CN107177791B - 一种超低碳钢纤维用热轧盘条及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低碳钢纤维用热轧盘条及其生产方法，盘条化学成分及质量百分含量为：C≤0.010%，Si≤0.03%，Mn≤0.20%，P≤0.020%，S≤0.020%，Alt≥0.02%，Ti：0.05‑0.12%，其余为铁和不可避免的杂质。生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序。通过在超低碳钢种上添加Ti元素，采用低温轧制，生成均匀的铁素体+珠光体组织，实现强度和塑性有效结合，使Φ7.0mm规格盘条抗拉强度为310‑360MPa，断后伸长率≥50.0%，在不改变下游客户现有设备条件下，允许其采用偏大规格盘条生产1300MPa级别钢纤维，降低采购成本，增加了下游客户的选择性。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种超低碳钢纤维用热轧盘条及其生产方法。
背景技术
钢纤维为增加砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。冷拔非不锈钢纤维钢丝的抗拉强度为380-2500MPa，按照成品的级别不同进行区分。因加工工序包含原始盘条的酸洗、拉拔、热处理、剪切等工序，不同等级的成品对原始盘条的力学性能、拉拔能力和规格均有一定的限制。
专利201510586628.2公开了一种“1300MPa高强度钢纤维用钢生产方法”，其低碳钢的化学成分：C：0.02-0.03%，Si≤0.03%，Mn：0.35-0.45%，P≤0.015%，S≤0.015%，公开了各化学成分的配比关系,该配比关系没有Ti元素，且C：0.02-0.03%与本发明的C≤0.010%不同，Mn：0.35-0.45%与本发明的Mn≤0.20%不同，同时该专利未对原始盘条的断后伸长率进行要求，规格限定在Φ5.5-Φ6.5mm。
受成品钢纤维直径和加工工艺的限制，钢纤维用原始盘条的直径一般不大于Φ6.5mm，同时为了满足钢纤维的强度级别，要求原始盘条具有一定范围的抗拉强度和良好的塑性。目前市场上存在的1300MPa级别钢纤维均采用低碳钢原始盘条进行生产，其C：0.02-0.04%，以保证抗拉强度；且受原始盘条塑性和拉拔过程中加工硬化的限制，原始盘条规格多为Φ5.5或Φ6.5mm。由此下游用户在生产1300MPa级别钢纤维时采用的原始盘条的成分和规格存在限制。因小规格盘条价格偏高，故在不改变下游客户现有设备的条件下，使其可以采用偏大规格的盘条生产钢纤维，成为客户所期待的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超低碳钢纤维用热轧盘条；同时本发明还提供了一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种超低碳钢纤维用热轧盘条，所述热轧盘条化学成分及质量百分含量为：C≤0.010%，Si≤0.03%，Mn≤0.20%，P≤0.020%，S≤0.020%，Alt≥0.02%，Ti：0.05-0.12%，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明所述热轧盘条规格为Φ7.0mm。
本发明所述热轧盘条显微组织为均匀的铁素体+珠光体，抗拉强度为310-360MPa，断后伸长率≥50.0%。
本发明还提供一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法，所述生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序。
本发明所述连铸工序，经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯，钢坯化学成分及质量百分含量为：C≤0.010%，Si≤0.03%，Mn≤0.20%，P≤0.020%，S≤0.020%，Alt≥0.02%，Ti：0.05-0.12%，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明所述开坯和加热工序，铸坯开坯后，热轧坯进行二次加热，开坯和二次加热时加热炉预热温度1030-1050℃，然后加热到1050-1070℃保温。
本发明所述开坯和加热工序，连铸坯在加热炉内的总时间为170-230min，炉内氧含量≤5%；热轧坯在加热炉内的总时间为90-120min，炉内氧含量≤4%。
本发明所述轧制工序，采用低温终轧，进精轧温度为870-890℃。
本发明所述吐丝工序，线材采用带槽夹送辊进行夹送吐丝，吐丝温度为880-900℃。
本发明所述冷却工序，采用缓冷工艺，斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.36-0.45m/s。
本发明方法采用的原理是：在含碳量≤0.010%超低碳钢基础上，加入Ti元素，通过低温轧制技术，减少析出相粒子的溶解与粗化的机率，增加其位于奥氏体晶粒结点处的概率，依靠析出相粒子的钉扎阻力，避免部分晶粒优先摆脱析出相粒子的束缚而迅速长大，防止混晶现象以及异常长大晶粒的形成，同时采用带槽夹送辊，避免夹送辊和盘条接触位置由于挤压造成晶粒异常长大，最终实现超低碳盘条获得均匀的铁素体+珠光体组织。
因盘条碳含量较低，热轧盘条的塑性较好，其断后伸长率较高，可达50.0%以上。通过低温终轧和低温吐丝，提高并稳定超低碳盘条的抗拉强度，使其保持在310-360MPa之间，低于普通低碳钢盘条的370MPa。良好的塑性和较低的抗拉强度，使其Φ7.0mm规格的原始盘条仍可生产Φ0.55mm规格的1300MPa的钢纤维。
本发明在全国环保压力大、钢铁去产能压力大的严峻形势下，提供一种超低碳钢纤维用热轧盘条，实现了采用超低碳线材生产1300MPa级别钢纤维。通过实践证明在不改变下游客户现有设备的条件下，允许其采用Φ7.0mm偏大规格的盘条生产1300MPa级别钢纤维，降低其采购成本，增加了下游用户对原始盘条的选择性，可实现钢铁厂和下游用户的双赢效果。
本发明利用Leica DM2700M光学显微镜（OM）对试验盘条横截面进行显微金相组织观察，利用WDW50微控电子万能试验机对试验盘条进行力学性能测试。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过提出合理的成分设计，在含碳量不大于0.010%超低碳钢基础上，加入Ti元素，通过低温轧制技术，增加钉扎粒子的阻力，防止混晶现象以及异常长大晶粒的形成，实现超低碳钢纤维用热轧盘条组织为均匀铁素体+珠光体的稳定控制。2、本发明方法生产的Φ7.0mm规格的超低碳钢纤维用热轧盘条抗拉强度为310-360MPa，断后伸长率≥50.0%，实现了强度和良好塑性的有效结合。3、本发明生产的Φ7.0mm超低碳钢纤维用热轧盘条，在不改变下游客户现有设备的条件下，允许其采用偏大规格的盘条生产1300MPa级别钢纤维，降低其采购成本。4、本发明实现了Φ7.0mm规格热轧盘条经下游加工处理后生产Φ0.55mm规格的1300MPa的钢纤维的要求，扩展了原始盘条的采用规格，增加了下游客户的选择性。
附图说明
图1为对比例1中超低碳热轧盘条显微结构图；
图2为实施例1中超低碳热轧盘条显微结构图。
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。
实施例1
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条，其化学成分及质量百分含量为：C：0.002%，Si：0.01%，Mn：0.05%，P：0.005%，S：0.010%，Alt：0.03%，Ti：0.10%，其余为铁和不可避免的杂质；规格为Φ7.0mm。
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序，具体工艺步骤如下：
（1）连铸工序：经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯，钢坯化学成分及质量百分含量为：C：0.002%，Si：0.01%，Mn：0.05%，P：0.005%，S：0.010%，Alt：0.03%，Ti：0.10%，其余为铁和不可避免的杂质；
（2）开坯和加热工序：铸坯进行开坯后，热轧坯进行二次加热；开坯和二次加热时加热炉首先预热到1040℃，然后加热到1060℃保温；连铸坯在加热炉内的总时间为170min，炉内氧含量2%；热轧坯在加热炉内的总时间为90min，炉内氧含量3%；
（3）轧制工序，采用低温终轧，进精轧温度为880℃；
（4）吐丝工序：吐丝前线材采用带槽夹送辊夹送，采用低温吐丝，吐丝温度为895℃；
（5）冷却工序：采用缓冷工艺，斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.36m/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度310MPa，断后伸长率52.0%，显微组织为均匀的铁素体+珠光体，见图2，其余实施例附图略。
实施例2
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条，其化学成分及质量百分含量为：C：0.010%，Si：0.03%，Mn：0.20%，P：0.020%，S：0.020%，Alt：0.02%，Ti：0.12%，其余为铁和不可避免的杂质；规格为Φ7.0mm。
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序，具体工艺步骤如下：
（1）连铸工序：经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯，钢坯化学成分及质量百分含量为：C：0.010%，Si：0.03%，Mn：0.20%，P：0.020%，S：0.020%，Alt：0.02%，Ti：0.12%，其余为铁和不可避免的杂质；
（2）开坯和加热工序：铸坯进行开坯后，热轧坯进行二次加热；开坯和二次加热时加热炉首先预热到1050℃，然后加热到1070℃保温；连铸坯在加热炉内的总时间为230min，炉内氧含量5%；热轧坯在加热炉内的总时间为120min，炉内氧含量4%；
（3）轧制工序，采用低温终轧，进精轧温度为890℃；
（4）吐丝工序：吐丝前线材采用带槽夹送辊夹送，采用低温吐丝，吐丝温度为900℃；
（5）冷却工序：采用缓冷工艺，斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.45m/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度360MPa，断后伸长率50.5%，显微组织为均匀的铁素体+珠光体。
实施例3
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条，其化学成分及质量百分含量为：C：0.008%，Si：0.02%，Mn：0.15%，P：0.015%，S：0.015%，Alt：0.04%，Ti：0.05%，其余为铁和不可避免的杂质；规格为Φ7.0mm。
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序，具体工艺步骤如下：
（1）连铸工序：经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯，钢坯化学成分及质量百分含量为：C：0.008%，Si：0.02%，Mn：0.15%，P：0.015%，S：0.015%，Alt：0.04%，Ti：0.05%，其余为铁和不可避免的杂质；
（2）开坯和加热工序：铸坯进行开坯后，热轧坯进行二次加热；开坯和二次加热时加热炉首先预热到1030℃，然后加热到1050℃保温；连铸坯在加热炉内的总时间为200min，炉内氧含量4%；热轧坯在加热炉内的总时间为105min，炉内氧含量2%；
（3）轧制工序，采用低温终轧，进精轧温度为885℃。
（4）吐丝工序：吐丝前线材采用带槽夹送辊夹送，采用低温吐丝，吐丝温度为890℃；
（5）冷却工序：采用缓冷工艺，斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.40m/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度333MPa，断后伸长率54%，显微组织为均匀的铁素体+珠光体。
实施例4
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条，其化学成分及质量百分含量为：C：0.006%，Si：0.01%，Mn：0.10%，P：0.010%，S：0.010%，Alt：0.02%，Ti：0.10%，其余为铁和不可避免的杂质；规格为Φ7.0mm。
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序，具体工艺步骤如下：
（1）连铸工序：经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯，钢坯化学成分及质量百分含量为：C：0.006%，Si：0.015%，Mn：0.10%，P：0.010%，S：0.010%，Alt：0.02%，Ti：0.08%，其余为铁和不可避免的杂质；
（2）开坯和加热工序：铸坯进行开坯后，热轧坯进行二次加热；开坯和二次加热时加热炉首先预热到1035℃，然后加热到1055℃保温；连铸坯在加热炉内的总时间为220min，炉内氧含量1%；热轧坯在加热炉内的总时间为100min，炉内氧含量3%；
（3）轧制工序，采用低温终轧，进精轧温度为870℃；
（4）吐丝工序：吐丝前线材采用带槽夹送辊夹送，采用低温吐丝，吐丝温度为880℃；
（5）冷却工序：采用缓冷工艺，斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.38m/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度342MPa，断后伸长率55%，显微组织为均匀的铁素体+珠光体。
实施例5
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条，其化学成分及质量百分含量为：C：0.004%，Si：0.025%，Mn：0.15%，P：0.009%，S：0.010%，Alt：0.04%，Ti：0.09%，其余为铁和不可避免的杂质；规格为Φ7.0mm。
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序，具体工艺步骤如下：
（1）连铸工序：经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯，钢坯化学成分及质量百分含量为：C：0.004%，Si：0.02%，Mn：0.15%，P：0.009%，S：0.010%，Alt：0.04%，Ti：0.09%，其余为铁和不可避免的杂质；
（2）开坯和加热工序：铸坯进行开坯后，热轧坯进行二次加热；开坯和二次加热时加热炉首先预热到1045℃，然后加热到1065℃保温；连铸坯在加热炉内的总时间为215min，炉内氧含量4%；热轧坯在加热炉内的总时间为110min，炉内氧含量2%；
（3）轧制工序，采用低温终轧，进精轧温度为870℃；
（4）吐丝工序：吐丝前线材采用带槽夹送辊夹送，采用低温吐丝，吐丝温度为885℃；
（5）冷却工序：采用缓冷工艺，斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.43m/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度325MPa，断后伸长率57%，显微组织为均匀的铁素体+珠光体。
对比例1
本对比例超低碳钢纤维用热轧盘条，其化学成分及质量百分含量同实施例1。
热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序，具体工艺步骤如下：
（1）连铸工序：与实施例1相同；
（2）开坯和加热工序：与实施例1区别仅在于热轧坯加热温度1165℃；
（3）轧制工序：进精轧温度945℃，使用平辊夹送辊夹送；
（4）吐丝工序：吐丝温度930℃；
（5）冷却工序：冷却速度0.31℃/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度295MPa，断后伸长率58%，显微组织见图1。
通过图1、2对比，可以看出图2的显微组织为均匀的铁素体+珠光体，而图1中的显微组织中铁素体晶粒存在异常长大现象，组织不均匀。
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 (9)
1.一种超低碳钢纤维用热轧盘条，其特征在于，所述热轧盘条化学成分及质量百分含量为：C≤0.010%，Si≤0.03%，Mn≤0.20%，P≤0.020%，S≤0.020%，Alt≥0.02%，Ti：0.05-0.12%，其余为铁和不可避免的杂质，所述热轧盘条规格为Φ7.0mm。
2.根据权利要求1所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条，其特征在于，所述热轧盘条显微组织为均匀的铁素体+珠光体，抗拉强度为310-360MPa，断后伸长率≥50.0%。
3.基于权利要求1或2所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序。
4.根据权利要求3所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述连铸工序，经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯，钢坯化学成分及质量百分含量为：C≤0.010%，Si≤0.03%，Mn≤0.20%，P≤0.020%，S≤0.020%，Alt≥0.02%，Ti：0.05-0.12%，其余为铁和不可避免的杂质。
5.根据权利要求3所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述开坯和加热工序，开坯和二次加热时加热炉预热温度1030-1050℃，加热到1050-1070℃保温。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述开坯和加热工序，连铸坯在加热炉内的总时间为170-230min，炉内氧含量≤5%；热轧坯在加热炉内的总时间为90-120min，炉内氧含量≤4%。
7.根据权利要求3-5任意一项所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，采用低温终轧，进精轧温度为870-890℃。
8.根据权利要求3-5任意一项所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述吐丝工序，线材采用带槽夹送辊进行夹送吐丝，吐丝温度为880-900℃。
9.根据权利要求3-5任意一项所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法，其特征在于，所述冷却工序，采用缓冷工艺，斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭，冷却风机全部关闭，平均辊道速度为0.36-0.45m/s。
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