抗拉强度为380MPa，解决了加入硼元素和钛元素后低碳钢冷镦和拉丝使用性能较差的问题，满足线材深加工要求。

实施例2

本实施例含硼钛低碳钢的化学成分如下：最终钢坯成分为碳含量=0.07%、硅含量=0.06%、锰含量=0.35%、磷含量=0.012%、硫含量=0.010%、铝含量=0.032%、硼含量=0.0040%、钛含量=0.070%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。含硼钛低碳钢中的硼和钛在炼钢工序中添加，LF炉白渣形成后，加入硼铁和钛铁，根据硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量。

钢坯尺寸为160mm×160mm×10700mm，用于生产直径9.0mm的含硼钛低碳钢高速线材。

具体生产方法如下：含硼钛低碳钢钢坯进行入加热炉中首先预热到1090℃，然后加热到1110℃保温，钢坯在加热炉内的总时间为120min，炉内氧含量为7%，进精轧温度为950℃，吐丝温度为910℃。

直径9.0mm的含硼钛低碳钢高速线材经过吐丝工序后，保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.22m/s。直径9.0mm的加钛低碳钢高速线材经过集卷器后在PF链上自然空冷，不使用鼓风机等措施进行加速冷却，也不采取保温缓冷措施。

对成品线材进行显微组织检测和力学性能测试，直径9.0mm的加钛低碳钢高速线材的晶粒组织均匀细小（图2），抗拉强度为370MPa，解决了加入硼元素和钛元素后低碳钢冷镦和拉丝使用性能较差的问题，满足线材深加工要求。

实施例3

本实施例含硼钛低碳钢的化学成分如下：最终钢坯成分为碳含量=0.06%、硅含量=0.08%、锰含量=0.40%、磷含量=0.0010%、硫含量=0.005%、铝含量=0.030%、硼含量=0.0040%、钛含量=0.067%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。含硼钛低碳钢中的硼和钛在炼钢工序中添加，LF炉白渣形成后，加入硼铁和钛铁，根据硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量。

钢坯尺寸为280mm×325mm×5950mm，经过开坯后的钢坯尺寸为160mm×160mm×10500mm，开坯后的钢坯进行装炉操作，用于生产直径16.0mm的含硼钛低碳钢高速线材。

具体生产方法如下：含硼钛低碳钢钢坯进行入加热炉中首先预热到1070℃，然后加热到1090℃保温，钢坯在加热炉内的总时间为120min，炉内氧含量为7%，进精轧温度为940℃，吐丝温度为920℃。

直径16.0mm的含硼钛低碳钢高速线材经过吐丝工序后，保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.24m/s。直径16.0mm的加钛低碳钢高速线材经过集卷器后在PF链上自然空冷，不使用鼓风机等措施进行加速冷却，也不采取保温缓冷措施。

对成品线材进行显微组织检测和力学性能测试，直径16.0mm的加钛低碳钢高速线材的晶粒组织均匀细小（图3），抗拉强度为365MPa，解决了加入硼元素和钛元素后低碳钢冷镦和拉丝使用性能较差的问题，满足线材深加工要求。

实施例4

本实施例含硼钛低碳钢的化学成分如下：最终钢坯成分为碳含量=0.08%、硅含量=0.10%、锰含量=0.60%、磷含量=0.0018%、硫含量=0.015%、铝含量=0.035%、硼含量=0.0060%、钛含量=0.075%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。含硼钛低碳钢中的硼和钛在炼钢工序中添加，LF炉白渣形成后，加入硼铁和钛铁，根据硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量。

钢坯尺寸为280mm×325mm×5950mm，经过开坯后的钢坯尺寸为160mm×160mm×10500mm，开坯后的钢坯进行装炉操作，用于生产直径12.0mm的含硼钛低碳钢高速线材。

具体生产方法如下：含硼钛低碳钢钢坯进行入加热炉中首先预热到1080℃，然后加热到1090℃保温，钢坯在加热炉内的总时间为110min，炉内氧含量为6%，进精轧温度为930℃，吐丝温度为920℃。

直径16.0mm的含硼钛低碳钢高速线材经过吐丝工序后，保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.20m/s。直径12.0mm的加钛低碳钢高速线材经过集卷器后在PF链上自然空冷，不使用鼓风机等措施进行加速冷却，也不采取保温缓冷措施。

对成品线材进行显微组织检测和力学性能测试，直径12.0mm的加钛低碳钢高速线材的晶粒组织均匀细小（图4），抗拉强度为367MPa，解决了加入硼元素和钛元素后低碳钢冷镦和拉丝使用性能较差的问题，满足线材深加工要求。

实施例5

本实施例含硼钛低碳钢的化学成分如下：最终钢坯成分为碳含量=0.06%、硅含量=0.09%、锰含量=0.55%、磷含量=0.030%、硫含量=0.035%、铝含量=0.020%、硼含量=0.0070%、钛含量=0.080%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。含硼钛低碳钢中的硼和钛在炼钢工序中添加，LF炉白渣形成后，加入硼铁和钛铁，根据硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量。

钢坯尺寸为280mm×325mm×5950mm，经过开坯后的钢坯尺寸为160mm×160mm×10500mm，开坯后的钢坯进行装炉操作，用于生产直径6.5mm的含硼钛低碳钢高速线材。

直径16.0mm的含硼钛低碳钢高速线材经过吐丝工序后，保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.24m/s。直径6.5mm的加钛低碳钢高速线材经过集卷器后在PF链上自然空冷，不使用鼓风机等措施进行加速冷却，也不采取保温缓冷措施。

对成品线材进行显微组织检测和力学性能测试，直径6.5mm的加钛低碳钢高速线材的晶粒组织均匀细小（图5），抗拉强度为378MPa，解决了加入硼元素和钛元素后低碳钢冷镦和拉丝使用性能较差的问题，满足线材深加工要求。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种含硼钛低碳钢，其特征在于：所述含硼钛低碳钢包含主要化学成分的质量百分比如下：碳含量≤0.08%、硅含量≤0.10%、锰含量≤0.60%、磷含量≤0.030%、硫含量≤0.035%、铝含量≥0.020%，通过硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量，保证硼含量为0.0040～0.0080%，钛含量≥0.060%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种含硼钛低碳钢，其特征在于：所述含硼钛低碳钢中的硼和钛在炼钢工序中添加，LF炉白渣形成后，加入硼铁和钛铁，根据硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量至合格。

3.基于权利要求1所述的一种含硼钛低碳钢制备高速线材的生产方法，其特征在于：具体生产方法为含硼钛低碳钢钢坯进行装炉加热操作，进精轧温度为940±10℃，吐丝温度为910±10℃，线材的冷却工艺采用缓冷工艺，所述含硼钛低碳钢坯包含主要化学成分的质量百分比如下：碳含量≤0.08%、硅含量≤0.10%、锰含量≤0.60%、磷含量≤0.030%、硫含量≤0.035%、铝含量≥0.020%，通过硼铁、钛铁原料品质以及钢水成分调整合金原料的加入量，保证硼含量为0.0040～0.0080%，钛含量≥0.060%,余量为Fe和其他不可避免的杂质。

4.根据权利要求3所述的一种含硼钛低碳钢高速线材的生产方法，其特征在于：所述钢坯尺寸为160mm×160mm×10700mm或160mm×160mm×10500mm中的任意一种。

5.根据权利要求3所述的一种含硼钛低碳钢高速线材的生产方法，其特征在于：所述钢坯尺寸为280mm×325mm×5950mm，需要先进行开坯工序，经过开坯后的钢坯尺寸为160mm×160mm×10500mm，然后进行装炉加热操作。

6.根据权利要求3-5任意一项所述的一种含硼钛低碳钢高速线材的生产方法，其特征在于：所述钢坯装炉加热操作过程中的加热制度如下：进入加热炉中首先预热到1080±10℃，然后加热到1100±10℃保温，钢坯在加热炉内的总时间不超过120min，炉内氧含量不超过7%。

7.根据权利要求3-5任意一项所述的一种含硼钛低碳钢高速线材的生产方法，其特征在于：所述含硼钛低碳钢高速线材的轧制工艺为进精轧温度为940±10℃，吐丝温度为910±10℃。

8.根据权利要求3-5任意一项所述的一种含硼钛低碳钢高速线材的生产方法，其特征在于：所述含硼钛低碳钢高速线材的的缓冷工艺为线材经过吐丝工序后，保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.20～0.24m/s，含硼钛低碳钢高速线材经过集卷器后在PF链上自然空冷，不使用鼓风机等措施进行加速冷却，也不采取保温缓冷措施。

9.根据权利要求3-5任意一项所述的一种含硼钛低碳钢高速线材的生产方法，其特征在于：使用所述一种含硼钛低碳钢高速线材的生产方法生产的含硼钛低碳钢高速线材的抗拉强度为360～380MPa。

10.基于权利要求1所述的一种含硼钛低碳钢用于制备高速线材的用途。