CN111979495A - 一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢及生产方法 - Google Patents
一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢及生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢，其组分及wt%为：C:不超过0.003%、Si不超过0.02%、Mn:不超过0.055%、P≦0.015%、S≦0.007%、N≦0.005%、AlT不超过0.01%；方法：铁水脱硫后炼钢；RH真空处理；连铸；对铸坯加热；堆垛自然冷却至室温；粗轧；精轧；吐丝；保温；待用。本发明在保证抗拉强度≤275MPa，延伸率A≥45%前提下，导电率≥16.9%，比现有技术提高至少5%；且能控制B类夹杂物颗粒数目及大小，使得钢具有良好的拉拔性能，能够细拉至0.1mm以下，满足更高端用户拉拔要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种电缆用钢及生产方法，具体属于一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢及生产方法。
背景技术
电缆用钢，俗称铜包钢，主要用途经一系列工艺制成铜包钢线，在通讯电讯中，铜包钢线融合了钢的抗拉强度及韧性(为纯铜线的2倍)、铜的导电性能及高频特性，质量轻(比纯铜线轻12％)，无蠕变，经受得起风雪冰雹的袭击，经得起大跨度、盐雾和易腐蚀环境，所以能减少传输信息的畸变、失真，提高了传输质量。并且具有节约铜材、降低成本的优点，是纯铜线产品的替代品，为此被广泛应用于平行双芯电话用户通信的芯线，各种电子元器件的接插件，军用被复线芯线，电力传输和电话线路的架空线，电气化铁路、电气化轻轨接触网架空线，电力电缆的编织屏蔽线，铜包钢铰线承力索及吊弦，电力工业接地棒等方面。
由于电缆用钢轧制的特殊性，其C含量极低，且其他元素也很低，轧制过程中轧制热低，不能弥补过程中温降，冷却较快，尾部温度容易进入两相区，会导致晶粒长大不均匀，大小晶粒极差大于2级而发生混晶，从而导致用户在拉拔过程中钢丝表面存在凸凹不平。
目前市场上在本领域所用的电缆用钢，存在的主要问题是导电率不高，即其导电率不超过16.5％，相同规格镀铜下，传输效率满足不了用户需求，如果要达到或者更高的要求则要增加一定的镀铜量以及拉拔量，增加生产成本，如经检索的：
中国专利申请号为CN201711084878.8的专利文献，本发明涉及《一种铜包钢复合屏蔽线用钢线材及其生产方法》，所述钢线材化学成分及质量百分含量为C≤0.010％，Si≤0.010％，Mn≤0.07％，P≤0.010％，S≤0.010％，Al≤0.004％，Ti≤0.003％，B:0.0060～0.0120％，余量为Fe和不可避免的杂质。所述生产方法包括钢坯冶炼、钢坯加热、线材轧制和线材冷却工序；加热工序采用连铸坯加热和热轧坯二次加热方式，加热炉温度为1150±10℃；线材冷却工序采用缓冷工艺。其虽然可以实现拉拔至0.08mm不断丝，导电率可达16.3％以上，其最高在16.8％，但其由于吐丝温度太高，表面形成的氧化铁皮太厚，导致后面剥离时剥离不干净而会在细拉时产生断丝现象，且由于没有任何控冷手段，盘条搭接点温度会相对于其它地方有过高的温度而使盘条整圈均匀性不好，晶粒度容易小于4级而引起混晶，同时其导电率也没有超过16.8％。
中国专利申请号为CN201710489758.X的文献，公开了一种半硬态电缆钢及生产方法，其该半硬态电缆钢化学成分的质量百分比为：C≤0.02％、Si：≤0.02％、Mn：0.05～0.1％、P≤0.020％、S≤0.015％、Als：0.005～0.01％，其余为Fe和不可避免的杂质，且上述元素满足Cu+Ni+Cr+Mo≤0.030％，Mn/S≥10；其生产方法包括：铁水脱硫、转炉冶炼、吹氩、RH炉处理、连铸、方坯加热、高线轧制、斯太尔摩控冷的步骤。该文献虽制得的产品的抗拉强度可达到560～750Mpa，且其导电率在16.2％以上，具有良好的拉拔性能；且其生产方法通过机械除鳞，免除酸洗对环境的污染，且操作简单，满足生产要求，但其存在的不足：一是导电率没有达到很高水平，即也没超过16.7％；二是其为半硬态电缆用钢，加工后强度太高，延伸率低，对于目前CP线来说，是不能够满足使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在而不足，提供一种抗拉强度≤275MPa，延伸率A≥45％前提下，导电率≥16.9％，满足用户拉拔后有高的延伸率、高电导率的的制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢及生产方法。
实现上述目的的措施：
一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢，其组分及重量百分比含量为：C:不超过0.003％、Si不超过0.02％、Mn:不超过0.055％、P≦0.015％、S≦0.007％、N≦0.005％、AlT不超过0.01％，其余为Fe和杂质元素。
优选地：C的重量百分比含量不超过0.0024％。
优选地：Si的重量百分比含量不超过0.016％。
优选地：Mn的重量百分比含量不超过0.051％。
生产一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢的方法，其步骤：
1)铁水脱硫后进行炼钢，控制钢水终点自由氧含量不超过600PPm，控制出钢温度在1630～1650℃；
2)进行RH真空处理，控制在压力≤67Pa的处理时间不低于8min，且处理结束时RH炉自由氧不高于20ppm；
3)进行连铸，控制中包钢水温度在其钢种液相温度线上不高于25℃；控制铸坯拉速在1.8～2.0m/min；
4)对铸坯加热，控制均热段温度在1100～1200℃，加热时间在210～250min；不能有过热及过烧现象；
5)堆垛自然冷却至室温，其间严禁向铸坯表面浇水；
6)进行粗轧，并控制其开轧温度不低于1065℃；
7)进行精轧，控制其开轧温度在935～965℃；
8)进行吐丝，控制吐丝温度在925～945℃；
9)进行保温，其间，控制：0#辊道运行速度在22～25m/min，自0#辊道后，其它辊道运行速度均为前一辊道速度的1.21倍递增；保温盖处于全部关闭状态；
10)待用。
优选地：粗轧开轧温度在1105～1130℃。
优选地：精轧开轧温度在945～960℃。
本发明中各元素及主要工艺的机理及作用
C：C在钢中起固溶强化的作用，提高钢材的强度。但C含量过高会降低钢材的韧性，且从导电性能的角度看，碳的含量不能过高，因此本发明将C控制在0.003％的范围。
Si：Si在钢中起固溶强化作用，同时具有脱氧作用。且从导电性能的角度看，的含量不能过高，因此，本发明将Si控制在0.02％的范围内。
Mn：Mn在钢中起固溶强化的作用,可以细化晶粒，提高强度，同时具有良好的脱氧作用,也可以和S形成MnS，消除S的有害作用，改善钢的加工性能，且从导电性能的角度看，兼顾强度、导电率，Mn的含量不能超过0.055％。
P：P为钢中的杂质元素，p会在钢种析出Fe3P，增加钢的冷脆性，同时p易在结晶过程中产生偏析，影响产品的韧性，因此，本发明中p含量越低越好，控制范围为p≦0.015％；
S：S为钢中的杂质元素，S易与Fe形成Fes，Fes熔点低，在900℃加热时熔解形成裂纹，增加钢的热脆性，因此，本发明中S含量越低越好，控制范围为S≦0.007％。
N：N在钢中起固溶强化的作用，与Al形成AlN提高强度，但对钢的导电率和塑性有一定的影响，控制范围为N≦0.005％
AlT：Al是用于脱氧，降低钢的氧含量，但Al有细化晶粒的作用，与N形成细小的难熔化台物，对盘条的导电率不利。因此，本发明将Al控制不超过0.01％。
本发明之所以控制钢水终点自由氧含量不超过600PPm，是由于防止钢水过氧化，后期少添加脱氧剂Al的量，从而减少Al2O3夹杂，提高导电率。
本发明之所以控制在压力≤67Pa的处理时间不低于8min，且处理结束时RH炉自由氧不高于20ppm，是由于低的真空值下游足够的循环时间保证夹杂物上浮。
本发明之所以控制中包钢水温度在其钢种液相温度线上不高于25℃；控制铸坯拉速在1.8～2.0m/min，是由于温度过高，在高拉速下会使得铸坯柱状晶过大，加热时间不够就会遗传到后面，使得晶粒分布不均匀，导致混晶风险。
本发明之所以控制精轧开轧温度在935～965℃，优选地精轧开轧温度在945～960℃，是由于本钢种轧制热低的特性，保证尾部温度不低于900℃，使得整个轧制过程都在单相的奥氏体区，不发生完全再结晶，晶内存在再结晶织构，有利于电导率的提高。
本发明之所以控制：0#辊道运行速度在22～25m/min，自0#辊道后，其它辊道运行速度均为前一辊道速度的1.21倍递增；保温盖处于全部关闭状态，是为保证晶粒有足够的时间长大至5-6级且不会低于4级，同时集卷温度又不会超过700℃，过高的温度会引起乱线。。
本发明由于控制均热温度1150℃以上，吐丝温度不低于900℃，所以能保证尾部温度。同时较高的终轧温度一是可以在奥氏体区完成轧制，不发生完全再结晶，晶内存在再结晶织构，有利于电导率的提高；二是可以利于晶粒长大，晶界减少，晶界对电子波的阻碍作用减少，降低了散射能力，晶粒长大的过程也是晶粒中杂质随晶界迁移，并停留在晶界上，使单个晶粒净化，从而减少晶粒对电子波的阻碍，提高电导率，三较粗大的晶粒能够降低钢的强度，从而使得加工过程中不会快速。本发明对电缆用钢电导率的提高程度获得了意想不到的效果。
本发明与现有技术相比，在保证抗拉强度≤275MPa，延伸率A≥45％前提下，导电率≥16.9％，比现有技术提高至少5％；且能控制B类夹杂物颗粒数目及大小，使得钢具有良好的拉拔性能，能够细拉至0.1mm以下，满足更高端用户拉拔要求。
附图说明
图1为本发明的金相组织图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例和对比例的化学成分取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的冶炼工艺取值列表；
表3为本发明各实施例及对比例的性能及应用情况。
本发明各实施例均按以下工艺生产：
1)铁水脱硫后进行炼钢，控制钢水终点自由氧含量不超过600PPm，控制出钢温度在1630～1650℃；
2)进行RH真空处理，控制在压力≤67Pa的处理时间不低于8min，且处理结束时RH炉自由氧不高于20ppm；
3)进行连铸，控制中包钢水温度在其钢种液相温度线上不低于25℃；控制铸坯拉速在1.8～2.0m/min；
4)对铸坯加热，控制均热段温度在1100～1200℃，加热时间在210～250min；不能有过热及过烧现象；
5)堆垛自然冷却至室温，其间严禁向铸坯表面浇水；
6)进行粗轧，并控制其开轧温度不低于1065℃；
7)进行精轧，控制其开轧温度在935～965℃；
8)进行吐丝，控制吐丝温度在925～945℃；
9)进行保温，其间，控制：0#辊道运行速度在22～25m/min，自0#辊道后，其它辊道运行速度均为前一辊道速度的1.21倍递增；保温盖处于全部关闭状态；
10)待用。
表1本发明各实施例及对比例的化学成分wt％
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | AlT | N |
| 1 | 0.0016 | 0.008 | 0.051 | 0.012 | 0.003 | 0.0088 | 0.0032 |
| 2 | 0.0024 | 0.015 | 0.050 | 0.015 | 0.004 | 0.0093 | 0.0029 |
| 3 | 0.0024 | 0.009 | 0.033 | 0.007 | 0.002 | 0.0092 | 0.0027 |
| 4 | 0.0018 | 0.013 | 0.0047 | 0.011 | 0.005 | 0.0082 | 0.0041 |
| 5 | 0.0012 | 0.016 | 0.049 | 0.008 | 0.003 | 0.0091 | 0.0047 |
| 6 | 0.0016 | 0.009 | 0.042 | 0.009 | 0.005 | 0.0084 | 0.0031 |
| 7 | 0.0020 | 0.0010 | 0.051 | 0.006 | 0.007 | 0.099 | 0.0042 |
| 8 | 0.0014 | 0.011 | 0.045 | 0.013 | 0.006 | 0.097 | 0.0049 |
| 9 | 0.0024 | 0.016 | 0.051 | 0.014 | 0.007 | 0.086 | 0.0022 |
| 10 | 0.0019 | 0.012 | 0.041 | 0.012 | 0.003 | 0.094 | 0.0027 |
| 对比例1 | 0.02 | 0.003 | 0.05 | 0.008 | 0.004 | 0.015 | / |
| 对比例2 | 0.01 | 0.005 | 0.06 | 0.10 | 0.005 | 0.014 | / |
表2本发明各实施例及对比例的工艺参数
续表2
说明：各实施例的辊道均有13道，其自1#辊道开始，其它辊道运行速度均为前一辊道速度的1.21倍递增设定即可。
表3本发明各实施例及对比例的盘条性能及应用对比
从表3可以看出，按照本发明步骤生产的盘条导电率都在16.90％，比对比实施例平均高0.4％，可以少镀铜从而节约成本。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。
Claims (7)
1.一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢，其组分及重量百分比含量为：C: 不超过0.003%、Si不超过0.02%、Mn: 不超过0.055%、P≦0.015%、S≦0.007%、N≦0.005%、AlT不超过0.01%，其余为Fe和杂质元素。
2.如权利要求1所述的一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢，其特征在于：C的重量百分比含量不超过0.0024%。
3.如权利要求1所述的一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢，其特征在于：Si的重量百分比含量不超过0.016%。
4.如权利要求1所述的一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢，其特征在于：Mn的重量百分比含量不超过0.051%。
5.生产如权利要求1所述的一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢的方法，其步骤：
1）铁水脱硫后进行炼钢，控制钢水终点自由氧含量不超过600PPm，控制出钢温度在1630~1650℃；
2）进行RH真空处理，控制在压力≤67Pa的处理时间不低于8min，且处理结束时RH炉自由氧不高于20ppm；
3）进行连铸，控制中包钢水温度在其钢种液相温度线上不高于25℃；控制铸坯拉速在1.8~2.0m/min；
4）对铸坯加热，控制均热段温度在1100~1200℃，加热时间在210~250min；不能有过热及过烧现象；
5）堆垛自然冷却至室温，其间严禁向铸坯表面浇水；
6）进行粗轧，并控制其开轧温度不低于1065℃；
7）进行精轧，控制其开轧温度在935~965℃；
8）进行吐丝，控制吐丝温度在925~945℃；
9）进行保温，其间，控制：0#辊道运行速度在22~25m/min，自0#辊道后，其它辊道运行速度均为前一辊道速度的1.21倍递增；保温盖处于全部关闭状态；
10）待用。
6.如权利要求5所述的生产一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢的方法，其特征在于：粗轧开轧温度在1105~1130℃。
7.如权利要求5所述的生产一种制作薄膜电容器引线的高电导率电缆用钢的方法，其特征在于：精轧开轧温度在945~960℃。
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