CN112195391A - 大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法 - Google Patents

大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其基本工艺流程为：高炉铁水→脱硫处理→转炉冶炼→吹氩→LF精炼→RH真空处理→大方坯连铸→大方坯均热→开坯轧制→火焰切割修磨→小方坯均热→高线轧制→斯太尔摩控冷→钢丝盘条，其化学成分体系为：C 0.69～0.74％、Si 0.72～0.82％、Mn 0.25～0.35％、P≤0.015％、S≤0.015％、Cu≤0.10％、Ni≤0.20％、Cr 0.3～0.4％、N≤0.007％、Als≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。采用本发明生产的钢丝盘条制成的钢丝强度和韧性均优良，不易发生弹性形变，适用于编制大跨度低弧垂铝包线。

Description

大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法
技术领域
本发明涉及一种线材生产方法，特别是指一种大跨度低弧垂铝 包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法。
背景技术
输电导线作为输电线路最主要的部件之一，其机械性能是确保 高压输电线路长久、安全、稳定运行的保证，尤其是当线路通过沿 海、崇山峻岭及较多覆冰的地域。目前，输电导线均为铝和钢的复 合结构，又称铝包线，主要依靠铝传送电能，钢则作为骨架起到支撑作用，其中钢的性能以及与铝材的结合方式直接影响导线的机械 性能，因而输电导线的升级换代，均有赖于导线专用钢的开发和质 量提升。铝包钢用线材主要用于制作铝包钢线、铝包钢绞线、铝包 钢芯铝绞线、OPGW等，应用于电力行业。
随着铝包线用线材强度的提升，在标准档距下，导线弧垂更低， 杆塔高度也可以相应降低；而且由于弧垂的降低，导线的跨度也可 以在同等条件下增大，因而对降低杆塔高度、减少杆塔数量、节约 匹配性基础材料具有积极作用。提高铝包线用线材强度对于降低工 程投资成本、提高输电线路安全性均具有重要的意义，且在技术和 经济性上均具有显著优势，因而高强铝包钢芯线成为高压、特高压 节能导线发展趋势。
中国专利文献CN102312169A提供一种高强度低合金高碳钢盘 条及其生产方法，采用如下成分体系：[C]：0.86％～1.0％，[Si]：0.1％ ～2.0％，[Mn]：0.3％～1.0％，[Cr]：0.1％～1.0％，[P]≤0.020％，[S] ≤0.015％，不可避免的杂质不高于0.1％，其余为铁，以及下述生产 流程：1)铁水脱硫预处理：将硫含量控制在0.005％以下；2)转炉 冶炼：钢中磷含量≤0.010％，转炉终点钢液温度1570-1680℃；3) LF精炼：温度1550-1620℃；4)连铸：用低过热度浇注工艺制度， 中间包钢水过热度不大于25℃，铸坯尺寸 (200-400mm)*(300-500mm)；5)连轧和线材轧制：盘条直径5.5-8mm， 盘条相变过程过冷度50-75℃。该方案主要对炼钢过程参数进行了限 制，但采用的是一火工艺，无法保证盘条偏析，钢丝扭转性能无法 保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可生产高强度、高弹性模量钢丝的 大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法。
为实现上述目的，本发明所提供的大跨度低弧垂铝包线用高碳 高硅钢丝盘条的生产方法，包括如下步骤：
1)脱硫处理：采用喷镁粉脱硫工艺对高炉铁水进行脱硫，出站 样[S]≤0.005wt％；
2)转炉冶炼：转炉后搅时间3～5min，出钢温度1620～1680℃， 出钢时间≥3min；出钢过程中加入合金调整元素成分；
3)吹氩：采用底吹方式，吹氩时间≥3min；
4)LF精炼：采用CaO-SiO2-Al2O3渣系精炼，渣碱度目标值控 制在2.0～4.0范围；LF炉温度控制在1535±50℃，处理时间≥30min；
5)RH真空处理：RH真空处理时间≥8min，真空处理过程中 对合金成分进行微调；
6)大方坯连铸：中包钢水过热度≤25℃；拉速0.40～0.65m/min； 采用轻压下，压下量范围11.0～15.0mm；所得大方坯断面尺寸为 (300～450)*(300～450)mm；
7)大方坯均热：在弱还原气氛下进行均热，均热温度：1220～1280℃，大方坯在炉时间300～450min；
8)开坯轧制：开轧温度1170±50℃，开坯后所得小方坯断面尺 寸(140～250)*(140～250)mm；
9)火焰切割修磨：小方坯进行火焰切割与全面修磨，再空冷至 300℃以下；
10)小方坯均热：均热温度1190±30℃，断面温差≤35℃，小 方坯在炉时间200～240min；
11)高线轧制：开轧温度1100±30℃，精轧机入口温度890± 20℃，减定径机入口温度890±20℃，吐丝温度910±15℃，精轧入 口速度为8.0±0.2m/s；
12)斯太尔摩控冷：采用斯太尔摩控冷线对盘条成品进行控制 冷却；
所得高碳高硅钢丝盘条按质量百分比计包括如下化学组分：C 0.69～0.74％、Si0.72～0.82％、Mn 0.25～0.35％、P≤0.015％、S≤0.015％、 Cu≤0.10％、Ni≤0.20％、Cr0.3～0.4％、N≤0.007％、Als≤0.008％， 余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，所述步骤2)中，出钢水20％～30％时，随钢流加入硅、 锰合金和增碳剂来调整元素成分。
优选地，所述步骤6)中，大包至中包采用长水口，中包采用浸 入式水口保护浇铸。
优选地，所述步骤6)中，连铸二冷水按弱冷控制。
优选地，所述步骤7)中，炉内压力保持26～30MPa(表压)， 炉内气氛保持O2＜1.0vol％(体积百分比)、CO＜2.8vol％弱还原性 气氛。
优选地，所述步骤7)中，采用燃气式加热炉，空气消耗系数控 制在1.2～1.4。
优选地，所述步骤12)中，斯太尔摩风冷线共14组风机，其中， 1～4#风机额定风量为210000m3/h，打开率90％～100％(实际风量＝ 额定风量*打开率)；5～10#风机额定风量为154000m3/h，打开率 85％～100％；11～14#风机额定风量为125000m3/h，打开率80％～100％。
优选地，所述步骤12)中，斯太尔摩风冷辊道起步速度为40± 5m/min，1～10#风机辊道速度逐级递增，递增比例为1.05±0.01，在 10#风机辊道速度达到最大值；10～14#风机辊道速度逐级递减，递减 比例为0.92±0.01，在14#风机辊道达到10～14#风机辊道速度最小 值。该方案中，1～10#辊道逐渐提速，用于拉开盘条间距，加快相变； 10～14#逐渐减速，用于保温，释放内应力。
优选地，所生产的高碳高硅钢丝盘条成品直径为5.5±0.2mm。
优选地，在斯太尔摩控冷后，将盘条空冷至室温后进行集卷、 打捆、包装。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)采用高碳高硅成分体系，钢丝盘条强度和弹性模量高，在深 加工过程中不易发生强度下降，且不易变形，适用于编制大跨度铝 包线。
2)添加铬Cr元素(0.3～0.4％)可以有效细化晶粒，并提高盘 条的组织均匀性，改善盘条的同圈差，缩小盘条强度波动范围，提 高试制钢丝性能稳定性。
3)采用二火成材工艺，先连铸形成大方坯，再经过加热开坯后 形小方坯，开坯过程中的轧制变形和加热可以有效降低钢坯中的合 金元素偏析，钢质更为密实，有利于保证试制钢丝扭转性能。
4)按本发明方法生产的φ5.5mm热轧盘条，索氏体化率达到 95％，抗拉强度1180～1230MPa，面缩率38～52％，盘条索氏体化率 高，强度优异且均匀，塑性好；采用该盘条试制的φ2.4mm输电导 线单丝强度1650～1720MPa，扭转≥30次，1％伸长应力≥1500MPa， 弹性模量≥170GPa，钢丝强度和韧性均优良，不易发生弹性形变， 适用于编制大跨度低弧垂铝包线，在同等强度及尺寸的铝包线中可 提高跨度5％以上，可达到降低建造成本和提高安全性的作用。
附图说明
图1为本发明所提供的大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘 条的生产方法的工艺流程框图。
图2～5分别为实施例1～4生产的盘条样品在金相显微镜下放大500倍的照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1～4
如图1所示，本发明各实施例所提供的大跨度低弧垂铝包线用 高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其基本工艺流程为：高炉铁水→脱 硫处理→转炉冶炼→吹氩→LF精炼→RH真空处理→大方坯连铸→ 大方坯均热→开坯轧制→火焰切割修磨→小方坯均热→高线轧制→ 斯太尔摩控冷→空冷至室温→集卷→打捆→包装→钢丝盘条。各实 施例钢丝盘条的具体化学成分(Fe及不可避免的杂质除外)见下表：
表1各实施例化学成分表(单位wt％)
成分 C Si Mn P S Cu Ni Cr N Als
实施例1 0.70 0.78 0.29 0.008 0.012 0.005 0.11 0.32 0.002 0.005
实施例2 0.69 0.77 0.28 0.011 0.009 0.003 0.12 0.33 0.004 0.004
实施例3 0.71 0.81 0.31 0.007 0.006 0.004 0.09 0.38 0.004 0.005
实施例4 0.73 0.80 0.32 0.009 0.011 0.006 0.15 0.33 0.002 0.003
该方法具体步骤如下：
1)脱硫处理：采用喷镁粉脱硫工艺对高炉铁水进行脱硫，出站 样[S]≤0.005wt％；
2)转炉冶炼：转炉后搅时间3～5min，出钢温度1620～1680℃， 出钢时间3～6min；出钢水20％～30％时，随钢流加入硅、锰合金和 增碳剂来调整元素成分，合金含量按标准下限控制；
3)吹氩：采用底吹方式，吹氩时间≥3～5min；
4)LF精炼：采用CaO-SiO2-Al2O3渣系精炼，渣碱度目标值控 制在2.0～4.0范围；LF炉温度控制在1535±50℃，处理时间≥30min；
5)RH真空处理：RH真空处理时间≥8min，真空处理过程中 对合金成分进行微调；
6)大方坯连铸：大包至中包采用长水口，中包采用浸入式水口 保护浇铸，中包钢水过热度≤25℃；拉速0.40～0.65m/min；二冷水 按弱冷控制；采用轻压下，压下量范围11.0～15.0mm；所得大方坯 断面尺寸为380*420mm；
7)大方坯均热：在弱还原气氛下进行均热，采用燃气式加热炉， 空气消耗系数控制在1.2～1.4；炉内压力保持26～30MPa，炉内气氛 保持O2＜1.0vol％、CO＜vol％弱还原性气氛；均热温度： 1220～1280℃，大方坯在炉时间300～450min；
8)开坯轧制：开轧温度1170±50℃，开坯后所得小方坯断面尺 寸185*185mm；
9)火焰切割修磨：小方坯进行火焰切割与全面修磨，再空冷至 300℃以下后进行吊运；
10)小方坯均热：均热温度1190±30℃，断面温差≤35℃，小 方坯在炉时间200～240min；
11)高线轧制：开轧温度1100±30℃，精轧机入口温度890± 20℃，减定径机入口温度890±20℃，吐丝温度910±15℃，精轧入 口速度为8.0m/s；
12)斯太尔摩控冷：采用斯太尔摩控冷线对盘条成品进行控制 冷却；斯太尔摩风冷线长97米，共14组风机，其中，1～4#风机额 定风量为210000m3/h，打开率100％；5～10#风机额定风量为 154000m3/h，打开率100％；11～14#风机额定风量为125000m3/h，打 开率100％。斯太尔摩风冷辊道起步速度为40m/min，1～10#风机辊 道速度逐级递增，递增比例为1.05，在10#风机辊道速度达到最大值； 10～14#风机辊道速度逐级递减，递减比例为0.92，在14#风机辊道 达到10～14#风机辊道速度最小值。
13)盘条空冷至室温后进行集卷、打捆、包装，成品盘条直径 为5.5mm。
各实施例主要工艺参数见下表：
表2各实施例主要工艺参数表
Figure BDA0002687840170000071
以上未详细说明的部分采用钢丝盘条的常规工艺及指标。
性能测试
取实施例1～4生产的盘条试样，取横截面进行研磨抛光，采用 金相显微镜放大500倍进行观察，所得显微组织分别见图2～图5。 从图中可以看出：盘条的索氏体化率均达到95％以上(按惯例超过 95％时仍记为95％)，不存在马氏体等硬相组织，适合进行拉拔处理，满足下游用户要求。
对各实施例生产的φ5.5mm热轧盘条的索氏体化率、抗拉强度 和面缩率，以及由该盘条生产的φ2.4mm输电导线钢丝的抗拉强度、 扭转次数、1％伸长应力和弹性模量进行测试(均按行业通用方法)， 所得结果见下表：
表3各实施例组织与性能测试结果
Figure BDA0002687840170000081
从上表可以看出，按本发明方法生产的φ5.5mm热轧盘条，索 氏体化率达到95％，抗拉强度1195～1220MPa，面缩率42～48％，盘 条索氏体化率高，强度优异且均匀，塑性好；采用该盘条试制的φ 2.4mm输电导线单丝强度1685～1705MPa，扭转39～46次，1％伸长 应力1580～1605MPa，弹性模量180～202GPa，钢丝强度和韧性均优 良，不易发生弹性形变，适用于编制大跨度低弧垂铝包线。

Claims (10)

1.一种大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)脱硫处理：采用喷镁粉脱硫工艺对高炉铁水进行脱硫，出站样[S]≤0.005wt％；
2)转炉冶炼：转炉后搅时间3～5min，出钢温度1620～1680℃，出钢时间≥3min；出钢过程中加入合金调整元素成分；
3)吹氩：采用底吹方式，吹氩时间≥3min；
4)LF精炼：采用CaO-SiO2-Al2O3渣系精炼，渣碱度目标值控制在2.0～4.0范围；LF炉温度控制在1535±50℃，处理时间≥30min；
5)RH真空处理：RH真空处理时间≥8min，真空处理过程中对合金成分进行微调；
6)大方坯连铸：中包钢水过热度≤25℃；拉速0.40～0.65m/min；采用轻压下，压下量范围11.0～15.0mm；所得大方坯断面尺寸为(300～450)*(300～450)mm；
7)大方坯均热：在弱还原气氛下进行均热，均热温度：1220～1280℃，大方坯在炉时间300～450min；
8)开坯轧制：开轧温度1170±50℃，开坯后所得小方坯断面尺寸(140～250)*(140～250)mm；
9)火焰切割修磨：小方坯进行火焰切割与全面修磨，再空冷至300℃以下；
10)小方坯均热：均热温度1190±30℃，断面温差≤35℃，小方坯在炉时间200～240min；
11)高线轧制：开轧温度1100±30℃，精轧机入口温度890±20℃，减定径机入口温度890±20℃，吐丝温度910±15℃，精轧入口速度为8.0±0.2m/s；
12)斯太尔摩控冷：采用斯太尔摩控冷线对盘条成品进行控制冷却；
所得高碳高硅钢丝盘条按质量百分比计包括如下化学组分：C 0.69～0.74％、Si 0.72～0.82％、Mn 0.25～0.35％、P≤0.015％、S≤0.015％、Cu≤0.10％、Ni≤0.20％、Cr 0.3～0.4％、N≤0.007％、Als≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其特征在于：所述步骤2)中，出钢水20％～30％时，随钢流加入硅、锰合金和增碳剂来调整元素成分。
3.根据权利要求1所述的大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其特征在于：所述步骤6)中，大包至中包采用长水口，中包采用浸入式水口保护浇铸。
4.根据权利要求1所述的大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其特征在于：所述步骤6)中，连铸二冷水按弱冷控制。
5.根据权利要求1所述的大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其特征在于：所述步骤7)中，炉内压力保持26～30MPa，炉内气氛保持O2＜1.0vol％、CO＜2.8vol％弱还原性气氛。
6.根据权利要求1所述的大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其特征在于：所述步骤7)中，采用燃气式加热炉，空气消耗系数控制在1.2～1.4。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其特征在于：所述步骤12)中，斯太尔摩风冷线共14组风机，其中，1～4#风机额定风量为210000m3/h，打开率90％～100％；5～10#风机额定风量为154000m3/h，打开率85％～100％；11～14#风机额定风量为125000m3/h，打开率80％～100％。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其特征在于：所述步骤12)中，斯太尔摩风冷辊道起步速度为40±5m/min，1～10#风机辊道速度逐级递增，递增比例为1.05±0.01，在10#风机辊道达到辊道速度最大值；10～14#风机辊道速度逐级递减，递减比例为0.92±0.01，在14#风机辊道达到10～14#风机辊道速度最小值。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其特征在于：所生产的高碳高硅钢丝盘条成品直径为5.5±0.2mm。
10.根据权利要求1～6中任一项所述的大跨度低弧垂铝包线用高碳高硅钢丝盘条的生产方法，其特征在于：在斯太尔摩控冷后，将盘条空冷至室温后进行集卷、打捆、包装。
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