CN113462982B - 一种绞线用盘条及生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种绞线用盘条及生产工艺，所述盘条SWRS87Mn的化学成分及其重量百分比为：C：0.86‑0.91％，Si：0.20‑0.40％，Mn：0.70‑0.90％，Cr：0.10‑0.20％，P：≤0.010％，S≤0.005％，NI:≤0.2％，Cu≤0.1％，Al：0.02‑0.04％，V：0.06‑0.08％，[O]≤0.003％，[N]≤0.006％,Ti≤0.02％，Sn≤0.02％，Nb≤0.02％，As≤0.04％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明采用小方坯一火材生产Φ14mm规格87级别索氏体钢，主要采用先进的炼轧工艺、合理的元素配比以及微合金化技术，提高盘条强度和索氏体化率，改善盘条塑性。盘条强度达到1360MPa以上，比普通87级别高钢强度高40～50MPa，盘条索氏体含量达90％以上，最高可达94％。

Description

一种绞线用盘条及生产工艺
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种绞线用盘条及生产工艺。
背景技术
87级别高碳索氏体钢拉拔减变率极限约90％，下游拉拔87级别索氏体钢减变率一般控制在78～82％。制作5.0mm规格2300MPa以上的超高强度钢丝常规做法：1、采铅浴/盐浴热处理后的87级别索氏体钢，提高盘条索氏体化率；2、二火材开坯生产90级别索氏体钢，提高母材盘条强度。以上2种方法成本、能耗均较高，市场竞争力不强。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种低成本超高强度绞线用盘条及生产工艺，采用小方坯一火材生产Φ14mm规格87级别索氏体钢，主要采用先进的炼轧工艺、合理的元素配比以及微合金化技术，提高盘条强度和索氏体化率，提高盘条强塑比。盘条强度达到1360MPa以上，比普通87级别高钢强度高40～50MPa，盘条索氏体含量达90％以上，最高可达94％。
本发明的技术方案是：一种绞线用盘条SWRS87Mn，所述盘条SWRS87Mn的化学成分及其重量百分比为：C：0.86-0.91％，Si：0.20-0.40％，Mn：0.70-0.90％，Cr：0.10-0.20％，P：≤0.010％，S≤0.005％，NI:≤0.2％，Cu≤0.1％，Al：0.02-0.04％，V：0.06-0.08％，[O]≤0.003％，[N]≤0.006％,Ti≤0.02％，Sn≤0.02％，Nb≤0.02％，As≤0.04％，其余为Fe及不可避免的杂质。
上述方案中，所述盘条SWRS87Mn的化学成分及其重量百分比为：C：0.86％，Si：0.35％，Mn：0.70％，Cr：0.15％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.06％，O:0.002％，N:0.004％，Ti：0.0006％、Sn：0.0006％、Nb：0.0019％、As：0.0011％，余量为铁和不可避免杂质；
或C：0.88％，Si：0.25％，Mn：0.80％，Cr：0.18％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.07％，O:0.002％，N:0.004％，Ti：0.0006％、Sn：0.0006％、Nb：0.0019％、As：0.0011％，余量为铁和不可避免杂质；
或C：0.90％，Si：0.25％，Mn：0.90％，Cr：0.20％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.08％，O:0.002％，N:0.004％，Ti：0.0006％、Sn：0.0006％、Nb：0.0019％、As：0.0011％，余量为铁和不可避免杂质。
上述方案中，所述盘条SWRS87Mn强度达到1360MPa以上。
上述方案中，所述盘条SWRS87Mn满足制作Φ5mm规格、2300MPa强度级别的超高强度钢丝的技术要求。
一种根据所述绞线用盘条SWRS87Mn的生产工艺，包括以下步骤：
钢水冶炼：转炉采用双渣法，出钢采用滑板挡渣；
LF精炼：全程脱氧，渣系采用三元渣系，精炼后期严禁补铝；
VD真空处理：所述VD真空处理过程中，真空度达50Pa以下，钢水中氢含量控制1.5ppm以下；
连铸：全程保护浇铸，恒拉速生产，过热度稳定在22～28℃，使用结晶器电磁搅拌，配合二冷气雾冷却；
钢坯全修磨：经全修磨后进行加热轧制；
轧制：轧制采用步进梁式加热炉，精轧采用“8+4”模式即精轧机组+减定径机组轧制，并通过在线测径仪，实时测量盘条尺寸，采用斯太尔摩风冷线冷却。
上述方案中，所述VD真空处理后钢水温度1495-1505℃，中间包过热度控制在22～28℃。
上述方案中，所述连铸的过程中采用150mm×150mm规格的小方坯，结晶器电磁搅拌电流400A，频率3.5HZ、末端电磁搅拌电流500A，频率10HZ，比水量1.76L/Kg。
上述方案中，所述连铸后的钢坯缓冷24小时后，经全修磨后进行加热轧制。
上述方案中，所述轧制的工艺参数：加热炉加热一段850℃，加热二段1100℃，均热段1120℃，开轧温度1070℃～1080℃，进精轧机910℃，进减定经910℃，吐丝890℃～910℃；辊道速度1.2m/s，成品速度28m/s；加热炉总加热时间不低于120min。
上述方案中，所述斯太尔摩风冷线风冷参数为：13～15台风机，每台风机的风量为26万m3/h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过采用合理的元素配比、以及微合金化调整成分体系、先进的控制控冷工艺，生产小方坯一火材生产Φ14mm规格SWRS87Mn超高强度绞线用钢，可满足制作Φ5mm规格2300MPa级别的超高强度钢丝，该盘条不需要二火开坯、或者铅浴/盐浴热处理，成本相比市场上同类产品成本低300-500元/吨钢，产品竞争力较强，并且不存在二火开坯产生的能耗及热处理废液，导致的环境问题。
附图说明
图1是本发明实施例1的盘条SWRS87Mn奥氏体晶粒度图。
图2是本发明实施例2的盘条SWRS87Mn奥氏体晶粒度图。
图3是本发明实施例3的盘条SWRS87Mn奥氏体晶粒度图。
图4是普通87级别高碳钢奥氏体晶粒度图。
图5是普通87级别高碳钢索氏体图。
图6是本发明实施例1的盘条SWRS87Mn索氏体图。
图7是本发明实施例1的盘条SWRS87Mn索氏体图。
图8是本发明实施例1的盘条SWRS87Mn索氏体图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种绞线用盘条SWRS87Mn，所述盘条SWRS87Mn的化学成分及其重量百分比为：C：0.86-0.91％，Si：0.20-0.40％，Mn：0.70-0.90％，Cr：0.10-0.20％，P：≤0.010％，S≤0.005％，NI:≤0.2％，Cu≤0.1％，Al：0.02-0.04％，V：0.06-0.08％，[O]≤0.003％，[N]≤0.006％,Ti≤0.02％，Sn≤0.02％，Nb≤0.02％，As≤0.04％，其余为Fe及不可避免的杂质。
所述盘条SWRS87Mn的化学成分及其重量百分比为：C：0.86％，Si：0.35％，Mn：0.70％，Cr：0.15％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.06％，O:0.002％，N:0.004％，Ti：0.0006％、Sn：0.0006％、Nb：0.0019％、As：0.0011％，余量为铁和不可避免杂质；
或C：0.88％，Si：0.25％，Mn：0.80％，Cr：0.18％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.07％，O:0.002％，N:0.004％，Ti：0.0006％、Sn：0.0006％、Nb：0.0019％、As：0.0011％，余量为铁和不可避免杂质；
或C：0.90％，Si：0.25％，Mn：0.90％，Cr：0.20％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.08％，O:0.002％，N:0.004％，Ti：0.0006％、Sn：0.0006％、Nb：0.0019％、As：0.0011％，余量为铁和不可避免杂质。
所述盘条SWRS87Mn强度达到1360MPa以上。
所述盘条SWRS87Mn满足制作Φ5mm规格、2300MPa强度级别的超高强度钢丝的技术要求。
一种根据所述绞线用盘条SWRS87Mn的生产工艺，包括以下步骤：
钢水冶炼：为控制有害残余元素，选用洁净废钢，转炉采用双渣法有效降低磷含量，出钢采用滑板挡渣，杜绝转炉下渣，从源头上控制钢水纯净度；
LF精炼：全程脱氧，渣系采用三元渣系，精炼后期严禁补铝，改善钢水流动性；
VD真空处理：所述VD真空处理降低钢水中气体含量，真空度达50Pa以下，钢水经钙处理后，使Al2O3夹杂物变性，并通过延长软吹时间，进一步降低钢中夹杂物及钢水的可浇注性，钢水中氢含量控制1.5ppm以下，所述VD真空处理后钢水温度1495-1505℃，中间包过热度控制在22～28℃；
150*150mm2连铸：采用150mm×150mm规格的小方坯，全程保护浇铸，恒拉速生产，过热度稳定在22～28℃，使用结晶器电磁搅拌，结晶器电磁搅拌电流400A，频率3.5HZ、末端电磁搅拌电流500A，频率10HZ，配合二冷气雾冷却，比水量1.76L/Kg，使柱状晶区减小，增大等轴晶区，防止柱状晶发达，减轻钢水在凝固过程中的成分偏析；
钢坯全修磨：连铸后的钢坯缓冷24小时后，经全修磨后进行加热轧制；
高线轧制Φ14mm规格：轧制采用步进梁式加热炉，精轧采用“8+4”模式即精轧机组+减定径机组轧制，并通过在线测径仪，实时测量盘条尺寸，保证盘条尺寸精度达到C级精度；轧制的工艺参数：加热炉加热一段850℃，加热二段1100℃，均热段1120℃，开轧温度1070℃～1080℃，进精轧机910℃，进减定经910℃，吐丝890℃～910℃；辊道速度1.2m/s，成品速度28m/s；加热炉总加热时间不低于120min，采用斯太尔摩风冷线冷却，风冷参数为：13～15台风机，每台风机的风量为26万m3/h。
本发明通过对超高强度绞线用钢盘条成分组成中Cr、V、Al、Si科学合理的搭配比，微合金化技术以及合理的制造方法，减少了工序，节约了成本，保证了盘条的力学性能要求，从而保证了后续拉拔钢丝的制造和使用性能。Cr元素能够提高钢丝的强度，也可以在一定程度上抑制脱碳；V元素在钢中以碳氮化物的形式存在，能够提高盘条的强度；Al元素能够细化晶粒，但是影响钢水浇注性能，通过钙处理是的夹杂物变性改善浇注性能；Si元素能够降提高盘条强度，但是含量过高导致塑性变差。生产流程为钢水冶炼→LF精炼→VD真空炉→150*150mm2连铸→钢坯全修磨→高线轧制Φ14mm规格。炼钢采用洁净废钢、低磷硫合金冶炼；连铸采用恒拉速、低过热度浇注、连铸气雾冷却、结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌及全程保护浇注；钢坯全修磨后，高线采用全新的控冷工艺进行轧制。本发明采用高温开轧、斯太尔摩大风机冷却，盘条组织良好，网碳控制在2.0级以下，强度控制均匀，盘条表面质量良好。采用小方坯一火材生产Φ14mm规格SWRS87Mn热轧盘条，不经开坯、铅浴/盐浴热处理，绞线单丝强度能满足制作Φ5mm规格2300MPa的要求。因此，本发明通过对Cr、V、Al、Si元素进行合理配比，不仅能够保证盘条强度，而且可以保证盘条的塑性指标以及钢水的可浇注性，使得小方坯一火材同样能够达到二火材或者热处理盘条性能。
实施例1
一种绞线用盘条SWRS87Mn，所述盘条SWRS87Mn的化学成分及其重量百分比为：C：0.86％，Si：0.35％，Mn：0.70％，Cr：0.15％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.06％，O:0.002％，N:0.004％，Ti：0.0006％、Sn：0.0006％、Nb：0.0019％、As：0.0011％，余量为铁和不可避免杂质。
本实施例1通过对成分组成中的C、Cr、Al、Si元素进行合理配比以及V微合金化，保证了超高强度绞线用钢盘条的力学性能，减少了热处理工序及大方坯开坯工序，节约了生产成本。其中元素Cr0.15％能够提高钢丝的强度，过低则会导致盘条强度不足，过高则会导致盘条组织出现异常及塑性变差。选择元素V0.06％是在试验过程中证实，该比例的V在钢中以碳氮化物的形式存在可有效地提高盘条的强度。但若较多则将导致碳氮化合物颗粒增多增大，使塑性变差，拉拔性能变差。采用Al0.035％比例，通过钙处理技术不会影响钢水的浇注性能，Al元素还能够细化晶粒，是的珠光体片层间距更细。Si元素能够提高盘条的强度，但过高的Si会使得钢丝塑性变差，本实施例通过试验选择了合理的Si0.35％。
本实施例1在制造盘条的生产过程中，在经过VD真空处理后，中间包的过热度控制在25℃，结晶器电磁搅拌电流400A，频率3.5HZ。末端电磁搅拌电流500A，频率10HZ。连铸生产的小方坯规格为150mm×150mm利用低过热度浇注+末端电磁搅拌，能够很好的控制碳偏析，最大限度提高中心等轴晶，抑制柱状晶的生长。采用小方坯生产盘条相对于大方坯生产，有利于减少铸坯偏析，可控制盘条组织中的网状碳化物数量。同时生产工序中减少了一次开坯过程和热处理过程，节约了生产成本。
轧制过程中，轧制工艺参数：轧制工艺参数：加热炉加热一段850℃，加热二段1100℃，均热段1120℃，开轧温度1070℃，进精轧机910℃，进减定经910℃，吐丝890℃；辊道速度1.2m/s，成品速度28m/s；加热炉总加热时间不低于120min，采用先进的斯太尔摩风冷线，风冷参数为：15台风机，每台风机的风量为26万m3/h。通过强风快速冷却，使盘条中的索氏体组织含量增加，晶粒更加细化。
采用低过热度浇注+末端电磁搅拌能够控制偏析。采用150mm×150mm规格小方坯一次加热成材，不需要开坯轧制，降低了生产成本。采用合理的钢坯加热温度、轧制温度及速度、轧后冷却控制提高盘条索氏体组织含量达到了92％，奥氏体晶粒度达到8.5级，如图1和6所示。
本实施例1生产的超高强度盘条的抗拉强度为1350MPa，通过盘条制作的5.0m规格2300Mpa级别钢丝强度2320MPa，网状碳化物分布均匀。本实施例1制造的超高强度绞线用钢盘条所制备的钢丝，能够达到二火材或热处理盘条的性能，但显著地减少了生产工序，极大地节约了生产成本
实施例2
一种绞线用盘条SWRS87Mn，本实施例2与实施例1的区别在于，所述盘条SWRS87Mn的成分组成以重量百分比计为C：0.88％，Si：0.25％，Mn：0.80％，Cr：0.18％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.07％，O:0.002％，N:0.004％，余量为铁和不可避免杂质。VD真空处理后中间包过热度控制：22℃；结晶器电磁搅拌电流400A，频率3.5HZ；末端电磁搅拌电流500A，频率10HZ；连铸小方坯规格为150mm×150mm。轧制工艺参数：加热炉加热一段850℃，加热二段1100℃，均热段1120℃；总加热时间不低于120min；热轧参数为：开轧温度1080℃，进精轧机910℃，进减定经910℃，吐丝900℃；辊道速度1.2m/s，成品速度28m/s；风冷参数为：14台风机，每台风机的风量为26万m3/h。轧后冷却控制提高盘条索氏体组织含量达到了93％，奥氏体晶粒度达到8.5级，如图2和7所示。
本实施例2生产的超高强度盘条的抗拉强度为1365MPa，通过盘条制作的5.0m规格2300Mpa级别钢丝强度2340MPa，网状碳化物分布均匀。
实施例3
一种绞线用盘条SWRS87Mn，本实施例3与实施例1的区别在于，所述盘条SWRS87Mn的成分组成以重量百分比计为C：0.90％，Si：0.25％，Mn：0.90％，Cr：0.20％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.08％，O:0.002％，N:0.004％，余量为铁和不可避免杂质。VD真空处理后中间包过热度控制：28℃；结晶器电磁搅拌电流400A，频率3.5HZ；末端电磁搅拌电流500A，频率10HZ；连铸小方坯规格为150mm×150mm。轧制工艺参数：加热炉加热一段850℃，加热二段1100℃，均热段1120℃；总加热时间不低于120min；热轧参数为：开轧温度1090℃，进精轧机910℃，进减定经910℃，吐丝910℃；辊道速度1.2m/s，成品速度28m/s；风冷参数为：13台风机，每台风机的风量为26万m3/h。轧后冷却控制提高盘条索氏体组织含量达到了94％，奥氏体晶粒度达到8.5级，如图1和8所示。
本实施例3生产的超高强度盘条的抗拉强度为1375MPa，通过盘条制作的5.0m规格2300Mpa级别钢丝强度2360MPa，网状碳化物分布均匀
从图1-4可以看出，与普通87级别高碳钢想比，实施例1-3所得到的钢种奥氏体晶粒度更细；从图5-8可以看出，普通87级别高碳钢盘条索氏体含量达90％，而实施例1-3所得到的绞线用盘条SWRS87Mn索氏体含量达90％以上，最高可达94％。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种绞线用盘条SWRS87Mn的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
钢水冶炼：转炉采用双渣法，出钢采用滑板挡渣；
LF精炼：全程脱氧，渣系采用三元渣系，精炼后期严禁补铝；
VD真空处理：所述VD真空处理过程中，真空度达50Pa以下，钢水中氢含量控制1.5ppm以下，所述VD真空处理后钢水温度1495-1505℃，中间包过热度控制在22～28℃；
连铸：全程保护浇铸，恒拉速生产，过热度稳定在22～28℃，使用结晶器电磁搅拌，配合二冷气雾冷却；连铸的过程中采用150mm×150mm规格的小方坯，结晶器电磁搅拌电流400A，频率3.5HZ、末端电磁搅拌电流500A，频率10HZ，比水量1.76L/Kg；
钢坯全修磨：经全修磨后进行加热轧制；
轧制：轧制采用步进梁式加热炉，精轧采用“8+4”模式即精轧机组+减定径机组轧制，并通过在线测径仪，实时测量盘条尺寸，采用斯太尔摩风冷线冷却；所述轧制的工艺参数：加热炉加热一段850℃，加热二段1100℃，均热段1120℃，开轧温度1070℃～1080℃，进精轧机910℃，进减定经910℃，吐丝890℃～910℃；辊道速度1.2m/s，成品速度28m/s；加热炉总加热时间不低于120min；
所述斯太尔摩风冷线风冷参数为：13～15台风机，每台风机的风量为26万m3/h；
所述盘条SWRS87Mn的化学成分及其重量百分比为：C：0.86％，Si：0.35％，Mn：0.70％，Cr：0.15％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.06％，O:0.002％，N:0.004％，Ti：0.0006％、Sn：0.0006％、Nb：0.0019％、As：0.0011％，余量为铁和不可避免杂质；
或C：0.88％，Si：0.25％，Mn：0.80％，Cr：0.18％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.07％，O:0.002％，N:0.004％，Ti：0.0006％、Sn：0.0006％、Nb：0.0019％、As：0.0011％，余量为铁和不可避免杂质；
或C：0.90％，Si：0.25％，Mn：0.90％，Cr：0.20％，P:0.010％，S:0.010％，Ni:0.10％，Cu:0.05％，Al：0.035％，V：0.08％，O:0.002％，N:0.004％，Ti：0.0006％、Sn：0.0006％、Nb：0.0019％、As：0.0011％，余量为铁和不可避免杂质；；所述盘条SWRS87Mn强度达到1360MPa以上。
2.根据权利要求1所述的绞线用盘条SWRS87Mn的生产工艺，其特征在于，所述连铸后的钢坯缓冷24小时后，经全修磨后进行加热轧制。
3.根据要求1所述的绞线用盘条SWRS87Mn的生产工艺，其特征在于，所述盘条SWRS87Mn满足制作Φ5mm规格、2300MPa强度级别的超高强度钢丝的技术要求。
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