CN107904477A - 一种矿用钢绞线用钢的生产方法 - Google Patents

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伍从应
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Abstract

一种矿用钢绞线用钢的生产方法，属于高碳钢技术领域。采用Cr、V微合金化；转炉采用双渣操作，终点碳按0.20～0.40％控制，出钢温度1610～1630℃，挡渣出钢；采用低氮增碳剂增碳；用Si‑Ca‑Ba脱氧；每炉加600～800kg合成渣；控制氧活度≤10ppm，FeO≤1.0％；Ca‑Si线进行夹杂变性处理；采用恒拉速全保护浇铸，采用优化的二次冷却制度；采用温控轧制技术,以利于缩孔的焊合；采用相变强化冷却技术，相变时加顶吹辅助风机并采用慢—快—慢的辊速设置，使相变温升控制在35℃之内。采用小盖板进行横向风量调节，使横向温差≤20℃。优点在于，可稳定控制钢中元素含量和盘条质量,成功开辟了一条用160mm2连铸小方坯生产KY82B钢绞线用盘条工艺技术路线，生产的盘条质量优良。

Description

一种矿用钢绞线用钢的生产方法
技术领域
本发明属于高碳钢技术领域，特别是提供了一种矿用钢绞线用钢的生产方法，通过小方坯铸机连铸成160mm方坯，高速线材轧机轧制成Ф14-16mm规格盘条，斯太尔摩控冷线控冷后达到制作矿用钢绞线用钢的组织及性能要求。
背景技术
长期以来，国内矿用锚固用钢多为钢筋类产品，但相对预应力钢绞线而言，钢筋存在强度低(高强钢筋抗拉强度在830MPa，钢绞线抗拉强度1860-2300MPa)、通条短(钢筋通常定尺12m,钢绞线可达3500m)。所以,预应力钢绞线产品正式工程投产以来，在国内外得到了迅速的推广，2000年国内需求在10万吨左右，2015年达到了420万吨。
自2008年以来，矿用钢绞线在国内逐渐有了需求，据不完全统计，2015年国内矿用钢绞线产量达到了50万吨左右，并且随着国家对煤矿安全生产重视程度的加强，该类产品的需求也呈逐年递增的趋势。相对于普通Ф15.24mm规格的1860MPa钢绞线而言，矿用钢绞线规格提高了Ф21.6mm，同时抗拉强度及塑性指标还不能降低。生产Ф15.24mm规格的1860MPa钢绞线原始用材为规格为Ф12.5-13mm，强度为1170MPa左右的82B盘条，而生产矿用钢绞线原始用材规格为Ф14-16mm，抗拉强度需提高到1240MPa。即规格增大后强度还得增加，同时塑性指标还不能降低。
近年来，随着钢厂生产装备水平的不断提升，同时科技创新技术的持续发展，国内近20余家高线企业都具备了生产普通Ф15.24mm规格的1860MPa钢绞线用钢的能力，但国内能成熟大批量生产矿用钢绞线用钢的企业仅宝钢及邢钢两企业。为了解决小方坯生产大规格盘条存在压缩比低，铸坯心部疏松、缩孔难于有效压合的难点，宝钢和邢钢在生产矿用钢绞线用钢时都采用了两火成材的工艺路线。宝钢能批量生产矿用钢绞线用盘条，采用的工艺为：转炉或电炉冶炼→浇注模铸钢锭或方坯铸机浇注钢坯→开坯→高速线材轧机轧材→大风量强制冷却使盘条在极短的时间内完成相变。采用二火成材生产高强度钢绞线用盘条，工序多，劳动强度大，成材率低，生产成本高；而采用连铸技术生产此类钢种存在连铸坯内部质量和钢水过热度控制及脱氧制度选择、轧制压下变形率小等难点。因此，各钢厂更愿采用较大断面的连铸机生产。该钢种要求钢质纯净、铸坯偏析、缩孔尽量低、盘条强度、面缩高、组织均匀、索氏体化率高等质量特点，这对各生产工序控制要求非常严格。因此，研究采用小断面连铸和冷却手段较弱的工艺生产高强度钢绞线用高碳钢盘条成为技术含量很高的课题。连铸工艺生产大规格KY82B的技术要点是严格控制转炉钢水冶炼，尽量降低钢水磷含量；保证精炼效果，减少夹杂和降低钢中硫含量；稳定浇铸，得到表面和内部质量良好的连铸坯；控制轧制和控制冷却，使盘条得到合理的组织、性能以及表面质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿用钢绞线用钢的生产方法，通过连铸160mm2方坯-高速线材轧制-斯太尔摩控冷工艺路线生产Ф17.8-21.6mm规格矿用钢绞线用Ф14-16mm的KY82B盘条。
本发明通过利用Cr的渗透性和V的固溶强化解决了大规格盘条的力学性能难点，同时通过制定合理的炼钢、连铸、轧制、控冷工艺，通过160mm2小方坯一火成材工艺路线成功开发出了Ф17.8-21.6mm规格矿用钢绞线用Ф14-16mm的KY82B盘条。
本发明包括铁水脱硫扒渣→转炉冶炼→挡渣出钢→钢包脱氧及合金化→钢包渣改质→LF钢包精炼→喂Si-Ca线→钢包底吹氩软吹→160mm2小方坯全保护浇铸→加热→控制轧制→控制冷却。采用Cr、V微合金化提高强度；转炉采用双渣操作，终点碳按0.20～0.40％控制，出钢温度1590～1630℃，挡渣出钢；采用低氮增碳剂增碳，用Si-Ca-Ba脱氧，每炉加600～800kg合成渣；控制氧活度≤10ppm，FeO≤1.0％；喂入Ca-Si线进行夹杂变性处理；控制中间包钢水过热度≤30℃，采用1.65m/min恒拉速全保护浇铸，采用优化的0.70L/Kg比水量二次冷却制度；，以降低中心偏析和缩孔；采用1050-1090℃的开轧温度，增加缩孔焊合的几率；使用预水冷和相变强化冷却技术控制组织和性能。
所属的Cr、V微合金化中的Cr：0.20％～0.40％，V：0.049％～0.079％。
采用Si-Ca-Ba脱氧，加入量2.5kg/t钢。
夹杂物变形处理，喂Si-Ca线200米/炉。
采用相变后加保温罩保温使V能充分析出的析出强化方式，提高盘条下线后的抗拉强度。
本发明成功开辟了一条用160mm2连铸小方坯生产KY82B盘条工艺技术路线，生产的盘条质量优良，已形成批量生产，月产量1000吨，用户使用良好，效益显著。
本发明技术生产矿用钢绞线用钢，设计合适的化学成分,采用如表1所示的成分控制范围。
表1矿用钢绞线用KY82B成分控制范围，余量为Fe
该发明的工艺路线:
铁水脱硫扒渣→100吨转炉冶炼→挡渣出钢→钢包脱氧合金化→钢包渣改质→LF钢包精炼，包括提温、合金微调、脱硫→喂Si-Ca线→钢包底吹氩软吹→160mm2方坯连铸机全保护浇铸、电磁搅拌→铸坯检查→加热→控制轧制→控制冷却。
该发明的主要工艺措施：
—转炉采用双渣操作，终点碳按0.20～0.40％控制，出钢温度1590～1630℃，挡渣出钢，控制渣厚≤70mm。
—采用低氮增碳剂；用Si-Ca-Ba脱氧，加入量2.5kg/t钢。
—Cr、V微合金化，Cr:0.26％～0.41％,V:0.04％～0.07％。
—每炉加600～800kg合成渣,造白渣精炼，控制氧活度不大于10ppm、渣中FeO≤1％。
—喂入Ca-Si线250m/炉，进行夹杂物变形处理，软吹时间按10-15min控制，使钢中夹杂充分上浮。
—160mm2小方坯连铸，结晶器采用250A、8Hz的电磁搅拌，1.6m/min的恒拉速全保护浇铸，中间包钢水过热度≤30℃，优化的0.70L/Kg比水量二次冷却制度浇注。
—开轧温度控制在1050～1100℃,以利于缩孔的焊合。
—采用相变后保温导致V的析出强化技术，提高盘条下线后的抗拉强度。
—钢坯出炉后进行高压水除磷，除磷完后进行轧制，其轧制工艺按如下进行：
—粗轧温度：950-1050℃，出预穿水温度860-920℃；吐丝温度控制在830-890℃，吐丝后斯太尔控冷线辊道速度及风机开启按表2-3进行：
表2轧制Φ14.0-Φ15.0mm规格的矿用钢绞线辊道速度控制
规格/钢号 1 2 3 4 5 6 7-8 9-10 11-13 14-15 其余
Φ14.0、Φ15.0mm 30 0 10 20 35 45 55 45 40 35 30
表3轧制Φ14.0-Φ15.0mm规格的矿用钢绞线风机开启方式
本发明采用Cr、V微合金化；转炉采用双渣操作，终点碳按0.20～0.40％控制，出钢温度1610～1630℃，挡渣出钢；采用低氮增碳剂增碳；用Si-Ca-Ba脱氧；每炉加600～800kg合成渣；控制氧活度≤10ppm，FeO≤1.0％；Ca-Si线进行夹杂变性处理；采用恒拉速全保护浇铸，采用优化的二次冷却制度；采用温控轧制技术,以利于缩孔的焊合；采用相变强化冷却技术，相变时加顶吹辅助风机并采用慢—快—慢的辊速设置，使相变温升控制在35℃之内。采用小盖板进行横向风量调节，使横向温差≤20℃。
本发明的优点在于，可稳定控制钢中元素含量和盘条质量,成功开辟了一条用160mm2连铸小方坯生产KY82B钢绞线用盘条工艺技术路线，生产的盘条质量优良。
具体实施方式
本发明可在任何高速线材车间内实施：下面是首钢水钢有限公司采用本发明生产KY82B的实例，其工艺路线为：
工业铁水、废钢→100吨转炉冶炼→LF炉精炼→连铸160方坯→铸坯加热→粗轧→中轧→穿水(一次控冷)→精轧(控轧)→穿水(二次控冷)→吐丝-风冷(三次控冷)→集卷→PF线运输→打捆→包装运输
表4转炉冶炼主要工艺参数
表5精炼主要工艺数据
表6连铸工艺参数
表7轧制工艺参数
表8成品成分及轧材性能

Claims (5)

1.一种矿用钢绞线用钢的生产方法，包括铁水脱硫扒渣→转炉冶炼→挡渣出钢→钢包脱氧及合金化→钢包渣改质→LF钢包精炼→喂Si-Ca线→钢包底吹氩软吹→160mm2小方坯全保护浇铸→加热→轧制→控制冷却；其特征在于：转炉采用双渣操作，终点碳按0.20～0.40％控制，出钢温度1610～1630℃，挡渣出钢；采用低氮增碳剂增碳，用Si-Ca-Ba脱氧，Cr、V微合金化；每炉加600～800kg合成渣；控制氧活度≤10ppm，FeO≤1.0％；喂入Ca-Si线进行夹杂变性处理；采用1.65m/min恒拉速全保护浇铸，采用优化的0.70L/Kg比水量二次冷却制度；采用1050-1090℃的开轧温度,以利于缩孔的焊合；采用相变后析出强化提高盘条的抗拉强度。
2.根据权利要求1所述的矿用钢绞线用钢的生产方法，其特征在于：Cr、V微合金化中的Cr：0.20％～0.40％，V：0.049％～0.079％。
3.根据权利要求1所述的矿用钢绞线用钢的生产方法其特征在于：采用Si-Ca-Ba脱氧，加入量2.5kg/t钢。
4.根据权利要求1所述的矿用钢绞线用钢的生产方法其特征在于：夹杂物变形处理，喂Si-Ca线200米/炉。
5.根据权利要求1所述的矿用钢绞线用钢的生产方法,其特征在于，采用相变后加保温罩保温使V能充分析出的析出强化方式，提高盘条下线后的抗拉强度。
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