CN110624951B - 高强帘线钢方坯的生产方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开种高强帘线钢方坯的生产方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、连铸、方坯加热、热连轧、冷却、集卷步骤，连铸工序时，控制结晶器水量为3000‑4000L/min，振频为120‑125Hz；方坯加热时，工艺控制要求加热炉均热段温度控制为1190‑1230℃，空燃比＜0.65，加热时间240‑300min；热连轧时，控制开轧温度为1050‑1080℃，轧制道次延伸系数1.1‑1.3，断面尺寸压下率14‑23%。本申请对大方坯连铸和开坯过程的结晶器、二冷段、动态轻压下、加热制度以及轧制制度进行设计，来提高钢水纯净度，降低铸坯偏析，减少疏松和缩孔。

Description

高强帘线钢方坯的生产方法

技术领域

本申请涉及帘线钢的技术领域，特别适用于高强帘线钢方坯的生产方法。

背景技术

现有技术中，钢丝帘线，俗称钢帘线，是橡胶制品尤其是汽车子午胎理想的骨架材料。帘线钢是制造钢帘线的重要原料，是优质硬线钢的精品，是超洁净钢的代表产品和钢铁企业线材生产水平的标志性产品，也是商用钢种强度最高的钢之一。

帘线钢在生产中对冶炼、轧制、加工等每个环节都有特殊的要求，正是由于生产技术含量极高，也被誉为“线材中的极品”、“线材中的明珠”。通常钢帘线需要经过多道次拉拔至直径0.15-0.38mm的细丝，最后经合股而成，拉拔规格越细，生产难度也就越大。因此能拉拔到的最小线径和断丝率是衡量一个钢企生产帘线钢的重要标准，而影响这些指标的因素很多，如化学成分均匀性、杂质元素含量、夹杂物含量、偏析、组织均匀性、脱碳、心部网状碳化物、力学性能、表面质量等指标。随着各个钢厂技术的进步，在成分、组织均匀性、脱碳、力学性能以及表面指标等指标控制上，基本能够较好的满足要求，但是最重要的两个指标夹杂和偏析却有所差别，也是制约钢企帘线钢质量提升的重要因素。

由于帘线钢碳含量为0.70％以上，属于高碳钢，因此中心碳偏析的控制极其重要。随着帘线钢强度提高，碳含量也在增加，对偏析的敏感性也会大大提高，碳含量越高容易在盘条中心产生网状碳化物，在钢帘线的拉拔和合股时容易引起断丝，因此就需要在连铸和开坯过程对偏析进行控制和改善。

国内生产帘线钢的工艺路线有两种，一种是小方坯连铸的“一火材”，另一种是大方坯连铸的“二火材”。“一火材”因工序和压缩比的限制，在偏析的控制方面受到限制。国内高强帘线采用大方坯的“二火材”的路线越来越多，但是在连铸坯质量、表面质量方面还存在诸多问题，产品质量不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强帘线钢方坯的生产方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本申请实施例公开一种高强帘线钢方坯的生产方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、连铸、方坯加热、热连轧、冷却、集卷的步骤，连铸工序时，控制结晶器水量为000-4000L/min，振频为120-125Hz，结晶器电磁搅拌电流为750±5A，频率为1.5±0.2Hz，同时二冷段采用水雾冷却，水量为16～78L/min，水压力为1.0～3.0bar，所述连铸工序中，当固相率(fs)为0.5～0.9时，采用6段轻压下；方坯加热时，工艺控制要求加热炉均热段温度控制为1190-1230℃，空燃比＜0.65，加热时间 240-300min；热连轧时，控制开轧温度为1050-1080℃，轧制道次延伸系数 1.1-1.3，断面尺寸压下率14-23％。

优选的，所述连铸工序中帘线钢拉速控制为0.54-0.64m/min。

优选的，所述连铸工序生产出的连铸坯断面尺寸≥280mm×280mm。

优选的，所述二冷段分为四个区域，所述四个区域的水流量和水压满足以下条件：

第一区水流量为70-75L/min，水压为2.0-3.0bar；

第二区水流量为22-28L/min，水压为1.0-1.5bar，

第三区水流量为16-20L/min，水压为1.3-1.8bar，

第四区水流量为16-20L/min，水压为1.8-2.5bar。

优选的，在连铸工序中，所述6段轻压下的每段压下量设定分别为：

3.6-4.0mm、3.6-4.0mm、2.2-2.8mm、1.8-2.2mm、0.4-0.8mm、0.3-0.6mm。

优选的，热连轧时，控制最后一架轧机出口的线速度为0.6-0.8m/s。

与现有技术相比，本申请的高强帘线钢方坯的生产方法开坯后的82级别帘线钢方坯的偏析指数可控制在1.03以下，87和92级别帘线钢方坯偏析指数可以控制在1.05以下，后续高线轧制生产的帘线钢盘条心部网状碳化物合格率可达99.5％以上，本发明的有益效果在于：

1)采用电磁搅拌、二冷段水雾冷却和轻压下技术解决了困扰帘线钢的夹杂、心部偏析、疏松和缩孔等技术难题；

2)采用控制轧制的开坯技术，解决了因坯料局部塑性流动不充分而导致的表面缺陷。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

结合实施例1-7和对比例1-3对本发明进行进一步阐述。

其中实施例1、2、3和对比例1为LX82A，实施例4、5、6以及对比例2 为LX87A，实施例7、8与对比例3为LX92A。

按照重量百分比计算，各实施例及对比例化学成分见表1。

表1实施例和对比例化学成分(重量百分比，％)

成分	C	Si	Mn	P	S	其它
							实施例1	0.82	0.22	0.5	0.012	0.008	/
实施例2	0.81	0.21	0.49	0.013	0.01	/
							实施例3	0.82	0.2	0.52	0.013	0.009	/
实施例4	0.86	0.19	0.52	0.01	0.006	/
							实施例5	0.87	0.2	0.49	0.011	0.005	/
实施例6	0.87	0.18	0.53	0.009	0.006	/
							实施例7	0.92	0.15	0.4	0.008	0.006	Cr：0.20
实施例8	0.91	0.14	0.39	0.009	0.005	Cr：0.21
							对比例1	0.82	0.2	0.51	0.011	0.009	/
对比例2	0.87	0.19	0.2	0.012	0.006	/
							对比例3	0.92	0.15	0.48	0.008	0.005	Cr：0.21

大方坯连铸采用大包长水口及氩封，整体水口、中间包覆盖剂进行全保护浇注，结晶器液位高度设定为80％左右，不同实施例下的结晶器水量、振频、电磁搅拌以及二冷区不同区的冷却参数和后续的轻压下、拉速等参数控制如表2所示，连铸坯的断面尺寸为300×390mm。对实施例和对比例的钢种连铸完采用9道次连轧工艺开坯，双排布料方式进行加热，加热过程以及轧制参数控制见表3所示。

表2实施例及对比例连铸参数

表3实施例及对比例开坯参数

对开坯料进行取低倍样以及表面酸洗样，长度20cm，对低倍样进行沿着对角线方向钻屑测定碳含量，计算偏析比，偏析比为心部最大碳含量与熔炼成分比值，比值越大说明偏析越严重，对轧制的成品盘条进行网状碳化物检测，规格为5.5mm，采用苦味酸钠进行腐蚀，结果见表4。可以发现未采用本发明所涉及的部分参数，对坯料的心部质量和表面质量均存在很大的风险，偏析越大，产生网状碳化物的级别也就越高，偏析、网状碳化物容易降低盘条心部结合力，引起杯锥状断丝，而表面缺陷容易造成盘条表面裂纹或者结疤，拉拔是引起撕裂状断丝，严重影响客户的使用。

表4坯料表面及偏析情况

本发明的目的在于提出一种高强帘线钢方坯的生产方法，主要是通过采对结晶器和二冷区冷却参数进行设计，使得连铸坯进行合理的冷却，减少偏析并促进夹杂物上浮；同时连铸中后期对连铸坯进行动态轻压下，在不同的铸坯心部固相率时以相应的压下量进行调控，提高心部钢水的流动和均匀性，来有效地减少因凝固时因枝晶搭接产生的偏析。

此外，通过对加热温度和轧制制度进行设计，合格控制大方坯的变形，提高坯料的表面质量，通过加热进一步降低偏析指数，减少成品盘条的偏析和网状碳化物以及马氏体的形成。

通过对结晶器参数和二冷区水量的控制，在固相率位于0.5～0.9时，进行 6段轻压下，能够使连铸坯冷却时逐步对液芯位置的钢水成分进行均匀化，同时不会对表面质量造成影响，压下的位置或者压下量不当都会带来很大的风险，否则解决不了偏析问题，同时会在坯料表面产生表面裂纹。

当道次延伸系数为1.16-1.28之间，断面尺寸压下率为15-21％时，效果最好，延伸系数和面缩率的相互搭配，能够使得开坯轧制变形时，金属充分流动。不至于因金属变形不均匀导致的耳子以及其他表面缺陷的产生，减少因开坯过程表面缺陷造成的成品缺陷，从而降低下游客户拉拔时的断丝率。

与现有的技术相比，本发明的有益效果在于：

1)采用电磁搅拌、二冷段水雾冷却和轻压下技术解决了困扰帘线钢的夹杂、心部偏析、疏松和缩孔等技术难题；

2)采用控制轧制的开坯技术，即道次延伸系数1.1-1.3，断面尺寸压下率 14-23％和轧制速度(最后一架轧机出口的线速度为0.6-0.8m/s)的控制，解决了因坯料局部塑性流动不充分而导致的表面缺陷。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (1)

1.一种高强帘线钢方坯的生产方法，包括铁水脱硫、转炉冶炼、精炼、连铸、方坯加热、热连轧、冷却、集卷的步骤，其特征在于：连铸工序时，控制结晶器水量为3000-4000L/min，振频为120-125Hz，结晶器电磁搅拌电流为750±5A，频率为1.5±0.2Hz，同时二冷段采用水雾冷却，水量为16~78L/min，水压力为1.0~3.0bar，所述连铸工序中，当固相率fs为0.5~0.9时，采用6段轻压下；方坯加热时，工艺控制要求加热炉均热段温度控制为1190-1230℃，空燃比＜0.65，加热时间240-300min；热连轧时，控制开轧温度为1050-1080℃，轧制道次延伸系数1.1-1.3，断面尺寸压下率14-23%；

所述连铸工序中，帘线钢拉速控制为0.54-0.64m/min；

所述连铸工序生产出的连铸坯断面尺寸≥280mm×280mm；

所述二冷段分为四个区域，所述四个区域的水流量和水压满足以下条件：

第一区水流量为70-75L/min，水压为2.0-3.0bar，

第二区水流量为22-28L/min，水压为1.0-1.5bar，

第三区水流量为16-20L/min，水压为1.3-1.8bar，

第四区水流量为16-20L/min，水压为1.8-2.5bar；

在连铸工序中，所述6段轻压下的每段压下量设定分别为3.6-4.0mm、3.6-4.0 mm、2.2-2.8 mm、1.8-2.2 mm、0.4-0.8 mm、0.3-0.6 mm；

热连轧时，控制最后一架轧机出口的线速度为0.6-0.8m/s。