CN107675068A - 极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，包括炼钢工序和控轧工序；其中，炼钢工序包括：1)铁水预处理；2)转炉炼钢；3)吹氩；4)RH精炼：控制钢水中碳质量含量≤0.003％，自由氧质量含量≤15ppm，锰硫质量比Mn/S≥10；5)连铸；所述控轧工序包括：6)加热：加热段温度1050～1150℃；均热段温度1150±50℃，断面温差≤30℃；7)粗轧；8)精轧：精轧机入口温度900±15℃，减定径机入口温度890±10℃；9)控冷：吐丝机吐丝温度890±10℃；在斯太尔摩控冷线上进行控制冷却，平均冷速0.5～1.5℃/s。该方法生产的钢盘条具有特好的冷拉拔性能，较高的导电率，满足手机等电子产品对极细铜包钢丝用钢盘条的要求。

Description

极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法
技术领域
本发明涉及一种铜包钢丝盘条生产工艺，特别是指一种极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法。
背景技术
铜包钢丝利用了高频信号传输的趋肤效应，既保证了信号的传输质量，又增加了导线的强度和韧性。极细铜包钢丝主要用于电子产品，如手机内集成块、电器元件插脚，手机耳机线、手机充电线等，其线径极细，一般在0.05mm～0.10mm。
极细铜包钢丝对钢盘条的要求是：冷加工性能极好，且其导电率也要较高，最好在14％以上。冷加工性能要极好，才能加工成极细的丝；盘条导电率高，才能以保证成品的导电性。以线径为0.05mm的极细铜包钢丝为例，用户采用钢盘条生产铜包钢丝的工艺一般为：盘条(φ6.5mm)→机械除磷→拉拔到φ1.48mm→退火→酸洗→镀铜→细拉到φ0.63mm→细拉到φ0.05mm。
从用户的生产工艺可看出，这种钢盘条在加工过程中要进行特大的冷拉拔变形，故要求要有特好的拉拔性，使得极细手机用钢盘条的生产工艺难度极高，常规工艺生产的钢盘条不能满足要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，所生产的钢盘条冷加工性能好，导电率高，可用于生产线径在0.05～0.10mm的极细铜包钢丝。
为实现上述目的，本发明所提供的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，包括炼钢工序和控轧工序；
所述炼钢工序包括如下步骤：
1)铁水预处理：来料铁水经预处理脱除硫、磷、硅，预处理后铁水中硫的质量含量控制在S≤0.001％；
2)转炉炼钢：终点碳质量含量控制在0.03％～0.050％，终点氧质量含量控制在0.040％～0.070％；出钢目标温度：1690～1710℃；出钢不预脱氧；
3)吹氩：钢包上RH炉之前渣面抛洒铝丸、电石降低渣中氧化铁总量，并在氩站进行软吹；
4)RH精炼：在RH炉内进行脱碳、终脱氧及深脱硫，并进行成分微调，使钢水中碳质量含量≤0.003％，自由氧质量含量≤15ppm，锰硫质量比Mn/S≥10；
5)连铸：精炼后的钢水送到连铸设备进行连铸，控制中间包钢液温度在其液相线温度+20～35℃(即比钢水液相线温度高20～35℃)，控制铸坯拉速在0.5～1.0m/min；
所述控轧工序包括如下步骤：
6)加热：铸坯送入加热炉进行加热，加热段温度控制在1050～1150℃；均热段温度控制在1150±50℃，并且控制断面温差≤30℃；在炉时间控制在150±30min；
7)粗轧：高压水除鳞后进行粗轧，开轧温度控制在1050±30℃；
8)精轧：上精轧机进行精轧，精轧机入口温度控制在900±15℃，再上减定径机进行轧制，减定径机入口温度控制在890±10℃；
9)控冷：吐丝机吐丝温度控制在890±10℃；在斯太尔摩控冷线上进行控制冷却，斯太尔摩控冷线入口速度控制在0.10～0.30m/s，最大速度控制在0.30～0.50m/s；盘条平均冷速控制在0.5～1.5℃/s。
优选地，步骤5)中，中间包内钢水的化学成分及其质量含量如下：C：≤0.005％；Si：≤0.01％；Mn：0.10％～0.25％；P：≤0.010％；S：≤0.008％；N：≤0.0050％；Als：0.005％～0.01％；Cu+Ni+Cr+Mo：≤0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质；该钢盘条的直径规格为Ф5.5～8.5mm。
优选地，步骤2)中，加入废钢进行冶炼。废钢采用自留废钢或低硫废钢，不得混入含大量Cu、Cr、Ni、Mo的废钢，保证Cu+Ni+Cr+Mo≤0.050％的要求，否则全用低硫铁水。
优选地，步骤1)中，来料铁水的组分质量含量控制在：S≤0.025％，Mn≤0.30％，Cu≤0.060％，Si≤0.80％，来料铁水的温度控制在≥1250℃。
优选地，步骤2)中，采用挡渣球或挡渣塞挡渣出钢，渣层厚度≤50mm，终渣碱度R控制在3.0～4.0。
优选地，步骤3)中，铝丸抛洒量为0.1～0.5kg/吨钢，电石抛洒量为0.1～0.3kg/吨钢，将渣中氧化铁总量(TFe)降低到10％以下，氩站软吹0.5～3分钟。
优选地，步骤4)中，终脱氧及深脱硫的具体步骤为：根据钢中的氧含量适当喂铝丸进行终脱氧，加入石灰和萤石进行深脱硫，并循环12分钟以上，使氧化铝充分上浮，以减少钢中的夹杂物。
优选地，步骤4)中，脱碳开始前、脱碳完成后均进行定氧，分别连续进行两次，两次定氧相差不大于50ppm，否则再进行；成分微调完成前进行定氧，连续进行两次。
优选地，步骤4)中，在RH精炼过程中吹氩，氩气流量为700±10L/min；炉内真空压力≤100Pa。
优选地，步骤6)中，炉压保持微正压(炉内压略大于1个大气压，以炉内向外微微冒烟即可)和弱还原性(空燃比为1.0～1.1)气氛。
优选地，步骤8)中，减定径机的盘条直径允许偏差为±0.25mm，椭圆度≤0.40mm，即按GB/T14981-2009中B级精度进行控制。
本发明的有益效果如下：
1)通过对炼钢工艺参数的严格控制，确保产品钢质纯净，符合化学成分要求；
2)控轧加热步骤中，控制加热温度和时间，在使钢烧透的情况下，尽量减少在炉时间，以减小钢的晶粒异常长大；
3)采用高压水除鳞，避免氧化铁皮压入钢的基体，造成拉拔断丝；采用合适的粗轧开轧温度，保证钢在粗轧和中轧过程中的温度避开热脆区，并使钢的塑性尽量高；
4)精轧机入口温度与吐丝温度接近，同时减小吐丝温度与相变温度之差，避免钢的强度偏高导致冷拉拔性能降低。
5)该钢盘条导电率为14.3～15.2％，抗拉强度Rm在260～300MPa，延伸率A为45-60％，面缩率Z为85-92％，具有特好的冷拉拔性能，较高的导电率，满足手机等电子产品对极细铜包钢丝用钢盘条的要求。
具体实施方式
本发明所提供的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，包括炼钢工序和控轧工序，其工艺路线为铁水脱硫、磷、硅→转炉冶炼→挡渣出钢→吹氩→RH炉处理→连铸→方坯检查、验收→方坯加热→高线轧制→控冷→包装→成品。
1、化学成分的确定
该方法生产的产品钢盘条的钢水(中间包内)化学成分及其质量含量如下：C：≤0.005％；Si：≤0.01％；Mn：0.10％～0.25％；P：≤0.010％；S：≤0.008％；N：≤0.0050％；Als：0.005％～0.01％；Cu+Ni+Cr+Mo：≤0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质；该钢盘条的直径规格为Ф5.5～8.5mm。
2、炼钢工序
1)铁水预处理：来料铁水的组分质量含量控制在：S≤0.025％，Mn≤0.30％，Cu≤0.060％，Si≤0.80％，来料铁水的温度控制在≥1250℃；来料铁水经预处理脱除硫、磷、硅，预处理后铁水中硫的质量含量控制在S≤0.001％。
2)转炉炼钢：
入炉铁水S≤0.001％，铁水扒渣干净；采用自留废钢或低硫废钢，废钢中不得混入含大量Cu、Cr、Ni、Mo的废钢，否则全用低硫铁水。
采用挡渣球或挡渣塞挡渣出钢，渣层厚度≤50mm，终渣碱度R控制在3.0～4.0。取渣样送检。
终点碳质量含量控制在0.03％～0.050％，终点氧质量含量控制在0.040％～0.070％。
出钢目标温度：1690～1710℃；出钢不预脱氧。
3)吹氩：钢包上RH炉之前渣面抛洒铝丸0.1～0.5kg/吨钢、电石0.1～0.3kg/吨钢，将渣中氧化铁总量降低到10％以下，氩站软吹0.5～3分钟。
4)RH精炼：
RH炉处理时间30～35分钟。
RH炉处理前定氧，连续进行两次，两次定氧相差小于50ppm，否则再进行。
在RH炉内进行脱碳、终脱氧及成分微调，RH处理过程中吹氩流量为700±10L/min。钢水温度≥1600℃时取样做全分析，炉内真空压力≤100Pa。
根据钢水的碳和氧含量确定采取自然脱碳，一般不采取强制脱碳。当碳含量≤0.003％(除特别指出外，本发明中涉及元素含量均为质量含量)后终止脱碳，脱碳完成后定氧，连续进行两次，两次定氧相差小于50ppm，否则再进行。
脱碳后同时使氧的含量在300ppm以下，以减少终脱氧用铝量，然后根据钢中的氧含量适当喂Al丸进行终脱氧，加优质石灰和萤石进行深脱硫，并循环12分钟以上；或加70Ti(含钛70％以上，含硅要少，含铝小于1％)进行终脱氧，但其成本比铝终脱氧要高。
加锰铁对钢中的锰进行微调，再循环5分钟左右，循环完成前2～3分钟定氧，连续进行两次，钢中自由氧控制在15ppm以下。脱碳时间尽量减少，减少温降以增加加铝终脱氧后的循环时间。镇静15分钟以上，再上连铸。
终脱氧后(脱硫要先脱氧)，之所以加优质石灰和萤石是进行深脱硫，是为了保证锰硫比大于10，使钢在轧制时不产生热脆。
加铝终脱氧后的循环时间大于12分钟，是为了使氧化铝充分上浮，以减少钢中的夹杂物。
成品酸溶铝控制在0.010％以下，以提高钢的导电率。
5)连铸：精炼后的钢水送到连铸设备进行连铸，控制中间包钢液温度在其液相线温度+20～35℃，控制铸坯拉速在0.5～1.0m/min。
3、控轧工序
6)加热：方坯检查、验收后送入加热炉进行加热，炉压保持微正压和弱还原性气氛；加热段温度控制在1050～1150℃；均热段温度控制在1150±50℃，并且控制断面温差≤30℃；在炉时间控制在150±30min。在使钢烧透的情况下，尽量减少在炉时间，以减小钢的晶粒异常长大。
7)粗轧：
高压水除鳞：水龙头全开，水压正常，保证除鳞效果，严防轧制过程中氧化铁皮压入钢的基体。
随后进行粗轧，开轧温度控制在1050±30℃，保证钢在粗轧(包括中轧)过程中的温度避开热脆区，并使钢的塑性尽量高，但开轧温度过高，意味着在炉温度也要高，由于该钢含碳量很低，在炉温度高会使钢变形，变形的钢坯往往会导致轧制事故。
8)精轧：上精轧机进行精轧，精轧机入口温度控制在900±15℃，为了避免钢的强度过高，精轧机入口温度与吐丝温度之差不能太大。再上减定径机进行轧制，减定径机入口温度控制在890±10℃；减定径机的盘条直径允许偏差和椭圆度按GB/T14981-2009中B级精度进行控制。
9)控冷：吐丝机吐丝温度控制在890±10℃，该钢相变温度为840-860℃，为了避免钢的强度过高，应减小吐丝温度与相变温度之差。在斯太尔摩控冷线上进行控制冷却，斯太尔摩控冷线入口速度控制在0.10～0.30m/s，最大速度控制在0.30～0.50m/s。
风机及保温盖：最后一台风机全开，其余关闭。第1组和5～8组保温盖打开，其余关闭，使盘条的平均冷速在0.5～1.5℃/s。第2～4组保温盖关闭是为了保证钢相变时的相变温度，第5～8组保温盖打开，是因为此时钢的相变已结束，为了保证盘条不乱卷，相变后要对盘条适当加速冷却。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
按上述工艺，本实施例的具体工艺参数如下：入炉铁水S＝0.001％，转炉冶炼：终点碳为0.05％，O控制在0.040％。出钢温度：1690℃；出钢不预脱氧。RH精炼：加铝终脱氧后的循环时间为12分钟，成品酸溶铝控制在0.010％。按照钢成分要求，其钢水(中间包内)化学成分为：C 0.001％、Si 0.01％、Mn 0.25％、P 0.010％、S0.008％、N 0.005％、Als0.01％、Cu+Ni+Cr+Mo＝0.050；将钢在炉内加热到1200℃，断面温差≤30℃。保温180min以使钢充分奥氏体化。奥氏体化温度和时间与钢的成分有关，要确保钢中的合金元素完全固溶，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛。出炉后，高线轧制，产品直径8.5mm，开轧温度：1080℃，精轧机入口温度：915℃。减定径机入口温度：900℃。吐丝温度：900℃。斯太尔摩控冷线入口速度0.30m/s，最大速度0.50m/s。风机及保温盖：最后一台风机全开，其余关闭。第1组和5～8组保温盖打开，其余关闭，使盘条的平均冷速在1.0～1.5℃/s。650℃后集卷冷却到室温。
实施例2
按上述工艺，本实施例的具体工艺参数如下：入炉铁水S＝0.0009％，转炉冶炼：终点碳为0.045％，O控制在0.045％。出钢温度：1693℃；出钢不预脱氧。RH精炼：加铝终脱氧后的循环时间为13分钟，成品酸溶铝控制在0.009％。按照钢成分要求，其钢水(中间包内)化学成分为：C 0.002％、Si 0.003％、Mn 0.20％、P 0.008％、S 0.005％、N 0.003％、Als0.01％、Cu+Ni+Cr+Mo＝0.040；将钢在炉内加热到1200℃，断面温差≤30℃。保温160min以使钢充分奥氏体化。奥氏体化温度和时间与钢的成分有关，要确保钢中的合金元素完全固溶，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛。出炉后，高线轧制，产品直径6.5mm，开轧温度：1080℃，精轧机入口温度：910℃。减定径机入口温度：895℃。吐丝温度：895℃。斯太尔摩控冷线入口速度0.20m/s，最大速度0.40m/s。风机及保温盖：最后一台风机全开，其余关闭。第1组和5～8组保温盖打开，其余关闭，使盘条的平均冷速在0.8～1.0℃/s。650℃后集卷冷却到室温。
实施例3
按上述工艺，本实施例的具体工艺参数如下：入炉铁水S＝0.0008％，转炉冶炼：终点碳为0.040％，O控制在0.051％。出钢温度：1698℃；出钢不预脱氧。RH精炼：加铝终脱氧后的循环时间为14分钟，成品酸溶铝控制在0.008％。按照钢成分要求，其钢水(中间包内)化学成分为：C 0.003％、Si 0.006％、Mn 0.15％、P 0.007％、S 0.005％、N 0.003％、Als0.008％、Cu+Ni+Cr+Mo＝0.030；将钢在炉内加热到1200℃，断面温差≤30℃。保温140min以使钢充分奥氏体化。奥氏体化温度和时间与钢的成分有关，要确保钢中的合金元素完全固溶，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛。出炉后，高线轧制，产品直径7.5mm，开轧温度：1080℃，精轧机入口温度：905℃。减定径机入口温度：890℃。吐丝温度：890℃。斯太尔摩控冷线入口速度0.25m/s，最大速度0.45m/s。风机及保温盖：最后一台风机全开，其余关闭。第1组和5～8组保温盖打开，其余关闭，使盘条的平均冷速在0.9～1.3℃/s。650℃后集卷冷却到室温。
实施例4
按上述工艺，本实施例的具体工艺参数如下：入炉铁水S＝0.0007％，转炉冶炼：终点碳为0.035％，O控制在0.060％。出钢温度：1705℃；出钢不预脱氧。RH精炼：加铝终脱氧后的循环时间为15分钟，成品酸溶铝控制在0.007％。按照钢成分要求，其钢水(中间包内)化学成分为：C 0.004％、Si 0.005％、Mn 0.13％、P 0.006％、S 0.005％、N 0.003％、Als0.007％、Cu+Ni+Cr+Mo＝0.020；将钢在炉内加热到1200℃，断面温差≤30℃。保温130min以使钢充分奥氏体化。奥氏体化温度和时间与钢的成分有关，要确保钢中的合金元素完全固溶，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛。出炉后，高线轧制，产品直径6.0mm，开轧温度：1080℃，精轧机入口温度：900℃。减定径机入口温度：885℃。吐丝温度：885℃。斯太尔摩控冷线入口速度0.20m/s，最大速度0.40m/s。风机及保温盖：最后一台风机全开，其余关闭。第1组和5～8组保温盖打开，其余关闭，使盘条的平均冷速在0.8～1.0℃/s。650℃后集卷冷却到室温。
实施例5
按上述工艺，本实施例的具体工艺参数如下：入炉铁水S＝0.0006％，转炉冶炼：终点碳为0.030％，O控制在0.070％。出钢温度：1710℃；出钢不预脱氧。RH精炼：加铝终脱氧后的循环时间为16分钟，成品酸溶铝控制在0.006％。按照钢成分要求，其钢水(中间包内)化学成分为：C 0.005％、Si 0.004％、Mn 0.10％、P 0.005％、S 0.003％、N 0.002％、Als0.005％、Cu+Ni+Cr+Mo＝0.010；将钢在炉内加热到1200℃，断面温差≤30℃。保温130min以使钢充分奥氏体化。奥氏体化温度和时间与钢的成分有关，要确保钢中的合金元素完全固溶，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛。出炉后，高线轧制，产品直径5.5mm，开轧温度：1080℃，精轧机入口温度：885℃。减定径机入口温度：880℃。吐丝温度：880℃。斯太尔摩控冷线入口速度0.10m/s，最大速度0.30m/s。风机及保温盖：最后一台风机全开，其余关闭。第1组和5～8组保温盖打开，其余关闭，使盘条的平均冷速在0.5～1.0℃/s。650℃后集卷冷却到室温。
产品性能
实施例1～5制得的极细铜包钢丝用钢盘条及由该钢盘条生产的极细铜包钢丝的性能如下表所示：
表1钢盘条及铜包钢丝的性能测试结果
从上表可以看出，该钢盘条导电率为14.3～15.2％，导电性能符合要求；盘条抗拉强度Rm在260～300MPa，延伸率A为45～60％，面缩率Z为85～92％符合要求。采用该钢盘条生产的极细铜包钢，拉拔直径0.05mm，导电率为14.1～15％，导电性能优良。退火后抗拉强度在310～340MPa，很好地满足了极细铜包钢丝生产的需求。

Claims (10)

1.一种极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，包括炼钢工序和控轧工序；其特征在于：
所述炼钢工序包括如下步骤：
1)铁水预处理：来料铁水经预处理脱除硫、磷、硅，预处理后铁水中硫的质量含量控制在S≤0.001％；
2)转炉炼钢：终点碳质量含量控制在0.03％～0.050％，终点氧质量含量控制在0.040％～0.070％；出钢目标温度：1690～1710℃；出钢不预脱氧；
3)吹氩：钢包上RH炉之前渣面抛洒铝丸、电石降低渣中氧化铁总量，并在氩站进行软吹；
4)RH精炼：在RH炉内进行脱碳、终脱氧及深脱硫，并进行成分微调，使钢水中碳质量含量≤0.003％，自由氧质量含量≤15ppm，锰硫质量比Mn/S≥10；
5)连铸：精炼后的钢水送到连铸设备进行连铸，控制中间包钢液温度在其液相线温度+20～35℃，控制铸坯拉速在0.5～1.0m/min；
所述控轧工序包括如下步骤：
6)加热：铸坯送入加热炉进行加热，加热段温度控制在1050～1150℃；均热段温度控制在1150±50℃，并且控制断面温差≤30℃；在炉时间控制在150±30min；
7)粗轧：高压水除鳞后进行粗轧，开轧温度控制在1050±30℃；
8)精轧：上精轧机进行精轧，精轧机入口温度控制在900±15℃，再上减定径机进行轧制，减定径机入口温度控制在890±10℃；
9)控冷：吐丝机吐丝温度控制在890±10℃；在斯太尔摩控冷线上进行控制冷却，斯太尔摩控冷线入口速度控制在0.10～0.30m/s，最大速度控制在0.30～0.50m/s；盘条平均冷速控制在0.5～1.5℃/s。
2.根据权利要求1所述的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，其特征在于：步骤5)中，中间包内钢水的化学成分及其质量含量如下：C：≤0.005％；Si：≤0.01％；Mn：0.10％～0.25％；P：≤0.010％；S：≤0.008％；N：≤0.0050％；Als：0.005％～0.01％；Cu+Ni+Cr+Mo：≤0.050％，余量为Fe及不可避免的杂质；该钢盘条的直径规格为Ф5.5～8.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，其特征在于：步骤1)中，来料铁水的组分质量含量控制在：S≤0.025％，Mn≤0.30％，Cu≤0.060％，Si≤0.80％，来料铁水的温度控制在≥1250℃。
4.根据权利要求1或2所述的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，其特征在于：步骤2)中，采用挡渣球或挡渣塞挡渣出钢，渣层厚度≤50mm，终渣碱度R控制在3.0～4.0。
5.根据权利要求1或2所述的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，其特征在于：步骤3)中，铝丸抛洒量为0.1～0.5kg/吨钢，电石抛洒量为0.1～0.3kg/吨钢，将渣中氧化铁总量降低到10％以下，氩站软吹0.5～3分钟。
6.根据权利要求1或2所述的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，其特征在于：步骤4)中，终脱氧及深脱硫的具体步骤为：根据钢中的氧含量喂适量铝丸或70Ti进行终脱氧，加入石灰和萤石进行深脱硫，并循环12分钟以上，使氧化铝充分上浮，以减少钢中的夹杂物。
7.根据权利要求1或2所述的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，其特征在于：步骤4)中，脱碳开始前、脱碳完成后均进行定氧，分别连续进行两次，两次定氧相差不大于50ppm，否则再进行；成分微调完成前进行定氧，连续进行两次。
8.根据权利要求1或2所述的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，其特征在于：步骤4)中，在RH精炼过程中吹氩，氩气流量为700±10L/min；炉内真空压力≤100Pa。
9.根据权利要求1或2所述的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，其特征在于：步骤6)中，炉压保持微正压和弱还原性气氛。
10.根据权利要求1或2所述的极细铜包钢丝用钢盘条的生产方法，其特征在于：步骤8)中，减定径机的盘条直径允许偏差为±0.25mm，椭圆度≤0.40mm。
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