CN111763884A - 一种减免拉拔型帘线钢及其制备方法 - Google Patents

一种减免拉拔型帘线钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减免拉拔型帘线钢，其化学成分按重量百分比计为C 0.59～0.64％、Si 0.36～0.40％、Mn 0.10～0.14％、P≤0.01％、S≤0.01％、Cr 0.10～0.25％、B 0.0005～0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明将普通强度(NT)帘线钢碳含量控制在亚共析钢成分范围以内，并结合硅元素强化、奥氏体晶粒细化等手段，有效优化(简化)拉拔工艺并提高盘条质量和稳定性，制得超细径帘线钢，使不同强度级别钢丝均可满足用户要求，显著降低钢铁企业生产难度和成本。

Description

一种减免拉拔型帘线钢及其制备方法
技术领域
本发明属于线钢及其生产技术领域，具体涉及一种减免拉拔型帘线钢及其制备方法。
发明内容
伴随着汽车工业的蓬勃发展，中国已成为全球最大轮胎生产国和出口国，而帘线钢作为轮胎的骨架材料，国内年需求量超过200万吨并呈逐年增加趋势。帘线钢的主要难点体现在：用户深加工流程长且复杂，需经过几十道次的拉拔和热处理工序，同时钢丝压缩率超过99％、最终直径细小(可达0.15mm)，吨钢拉拔长度超过3000公里，吨钢捻股断丝率要求＜4次。因此，帘线钢任何细微的缺陷，在深加工过程均可能会暴露，进而造成断丝或钢丝性能(力学、扭转等)不达标。另一方面，随着节能环保要求的日益严苛，帘线钢深加工也迎来的一系列变革，如：盘条氧化铁皮去除由酸洗转变为机械剥壳；钢丝热处理由两次变为一次，由铅浴变为更为环保的水浴，等。
目前，帘线钢市场竞争日趋白日化，产品同质化严重，难以避免残酷的价格竞争，因此如何更好地满足用户需求，提升用户效率、降低用户成本，是帘线钢生产企业不得不面对的问题。
传统的帘线钢按碳含量不同，分为70C、80C、90C，其较高的碳含量使得钢质均匀化控制困难，生产成本高且盘条质量稳定性难以保障。而下游用户是按照拉拔后钢丝强度，将盘条分为普通强度、高强度、超高强度帘线用钢。随着帘线钢强度级别的提升，钢铁企业均面临高碳钢均质化控制的冶金界世界性难题，而通过成分体系创新，降低生产难度的同时，满足帘线钢高强化并不断提高盘条质量的稳定性，显得尤为迫切。
帘线钢深加工流程通常为：盘条经过剥壳、粗拉、中拉后，再经过热处理重新奥氏体化，以消除应变，继续进行湿拉(最终拉拔)后进行捻股(多股钢丝编织在一起)成最终成品。为应对不断严苛的节能环保要求，同时，进一步降低线材加工成本、提高企业生产效率，下游用户也在不断摸索对工艺流程的优化。
目前，不论70C、80C、90C，市场上帘线钢规格均为Ф5.5mm，但若钢铁企业提供的盘条规格不变，下游用户深加工工序将难以简化。因此，开发更细径帘线钢将更好的契合下游用户的需求：公开号CN102676948A公开了一种含硼帘线钢，主要在NT级(普通强度)、HT级(高强度)帘线钢中加入了微量的硼；专利CN105331895A公开了一种含铬帘线钢，主要通过引入Cr来提升NT级和HT级帘线钢的淬透性；专利CN105063508A公开一种含硼高端帘线钢，属于ST级(超高强度)，其C含量高达0.89～0.96％。但上述专利，相同级别帘线钢成分体系相似，均是随着帘线钢强度级别的提升，不断提高碳含量，使得帘线钢碳含量达到超过共析钢水平，但碳含量的提高将不可避免地造成铸坯偏析，恶化了盘条均匀性，使得生产难度不断凸显，提高了企业生产成本和用户使用成本。专利103667655A公开了一种直径5mm规格的帘线钢盘条生产工艺，通过粗轧6道次、中轧6道次、预精轧4道次、精轧10道次、减定径4道次累计30道次的控制轧制，使成品表面质量和尺寸精度满足要求；但所得盘条直径与传统帘线钢直径(5.5mm)变化不大，且不涉及对钢材成分的改进，对下游用户简化流程意义不大。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种减免拉拔型帘线钢，将普通强度(NT)帘线钢碳含量控制在亚共析钢成分范围以内，并通过硅元素强化、奥氏体晶粒细化等手段，有效优化(简化)拉拔工艺并提高盘条质量和稳定性，得超细径帘线钢，使不同强度级别钢丝均可满足用户要求，显著降低钢铁企业生产难度和成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种减免拉拔型帘线钢，其化学成分按重量百分比计为：C0.59～0.64％、Si0.36～0.40％、Mn0.10～0.14％、P≤0.01％、S≤0.01％、Cr0.10～0.25％、B0.0005～0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质。
上述方案中，所述减免拉拔型帘线钢的直径为3.0～3.5mm。
上述一种减免拉拔型帘线钢的制备方法，包括铁水预处理、RH真空精炼、连铸、铸坯加热、高速轧制步骤，其中高速轧制步骤中，开轧温度为950～1000℃，粗轧压下量＞40％，吐丝温度≥925℃，风冷至室温，风冷速度为10～15℃/s。
上述方案中，所述铁水预处理中，进转炉前铁水P、S含量分别控制为：[P]＜0.015wt％、[S]＜0.01wt％。
上述方案中，所述转炉出钢碳含量＞0.1wt％，并进行脱氧合金化。
上述方案中，所述RH真空精炼处理时间＞10个循环周期；采用中间包电磁感应加热，过热度控制在小于15℃。
上述方案中，所述连铸坯断面尺寸小于160mm×160mm，拉坯速度控制在0.74～0.76m/min；采用凝固末端动态轻压下工艺，铸坯总压下量14～19mm。
上述方案中，所述铸坯缓冷进行加热，均热温度1115～1145℃，均热时间100～140min。
上述方案中，所述轧制过程制备得到3.0～3.5mm的盘条。
本发明的原理为：
一、成分设计原理：
C：碳是钢中最重要的组成元素，对盘条的强度和塑性影响最为显著，随着碳含量的增加，盘条强度不断提高，但塑性急剧降低，同时碳含量越高，生产控制难度越大、产品质量稳定性越差；为降低冶炼生产难度，本发明首次提出将碳含量控制在亚共析钢成分范围以内，其碳含量与同级别帘线钢相比显著降低，采用的碳含量为0.59～0.64wt％。
Si：硅是钢中重要的强化元素，能显著提高拉拔后钢丝的弹性极限，并能有效减少热处理而导致的强度降低，同时，Si与Cr形成合金渗碳体可发挥强化片层的作用，并可减缓拉拔过程渗碳体的破碎，提升钢丝综合力学性能；本发明采用的硅含量为0.36～0.40wt％。
Mn：锰是贵重的合金元素，与硫结合生成MnS，进而减轻硫的危害，并能细化珠光体、提高钢丝强度，但过高的锰会增加钢材的过热敏感性，使热处理时晶粒容易长大；本发明采用铁水三脱，硫含量控制较低，为降低成本，不需要过高的锰，Mn含量控制在0.10～0.14wt％。
P、S：磷和硫在本钢种属于有害元素，磷容易产生冷脆，硫容易产生热脆，进而恶化钢丝拉拔和热处理加工条件，因此需要尽量降低其含量。本发明P≤0.01wt％、S≤0.01wt％。
Cr：铬能细化珠光体片层，提高成品钢丝强度；但过高的铬，会提高盘条淬透性，导致热轧过程出现马氏体等异常组织，同时，过于细小的片层，会降低盘条韧性，进而恶化钢丝最为关键的指标—扭转性能；本发明采用的Cr含量为0.10～0.25wt％。
B：高碳钢中微量的硼能抑制P在晶界的富集，并改善夹杂物的形态，进而能提高盘条的冷加工性能，但过量的硼会减弱晶界结合力恶化盘条力学性能；本发明B含量控制在0.0005～0.0015wt％。
二、工艺改进原理
本发明基于上述帘线钢成分设计，并结合工艺改进，首次得到超细径规格尺寸的帘线钢盘条；所述细径线材可提高线材热轧后的冷却效果，促进线材断面组织均匀化、γ晶粒微细化、抑制拔丝加工时的时效，并抑制渗碳体的破断；这些效果可进一步提高线材的强度和拔丝极限，可省略和简化用户的二次加工，从而降低生产成本和提高生产效率；同时可减少拔丝加工的能源消费并省略热处理工艺，具有显著的能耗效益。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明基于全新的帘线钢成分体系，并结合工艺改进，首次得到超细径规格尺寸的帘线钢盘条，契合了用户对高品质帘线钢的质量要求，并为用户简化深加工流程、节能减排，降低企业生产成本、提高市场竞争力，提供了全新的解决方案。
2)本发明通过技术创新，可省略粗拉工序，降低拉拔过程的能源消耗，并可稳定满足捻股断丝率＜2次/吨钢的要求。
3)本发明涉及的制备工艺简单，可操作性强，具有很高的市场竞争优势和经济价值。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1～15
本发明实施例1～15所述减免拉拔型帘线钢，采用的的制备工艺包括如下步骤：
1)铁水预处理，进转炉前铁水P、S含量分别控制为：[P]＜0.015wt％、[S]＜0.01wt％；
2)转炉出钢碳含量＞0.1wt％，并进行脱氧合金化；RH真空处理时间＞10个循环周期；采用中间包电磁感应加热，过热度控制在小于15℃；
3)连铸坯断面尺寸小于160mm×160mm，拉坯速度稳定控制在0.75m/min，采用凝固末端动态轻压下工艺，铸坯总压下量14～19mm；
4)铸坯缓冷48h后，进行加热，均热温度1115～1145℃，均热时间100～140min；
5)进行高速轧制(高速线材轧制工艺)，开轧温度为950～1000℃，粗轧压下量＞40％，吐丝温度≥925℃，风冷至室温，冷却速度控制在10～15℃/s；
6)轧制成直径3.0～3.5mm的盘条，待用。
实施例1～15采用的化学成分信息见表1，具体工艺参数见表2和表3。
表1化学成分wt％
编号 C Si Mn P S Cr B
实施例1 0.59 0.36 0.10 0.008 0.007 0.10 0.0005
实施例2 0.60 0.37 0.11 0.007 0.006 0.18 0.0014
实施例3 0.61 0.36 0.12 0.005 0.004 0.19 0.0006
实施例4 0.64 0.38 0.13 0.001 0.008 0.25 0.0007
实施例5 0.63 0.39 0.14 0.004 0.005 0.18 0.0008
实施例6 0.62 0.40 0.10 0.007 0.005 0.22 0.0005
实施例7 0.61 0.36 0.14 0.006 0.001 0.21 0.0014
实施例8 0.59 0.40 0.13 0.004 0.004 0.23 0.0006
实施例9 0.60 0.37 0.12 0.008 0.007 0.25 0.0007
实施例10 0.63 0.38 0.13 0.005 0.006 0.15 0.0012
实施例11 0.62 0.40 0.14 0.005 0.004 0.20 0.0007
实施例12 0.61 0.37 0.11 0.001 0.008 0.17 0.0013
实施例13 0.62 0.38 0.12 0.004 0.005 0.22 0.0015
实施例14 0.63 0.39 0.13 0.007 0.005 0.23 0.0014
实施例15 0.64 0.40 0.14 0.003 0.001 0.24 0.0009
对比例1 0.74 0.20 0.45 0.006 0.005 0.08 --
对比例2 0.73 0.23 0.55 0.004 0.005 0.09 --
对比例3 0.73 0.26 0.56 0.008 0.001 0.05 --
对比例4 0.72 0.30 0.50 0.004 0.001 0.04 0.0012
对比例5 0.71 0.33 0.42 0.007 0.005 0.08 0.0009
表2冶炼过程工艺参数
Figure BDA0002560571800000051
表3轧制过程工艺参数
Figure BDA0002560571800000052
Figure BDA0002560571800000061
将实施例1～15和对比例1～3所得盘条进一步进行深加工，具体加工条件见表4。
表4深加工流程对比
Figure BDA0002560571800000062
将实施例1～15和对比例1～3所得盘条和单丝分别进行力学性能等性能测试，结果见表5。
表5性能测试结果
Figure BDA0002560571800000063
Figure BDA0002560571800000071
由表4和表5可以看出，本发明所得产品可表现出更高的抗拉强度，且质量稳定，完全满足用户标准要求；可有效简化深加工流程，降低拉拔过程的能源消耗，并满足捻股断丝率＜2次/吨钢的要求；同时，本发明所述技术方案可操作性强，具有很高的市场竞争优势，能给企业带来良好的经济效益。
上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种减免拉拔型帘线钢，其特征在于，其化学成分按重量百分比计为：C 0.59～0.64％、Si 0.36～0.40％、Mn 0.10～0.14％、P≤0.01％、S≤0.01％、Cr 0.10～0.25％、B0.0005～0.0015％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的减免拉拔型帘线钢，其特征在于，所述减免拉拔型帘线钢的盘条直径为3.0～3.5mm。
3.权利要求1或2所述减免拉拔型帘线钢的制备方法，其特征在于，包括铁水预处理、RH真空精炼、连铸、铸坯加热、高速轧制步骤，其中高速轧制步骤中，开轧温度为950～1000℃，粗轧压下量＞40％，吐丝温度≥925℃，风冷至室温，风冷速度为10～15℃/s。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铁水预处理中，进转炉前铁水P、S含量分别控制为：[P]＜0.015wt％、[S]＜0.01wt％。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述转炉出钢碳含量＞0.1wt％，并进行脱氧合金化。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述RH真空精炼处理时间＞10个循环周期；采用中间包电磁感应加热，过热度控制在小于15℃。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述连铸坯断面尺寸小于160mm×160mm，拉坯速度控制在0.74～0.76m/min；采用凝固末端动态轻压下工艺，铸坯总压下量14～19mm。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铸坯缓冷进行加热，均热温度1115～1145℃，均热时间100～140min。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高速轧制过程制备得到3.0～3.5mm的盘条。
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