CN105986183A - 一种超高破断力胶带钢丝用钢及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高破断力胶带钢丝用钢及生产方法，由下述重量百分含量元素组成：C 0.89％～0.94％，Mn 0.20％～0.45％，Cr 0.15％-0.25％，Si 0.20％～0.40％，P≤0.010％，S≤0.010％，V 0.0-0.15％，全氧0.0015％-0.0025％，Cu≤0.05％，其余为Fe及不可避免杂质。本发明的优点是：通过在钢中增加Mn、Cr和v元素增加盘条的强度，提高盘条的抗松弛性能。通过控制精炼过程项渣成分，降低微量元素含量，提高钢质洁净度。通过控制钢坯的加热温度，保留适当的碳铬化合物质点，提高盘条制成钢丝的抗松弛性能。

Description

一种超高破断力胶带钢丝用钢及生产方法

技术领域

本发明涉及一种超高破断力胶带钢丝用钢及生产方法，属于精细加工用钢产品类。

背景技术

随着工业生产的发展，对于超高强度输送用胶带的需求不断提高。超高强度输送用胶带钢丝强度由2400MPa，发展到2600-2700MPa。超高强度钢丝对于盘条的化学成分、钢质洁净度等提出了较高要求。

超细钢丝用高碳钢线材及制造方法(专利号为CN200910060815.8)公开了一种超细钢丝用高碳钢线材及制造方法。该线材中的化学成份按重量百分数计为C：0.60～1.2、Si：0.10～0.50、Mn：0.10～0.60、P≤0.020、S≤0.020、Ti≤0.002、Al≤0.005、N≤0.006，余量为Fe及不可避免的夹杂。其制法包括如下步骤：按超纯净钢工艺进行冶炼、铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、采用CaO/SiO2＝0.5～1.6的低碱度钢渣进行钢包吹氩精炼和炉外精炼、浇注成方坯、加热炉对方坯进行750～850℃奥氏体化处理、高速线材控轧控冷处理，轧制温度控制在750～900℃，最终制得线材。采用该线材可有效避免在拉拔工艺中的断丝现象，拉拔单丝至少120万米以上不断丝，可生产出直径小于0.50mm、具有高强度、高韧性的超细钢丝，满足汽车、橡胶工业以及道路、桥梁建设的需要。

上述专利仅介绍了超细钢丝用高碳钢线材化学成分及制造方法，并未对超高强度输送用胶带钢丝进行介绍。特别是，上述专利未考虑超高强度钢丝的时效后的力学性能变化。超高强度输送用胶带在使用过程承受较大应力，如果出现松弛，将会大大降低输送效率。因此，必须尽量减轻超高强度输送用胶带钢丝的时效松弛。为了开发超高强度输送用胶带钢丝必须在化学成分、精炼工艺和轧制工艺方面进行开发，满足用户的使用要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超高破断力胶带钢丝用钢及生产方法，通过钢种成分设计及冶炼和轧制工艺设计，形成一种独特的生产工艺，提高产品质量，满足用户的使用要求。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种超高破断力胶带钢丝用钢，由下述重量百分含量元素组成：C 0.89％～0.94％，Mn0.20％～0.45％，Cr 0.15％-0.25％，Si 0.20％～0.40％，P≤0.010％，S≤0.010％，V 0.0-0.15％，全氧0.0015％-0.0025％，Cu≤0.05％，其余为Fe及不可避免杂质。

一种超高破断力胶带钢丝用钢的生产方法，包括以下步骤：

1)铁水脱硫预处理、转炉冶炼和LF精炼：通过铁水脱硫预处理将铁水中的硫含量控制到0.005％以下，转炉采用双渣法进行冶炼，降低钢液磷含量；转炉冶炼终点要求P≤0.009％，转炉终点钢液温度控制在1580℃-1620℃；LF精练过程温度控制在1530℃-1590℃，时间50-120分钟；

2)连铸：采用断面尺寸(200-400mm)*(300-500mm)的大方坯连铸生产钢坯；在连铸过程中间包钢水过热度不大于35℃；

3)连轧和线材轧制：将连铸坯经过连轧和线材轧制生产出直径5.0-6.0mm的高碳钢盘条；盘条相变前冷却速度控制在15-25℃/s，控制开始相变温度在620-660℃。

其中：碳是钢中的主要强化元素，碳含量越高，盘条和钢丝的抗拉强度越高。但是过高的碳含量导致盘条在拉拔过程的断丝率和出现分层的现象增加。因此，为了生产超高破断力胶带钢丝用盘条，将钢中碳含量控制在0.89％-0.94％。

锰也是一种提高盘条强度的元素，锰元素在凝固过程的偏析较为严重，因此在设计超高破断力胶带钢丝用盘条成分中，适当降低盘条锰含量，因此钢中锰含量控制在0.20％～0.45％。

铬是一种提高盘条强度的元素，该元素也能提高盘条的淬透性，细化高碳钢盘条的组织，减小索氏体片层间距，提高盘条的拉拔性能。过高的铬含量也会使盘条的强度和硬度增加过多，导致盘条在拉拔过程的加工硬化严重，并且磨耗增加，降低盘条拉拔性能。通过微量的铬元素的添加，降低夹杂物的熔点，使之易于上浮排出钢液，降低夹杂物尺寸。因此，钢中铬含量控制在0.15％-0.25％。

硅是超高破断力胶带钢丝用钢冶炼过程的主要脱氧元素。硅含量低将导致钢液脱氧不足；但是，过高的硅含量导致钢中残余氧化物夹杂粗大，对钢的应用性能不利。因此，钢中硅含量控制在0.20％～0.40％。

磷硫都是钢中有害杂质元素，要求盘条P≤0.010％，S≤0.010％，在不造成其他影响的情况下，越低越好。

盘条中的全氧含量是代表盘条洁净度的一个重要指标。较低的盘条全氧含量易于提高盘条的加工性能。但是，过低的盘条氧含量不利于盘条中夹杂物变形性的改善，因此盘条的全氧含量控制在0.0015％-0.0025％。

钒是提高盘条强度，细化晶粒的元素。适量的钒将有利于保证超高破断力胶带钢丝用盘条抗拉强度。过高的V含量既不利于控制盘条成本，也不利于盘条组织控制，因此盘条的钒含量控制在0.0％-0.15％。

盘条中的铜降低其加工性能，导致盘条在拉拔合股过程的断丝，因此其含量Cu≤0.05％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过在钢中增加Mn、Cr和V元素增加盘条的强度，提高盘条的抗松弛性能。通过控制精炼过程顶渣成分，降低微量元素含量，提高钢质洁净度。通过控制钢坯的加热温度，保留适当的碳铬化合物质点，提高盘条制成钢丝的抗松弛性能。通过控制盘条吐丝温度和相变前冷却速度，进一步保留钢中碳铬化合物，并防止质点长大。采用该方法生产的直径5.Smm盘条用于直径1.1mm超高破断力胶带钢丝的生产，单丝抗拉强度达到2600-2700MPa。钢丝生产过程断丝率不大于0.2次/吨，满足了用户的使用要求。

具体实施方式

下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

一种超高破断力胶带钢丝用钢，其特征在于，由下述重量百分含量元素组成：C0.89％～0.94％，Mn 0.20％～0.45％，Cr 0.15％-0.25％，Si 0.20％～0.40％，P≤0.010％，S≤0.010％，V 0.0-0.15％，全氧0.0015％-0.0025％，Cu≤0.05％，其余为Fe及不可避免杂质。

这些成分的范围设定理由如下所述：

碳是钢中的主要强化元素，碳含量越高，盘条和钢丝的抗拉强度越高。但是过高的碳含量导致盘条在拉拔过程的断丝率和出现分层的现象增加。因此，为了生产超高破断力胶带钢丝用盘条，将钢中碳含量控制在0.89％-0.94％。

锰也是一种提高盘条强度的元素，锰元素在凝固过程的偏析较为严重，因此在设计超高破断力胶带钢丝用盘条成分中，适当降低盘条锰含量，因此钢中锰含量控制在0.20％～0.45％。

铬是一种提高盘条强度的元素，该元素也能提高盘条的淬透性，细化高碳钢盘条的组织，减小索氏体片层间距，提高盘条的拉拔性能。过高的铬含量也会使盘条的强度和硬度增加过多，导致盘条在拉拔过程的加工硬化严重，并且磨耗增加，降低盘条拉拔性能。通过微量的铬元素的添加，降低夹杂物的熔点，使之易于上浮排出钢液，降低夹杂物尺寸。因此，钢中铬含量控制在0.15％-0.25％。

硅是超高破断力胶带钢丝用钢冶炼过程的主要脱氧元素。硅含量低将导致钢液脱氧不足；但是，过高的硅含量导致钢中残余氧化物夹杂粗大，对钢的应用性能不利。因此，钢中硅含量控制在0.20％～0.40％。

磷硫都是钢中有害杂质元素，要求盘条[P]≤0.010％，[S]≤0.010％，在不造成其他影响的情况下，越低越好。

盘条中的全氧含量是代表盘条洁净度的一个重要指标。较低的盘条全氧含量易于提高盘条的加工性能。但是，过低的盘条氧含量不利于盘条中夹杂物变形性的改善，因此盘条的全氧含量控制在0.0015％-0.0025％。

钒是提高盘条强度，细化晶粒的元素。适量的钒将有利于保证超高破断力胶带钢丝用盘条抗拉强度。过高的V含量既不利于控制盘条成本，也不利于盘条组织控制，因此盘条的钒含量控制在0.0％-0.15％。

盘条中的铜降低其加工性能，导致盘条在拉拔合股过程的断丝，因此其含量[Cu]≤0.05％。

本发明中涉及的超高破断力胶带钢丝用钢其生产工艺如下：

1)铁水脱硫预处理、转炉冶炼和LF精炼：要求通过铁水脱硫预处理将铁水中的硫含量控制到0.005％以下，最好控制到0.002％以下。转炉采用双渣法进行冶炼，降低钢液磷和镁含量。转炉冶炼终点要求P≤0.009％，转炉终点钢液温度控制在1580℃-1620℃。LF精练过程温度控制在1530℃-1590℃范围内，时间50-120分钟。

2)连铸：采用断面尺寸(200-400mm)*(300-500mm)的大方坯连铸生产钢坯。在连铸过程中间包钢水过热度不大于35℃。

3)连轧和线材轧制：将连铸坯经过连轧和线材轧制生产出直径5.0-6.0mm的高碳钢盘条。盘条相变前冷却速度控制在15-25℃/s，控制开始相变温度在620-660℃防止盘条冷却过快，造成盘条强度过高；同时也保证盘条的索氏体化率控制在85％以上，满足超高破断力胶带钢丝的生产要求。

实施例：

采用该方法生产的直径5.5mm盘条用于直径1.1mm超高破断力胶带钢丝的生产，单丝抗拉强度达到2600-2700MPa。钢丝生产过程断丝率不大于0.2次/吨，满足了用户的使用要求。

本发明通过在钢中增加Mn、Cr和V元素增加盘条的强度，提高盘条的抗松弛性能。通过控制精炼过程顶渣成分，降低微量元素含量，提高钢质洁净度。通过控制钢坯的加热温度，保留适当的碳铬化合物质点，提高盘条制成钢丝的抗松弛性能。通过控制盘条吐丝温度和相变前冷却速度，进一步保留钢中碳铬化合物，并防止质点长大。

Claims (2)

1.一种超高破断力胶带钢丝用钢，其特征在于，由下述重量百分含量元素组成：C0.89％～0.94％，Mn 0.20％～0.45％，Cr 0.15％-0.25％，Si 0.20％～0.40％，P≤0.010％，S≤0.010％，V 0.0-0.15％，全氧0.0015％-0.0025％，Cu≤0.05％，其余为Fe及不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的一种超高破断力胶带钢丝用钢的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)依次经铁水脱硫预处理、转炉冶炼和LF精炼：通过铁水脱硫预处理将铁水中的硫含量控制到0.005％以下，转炉采用双渣法进行冶炼，降低钢液磷含量；转炉冶炼终点要求P≤0.009％，转炉终点钢液温度控制在1580℃-1620℃；LF精练过程温度控制在1530℃-1590℃，时间50-120分钟：

2)连铸：采用断面尺寸(200-400mm)*(300-500mm)的大方坯连铸生产钢坯；在连铸过程中间包钢水过热度不大于35℃；

3)连轧和线材轧制：将连铸坯经过连轧和线材轧制生产出直径5.0-6.0mm的高碳钢盘条：盘条相变前冷却速度控制在15-25℃/s，控制开始相变温度在620-660℃。