CN106086681A - 一种高碳钢丝用盘条及其制备方法 - Google Patents

一种高碳钢丝用盘条及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高碳钢丝用盘条及其制备方法。以重量百分含量表示，所述盘条的化学成分组成为：C 0.68～0.88％，Si 0.15～0.30％，Mn 0.45～0.55％，P≤0.015％，S≤0.02％，Ni≤0.05％，Ti≤0.01％，Al≤0.05％，N≤0.006％，Cr 0.05～0.50％或/和V 0.05～0.25％，余量为Fe。制备方法包括铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸、加热、线材轧制和冷却等工序。本发明通过对70钢盘条微合金化处理制备的盘条，与原70钢相比，抗拉强度提高了90～120MPa，断后延伸率仅降低了5～20％，后续拉拔成钢丝时断丝率为1.8～2.3次/吨。

Description

一种高碳钢丝用盘条及其制备方法
一、技术领域：
本发明属于精细加工用盘条技术领域，具体涉及一种高碳钢丝用盘条及其制备方法。
二、背景技术：
高碳钢盘条是优质碳素结构轧制而成，是线材中用量较大的品种之一，主要用于制作各类钢丝、钢帘线、钢绞线、钢钉和钢丝绳等。随着国内钢帘线市场的竞争加剧，国内厂家对于国内盘条供应商代替进口盘条的需求不断提高。钢帘线的外绕丝部分要求钢丝的直径小，一般加工直径在0.13-0.20mm，并且要求在外绕过程断丝率低，不得大于1次/吨；80级盘条不得大于2次/吨。
目前，高碳70钢(碳含量质量百分数为0.7～0.75％)盘条具有良好的强度、塑性和拉拔性能，是金属制品中常用的原料之一。目前，工业的发展对钢线质量要求更加苛刻，对其力学性能提出了更高的要求，70钢越来越不能满足行业发展的需求。较传统的做法是：70钢盘条满足不了要求时，就用80钢(碳含量质量百分数为0.8～0.85％)盘条；80钢盘条满足不了要求时，就用90钢(碳含量质量百分数为0.9～0.95％)盘条。其结果是：碳含量增加后，产品的强度得到了提高，但同时导致了盘条的塑韧性显著下降、综合力学性能明显劣化和后续深加工性变差等缺陷。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题是：根据现有高碳钢丝用盘条70钢不能满足使用性能要求时，并不采用高碳80钢代替，而是提供一种经过微合金化改进处理的高碳70钢进行解决；即本发明提供一种高性能高碳钢丝用盘条及其制备方法。本发明产品高碳钢丝是经过微合金化处理后的高碳70钢。
为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明提供一种高碳钢丝用盘条，以重量百分含量表示，所述盘条的化学成分组成为：C 0.68～0.88％，Si 0.15～0.30％，Mn 0.45～0.55％，P≤0.015％，S≤0.02％，Ni≤0.05％，Ti≤0.01％，Al≤0.05％，N≤0.006％，Cr 0.05～0.50％或V 0.05～0.25％，余量为Fe。
另外，提供一种高碳钢丝用盘条，以重量百分含量表示，所述盘条的化学成分组成为：C 0.68～0.88％，Si 0.15～0.30％，Mn 0.45～0.55％，P≤0.015％，S≤0.02％，Ni≤0.05％，Ti≤0.01％，Al≤0.05％，N≤0.006％，Cr 0.05～0.50％，V 0.05～0.25％，余量为Fe。
上述高碳钢丝用盘条的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)铁水预处理：通过铁水脱硫预处理将盘条化学成分组成中的硫含量控制在符合上述盘条化学成分组成中所述S≤0.02％的要求；
(2)转炉冶炼：将盘条化学成分中各原料转入转炉中进行冶炼，冶炼成钢液，冶炼过程中转炉终点钢液温度控制为1570～1650℃；经过冶炼控制磷含量符合上述盘条化学成分组成中所述P≤0.015％的要求；
(3)LF精炼：将经过步骤(2)处理的符合上述盘条化学成分组成要求的钢液转入LF精炼炉中进行精炼；
(4)连铸：将步骤(3)精炼后得到的钢液进行连铸，连铸成断面尺寸为150mm×150mm的钢坯，在连铸过程中控制过热度在25℃以内；
(5)加热：将步骤(4)连铸的钢坯进行加热，加热温度为900～1100℃，加热时间为90～150分钟；
(6)线材轧制：将加热后的钢坯轧制成直径为5.0～6.0mm的高碳钢盘条，开轧温度控制为950～1000℃；
(7)冷却：将轧制的盘条进行冷却，盘条相变前冷却速度控制为10～15℃/s，开始相变温度控制为650～670℃，盘条集卷温度控制在250～400℃；冷却后进行包装。
根据上述高碳钢丝用盘条的制备方法，步骤(3)中LF精炼过程温度控制为1540～1590℃，精炼时间为60～100分钟。
本发明的积极有益效果：
1、本发明产品盘条化学成分中掺入合金钒和铬，其中钒微合金化能有效地阻碍钢中奥氏体的长大，从而实现晶粒的细化；钒能提高渗碳体的形核驱动力，渗碳体晶粒在不同位置快速、独立地形核，从而使渗碳体分散分布。铬微合金化能细化珠光体片间距，提高钢的淬透性，从而有效改善钢材的强塑性。
2、根据现有传统的做法：70钢盘条满足不了要求时，就用80钢盘条；与70钢盘条相比，80钢盘条抗拉强度提高了70～100MPa，但断后延伸率降低了15％～30％，后续拉拔成钢丝时断丝率达2.1～2.6次/吨。
而本发明技术方案通过对70钢盘条进行微合金化处理，晶粒尺寸减小，索氏体中的片层间距减小；与原70钢相比，微合金化钢盘条抗拉强度提高了90～120MPa，断后延伸率仅降低了5％～20％，后续拉拔成钢丝时断丝率为1.8～2.3次/吨。
3、与现有80钢替代70钢相比，本发明微合金化70钢替代原70钢时，起微合金化作用的钒或铬的少量添加并不增加生产成本，甚至每吨还会降低10-20元。
4、本发明产品尤其适用于生产加工成橡胶软管增强用钢丝和子午线轮胎钢帘线，而钢丝和钢帘线是橡胶软管和轮胎工业的关键骨架材料。
5、通过本发明技术方案制备的高碳钢丝用盘条，完全能够解决现有70钢盘条满足不了性能要求时、不采用80钢盘条的问题；而是对70钢进行微合金化，以改善、提升盘条的综合力学性能。
四、具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。
实施例1：
本发明高碳钢丝用盘条，其化学成分及质量百分含量为：C为0.71％，Si为0.2％，Mn为0.5％，P≤0.015％，S≤0.02％，Ni≤0.05％，Ti≤0.01％，Al≤0.05％，N≤0.006％，Cr为0.40％，余量为Fe。
实施例2：
本发明高碳钢丝用盘条，其化学成分及质量百分含量为：C为0.71％，Si为0.2％，Mn为0.5％，P≤0.015％，S≤0.02％，Ni≤0.05％，Ti≤0.01％，Al≤0.05％，N≤0.006％，V为0.15％，余量为Fe。
实施例3：
本发明高碳钢丝用盘条，其化学成分及质量百分含量为：C为0.71％，Si为0.2％，Mn为0.5％，P≤0.015％，S≤0.02％，Ni≤0.05％，Ti≤0.01％，Al≤0.05％，N≤0.006％，Cr为0.25％，V为0.1％，余量为Fe，
实施例4：
本发明实施例1所述高碳钢丝用盘条的制备方法，该制备方法详细步骤如下：
(1)铁水预处理：通过铁水脱硫预处理将盘条化学成分组成中的硫含量控制在符合实施例1中所述S≤0.02％的要求；
(2)转炉冶炼：将盘条化学成分中各原料转入转炉中进行冶炼，冶炼成钢液，冶炼过程中转炉终点钢液温度控制为1600℃；经过冶炼控制磷含量符合实施例1中所述P≤0.015％的要求；
(3)LF精炼：将经过步骤(2)处理的符合实施例1所述盘条化学成分组成要求的钢液转入LF精炼炉中进行精炼，LF精炼过程温度控制为1560℃，精炼时间为80分钟；
(4)连铸：将步骤(3)精炼后得到的钢液进行连铸，连铸成断面尺寸为150mm×150mm的钢坯，在连铸过程中控制过热度在25℃以内；
(5)加热：将步骤(4)连铸的钢坯进行加热，加热温度为1000℃，加热时间为120分钟；
(6)线材轧制：将加热后的钢坯轧制成直径为5.0～6.0mm的高碳钢盘条，开轧温度控制为980℃；
(7)冷却：将轧制的盘条进行冷却，盘条相变前冷却速度控制为12℃/s，开始相变温度控制为660℃，盘条集卷温度控制在320℃；冷却后进行包装。
本实施例制备的盘条抗拉强度提高了90～120MPa，断后延伸率仅降低了5～20％，后续拉拔成钢丝时断丝率1.8～2.3次/吨。
实施例5：
本发明实施例2所述高碳钢丝用盘条的制备方法，该制备方法详细步骤如下：
(1)铁水预处理：通过铁水脱硫预处理将盘条化学成分组成中的硫含量控制在符合实施例2中所述S≤0.02％的要求；
(2)转炉冶炼：将盘条化学成分中各原料转入转炉中进行冶炼，冶炼成钢液，冶炼过程中转炉终点钢液温度控制为1570℃；经过冶炼控制磷含量符合实施例2中所述P≤0.015％的要求；
(3)LF精炼：将经过步骤(2)处理的符合实施例2所述盘条化学成分组成要求的钢液转入LF精炼炉中进行精炼，LF精炼过程温度控制为1540℃，精炼时间为100分钟；
(4)连铸：将步骤(3)精炼后得到的钢液进行连铸，连铸成断面尺寸为150mm×150mm的钢坯，在连铸过程中控制过热度在25℃以内；
(5)加热：将步骤(4)连铸的钢坯进行加热，加热温度为900℃，加热时间为150分钟；
(6)线材轧制：将加热后的钢坯轧制成直径为5.0～6.0mm的高碳钢盘条，开轧温度控制为950℃；
(7)冷却：将轧制的盘条进行冷却，盘条相变前冷却速度控制为10℃/s，开始相变温度控制为650℃，盘条集卷温度控制在250℃；冷却后进行包装。
实施例6：
本发明实施例3所述高碳钢丝用盘条的制备方法，该制备方法详细步骤如下：
(1)铁水预处理：通过铁水脱硫预处理将盘条化学成分组成中的硫含量控制在符合实施例3中所述S≤0.02％的要求；
(2)转炉冶炼：将盘条化学成分中各原料转入转炉中进行冶炼，冶炼成钢液，冶炼过程中转炉终点钢液温度控制为1650℃；经过冶炼控制磷含量符合实施例3中所述P≤0.015％的要求；
(3)LF精炼：将经过步骤(2)处理的符合实施例3所述盘条化学成分组成要求的钢液转入LF精炼炉中进行精炼，LF精炼过程温度控制为1590℃，精炼时间为60分钟；
(4)连铸：将步骤(3)精炼后得到的钢液进行连铸，连铸成断面尺寸为150mm×150mm的钢坯，在连铸过程中控制过热度在25℃以内；
(5)加热：将步骤(4)连铸的钢坯进行加热，加热温度为1100℃，加热时间为90分钟；
(6)线材轧制：将加热后的钢坯轧制成直径为5.0～6.0mm的高碳钢盘条，开轧温度控制为1000℃；
(7)冷却：将轧制的盘条进行冷却，盘条相变前冷却速度控制为10℃/s，开始相变温度控制为670℃，盘条集卷温度控制在400℃；冷却后进行包装。
本发明实施例4-6制备的盘条抗拉强度提高了90～120MPa，断后延伸率仅降低了5～20％，后续拉拔成钢丝时断丝率1.8～2.3次/吨。

Claims (4)

1.一种高碳钢丝用盘条，其特征在于，以重量百分含量表示，所述盘条的化学成分组成为：C 0.68～0.88％，Si 0.15～0.30％，Mn 0.45～0.55％，P≤0.015％，S≤0.02％，Ni≤0.05％，Ti≤0.01％，Al≤0.05％，N≤0.006％，Cr 0.05～0.50％或V 0.05～0.25％，余量为Fe。
2.一种高碳钢丝用盘条，其特征在于，以重量百分含量表示，所述盘条的化学成分组成为：C 0.68～0.88％，Si 0.15～0.30％，Mn 0.45～0.55％，P≤0.015％，S≤0.02％，Ni≤0.05％，Ti≤0.01％，Al≤0.05％，N≤0.006％，Cr 0.05～0.50％，V 0.05～0.25％，余量为Fe。
3.一种权利要求1或2所述高碳钢丝用盘条的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)铁水预处理：通过铁水脱硫预处理将盘条化学成分组成中的硫含量控制在符合权利要求1或2中所述S≤0.02％的要求；
(2)转炉冶炼：将盘条化学成分中各原料转入转炉中进行冶炼，冶炼成钢液，冶炼过程中转炉终点钢液温度控制为1570～1650℃；经过冶炼控制磷含量符合权利要求1或2中所述的P≤0.015％的要求；
(3)LF精炼：将经过步骤(2)处理的符合权利要求1或2所述盘条化学成分组成要求的钢液转入LF精炼炉中进行精炼；
(4)连铸：将步骤(3)精炼后得到的钢液进行连铸，连铸成断面尺寸为150mm×150mm的钢坯，在连铸过程中控制过热度在25℃以内；
(5)加热：将步骤(4)连铸的钢坯进行加热，加热温度为900～1100℃，加热时间为90～150分钟；
(6)线材轧制：将加热后的钢坯轧制成直径为5.0～6.0mm的高碳钢盘条，开轧温度控制为950～1000℃；
(7)冷却：将轧制的盘条进行冷却，盘条相变前冷却速度控制为10～15℃/s，开始相变温度控制为650～670℃，盘条集卷温度控制在250～400℃；冷却后进行包装。
4.根据权利要求3所述高碳钢丝用盘条的制备方法，其特征在于：步骤(3)中LF精炼过程温度控制为1540～1590℃，精炼时间为60～100分钟。
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