CN113969376A - 一种悬索钢丝用盘条的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种悬索钢丝用盘条的制备方法，工艺流程为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→出钢脱氧合金化、增碳去夹杂→钢包底吹氩气搅拌→LF精炼处理→钢坯连铸→铸坯热装轧制→取样打包；铁水罐出铁水前扒渣后投入脱硫剂进行KR法脱硫预处理，采用转炉高拉碳补吹拉碳，转炉终点碳的目标值为≤0.08ω%，出钢磷含量不大于0.008ω%，出钢过程中一次性加入石灰，依次加入碳化稻壳、硅锰合金、高碳锰铁以及微量的高碳铬铁进行预脱氧、增碳合金化，之后依次LF精炼，钢坯连铸，高线轧制：钢坯出炉温度1175±20℃，精轧机组进口温度980±20℃，吐丝温度860～900℃，轧后钢材组织为铁素体和珠光体，晶粒度控制在9级至10级。

Description

一种悬索钢丝用盘条的制备方法
技术领域
本发明涉及一种悬索钢丝用盘条的制备方法。
背景技术
随着电力工业的发展，电力输送采用长距离特高压模式进行输送。由于特高压铁塔之间跨度大（特别是在跨越峡谷、沟壑、高山），需要输电线芯部钢索具有高强度、高塑性，由于需要在低温环境下使用，还需要材料具有高韧性。减轻线路自身重量，提高安全性。所以对钢材的化学成分、拉伸力学性能、面缩率、断后伸长率指标提出了极高要求。文献检索：(1)专利号200710045315.8公布了一种“高强度桥梁高拉索及悬索镀锌钢丝盘条及其制造方法”，抗拉强度达到了1170MPa。断面收缩率≥30%，断后伸长率≥8%。(2)专利号200510014720.4公布了一种“非调质碳素结构钢条及制造方法”，采用钒强化和微钛处理,获得了一种非调质碳素结构钢。(3)2013年第4期的《山西冶金》公开了一种“45钢硬线盘条生产实践”，获得了一种屈服强度≥365MPa，抗拉强度715～772MPa，断后伸长率17%，面缩率53%的盘条。
发明内容
本发明的目的在于提供一种悬索钢丝用盘条的制备方法，通过高速线材控轧、控冷工艺，可以在提高盘条抗拉强度的同时，还可以抑制其屈服强度的过快增加。
本发明的目的是这样实现的，一种悬索钢丝用盘条的制备方法，
工艺流程为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→出钢脱氧合金化、增碳去夹杂→钢包底吹氩气搅拌 → LF精炼处理→钢坯连铸 → 铸坯热装轧制→取样打包；本方法生产的悬索钢丝用盘条成分组成以重量百分比表示： [C]：0.47～0.50ω%；[Si]：0.18～0.25ω%；[Mn]：0.70～78ω%；[P]：≤0.012ω%； [S]≤0.004ω%； [Al]：0.025～0.045ω%；[Cr]：0.10～0.15ω%；[Ni] ≤0.10ω% ；[Cu] ≤0.10ω%； [N]：≤0.0045ω%，其余为铁和不可避免的杂质；
铁水脱硫预处理：铁水罐出铁水前扒渣后投入脱硫剂进行KR法脱硫预处理，脱硫剂为电石渣、活性石灰粉、萤石，其中电石渣、活性石灰粉、萤石的比例为95:3:2，混合脱硫剂加入量每吨铁水为5kg，铁水处理后硫含量不大于0.002%，脱硫剂在加入铁水罐前需800℃以上温度烘烤30分钟以上；
冶炼方法：采用转炉高拉碳补吹拉碳，转炉终点碳的目标值为≤0.08ω%，出钢磷含量不大于0.008ω%，出钢过程中一次性加入石灰，依次加入碳化稻壳、硅锰合金、高碳锰铁以及微量的高碳铬铁进行预脱氧、增碳合金化，碳化稻壳在出钢量达到总量的1/3时开始加入，同时加入铝铁进行深脱氧，出钢全程底吹氩气搅拌，出钢结束采用定氧仪测定钢包钢水中的游离氧含量不大于0.0008ω%，大于这个值根据钢水中喂入铝线补充铝，离开吹氩站钢水中的铝含量控制在0.010～0.025ω%，出钢过程渣洗去夹杂，钢包碳含量控制在钢包0.43～-0.46ω%；
LF精炼：LF精炼的初炼温度大于1555℃，精炼初期、15分钟后在LF精炼顶渣上加入炉渣变性剂，主要成分为石灰石、CaC2、CaO、Al片的混合物，对钢包顶渣进行改质，石灰石、CaC2、CaO、Al片的质量比例为40:35:5:20，加入量为吨钢2.5kg，在LF采用优质生铁对钢中碳进行微调，生铁中硫含量不大于0.030%，磷含量不大于0.050%；控制钢水在LF精炼处理过程中增氮、保证还原精炼渣扩散充分脱氧、吸附去除夹杂，缩短钢水升温时间，保证精炼脱氧和白渣保持时间控制在12～16分钟，进行喂钙线处理，喂入量300米/炉，然后氩气弱搅拌时间8～10min，连铸平台镇静时间不小于5分钟，LF结束上钢温度1575-1580℃；
钢坯连铸：使用高碱度覆盖剂进行钢水保温和防氧化，覆盖剂成分组成CaO含量≥50ω%，SiO2含量≤25ω%，Al2O3含量18～25ω% ，MgO含量≤5ω%，必须采用氩封密闭浇铸；连铸方坯断面设计为150mm×150mm的小断面，结晶器电磁搅拌电流、频率分别为260A和6HZ,凝固末端电磁搅拌电流、频率分别为240A和4HZ，拉速为1.6～1. 8m/min，目标值1.7m/min，钢水连铸过热度控制在20±8℃，连铸过程的矫直温度大于940℃，钢坯在450～750℃温度范围内热装轧制。
钢材性能、组织和晶粒度的控制方法：高线轧制：钢坯出炉温度1175±20℃，精轧机组进口温度980±20℃，吐丝温度860～900℃，轧后钢材组织为铁素体和珠光体，晶粒度控制在9级至10级。
高的钢质纯净度，钢中的非金属夹杂物是影响盘条拉拔性能的主要因素，如硫与锰结合形成大颗粒的夹杂，脱氧产物Al2O3夹杂是导致拉拔断裂、影响悬索疲劳寿命的最主要因素，磷在晶界的聚集会引起晶界的脆化显著降低强度、韧塑性。因此，本发明设计的磷含量不大于0.012，硫含量不大于0.004%，其次要要控制钢中的氮含量不大于0.0045%，钢材全氧含量为0.0019～0.0025%。杂质元素铜镍含量小于0.1%。非金属夹杂物控制A类细系0～0.5级,B类细系≤1.5级，C类细系≤1.0级，D类细系≤1.5级，Ds类≤0.5级。钢材的中心偏析不大于0.5级。非金属夹杂抽样检测为D类细系1.5级。采用本发明生产的高塑性悬索钢丝用盘条具有高强度、高面缩率、高断后伸长率等特性，可应用于大跨度高压线路的导线芯部材料。高的强度、韧塑性为变载荷下长期服役提供了保障。
（1）钢材性能
拉索钢盘条成分及性能
Figure DEST_PATH_IMAGE002
盘条的抗拉强度提高到840MPa以上，屈服强度提高到570MPa以上，断后伸长率大于24%，面缩率大于60%，显示材料具备优异的塑性，所有指标符合用户使用要求。
（2）材料的组织及晶粒度：金相采用光学显微镜进行检测，照片1，500倍下显示钢材组织为铁素体和珠光体，照片2显示在100倍下，检测盘条钢材晶粒度为10级。
具体实施方式
一种悬索钢丝用盘条的制备方法，
工艺流程为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→出钢脱氧合金化、增碳去夹杂→钢包底吹氩气搅拌 → LF精炼处理→钢坯连铸 → 铸坯热装轧制→取样打包；本方法生产的悬索钢丝用盘条成分组成以重量百分比表示： [C]：0.47～0.50ω%；[Si]：0.18～0.25ω%；[Mn]：0.70～78ω%；[P]：≤0.012ω%； [S]≤0.004ω%； [Al]：0.025～0.045ω%；[Cr]：0.10～0.15ω%；[Ni] ≤0.10ω% ；[Cu] ≤0.10ω%； [N]：≤0.0045ω%，其余为铁和不可避免的杂质；
铁水脱硫预处理：铁水罐出铁水前扒渣后投入脱硫剂进行KR法脱硫预处理，脱硫剂为电石渣、活性石灰粉、萤石，其中电石渣、活性石灰粉、萤石的比例为95:3:2，混合脱硫剂加入量每吨铁水为5kg，铁水处理后硫含量不大于0.002%，脱硫剂在加入铁水罐前需800℃以上温度烘烤30分钟以上；
冶炼方法：采用转炉高拉碳补吹拉碳，转炉终点碳的目标值为≤0.08ω%，出钢磷含量不大于0.008ω%，出钢过程中一次性加入石灰，依次加入碳化稻壳、硅锰合金、高碳锰铁以及微量的高碳铬铁进行预脱氧、增碳合金化，碳化稻壳在出钢量达到总量的1/3时开始加入，同时加入铝铁进行深脱氧，出钢全程底吹氩气搅拌，出钢结束采用定氧仪测定钢包钢水中的游离氧含量不大于0.0008ω%，大于这个值根据钢水中喂入铝线补充铝，离开吹氩站钢水中的铝含量控制在0.010～0.025ω%，出钢过程渣洗去夹杂，钢包碳含量控制在钢包0.43～-0.46ω%；
LF精炼：LF精炼的初炼温度大于1555℃，精炼初期、15分钟后在LF精炼顶渣上加入炉渣变性剂，主要成分为石灰石、CaC2、CaO、Al片的混合物，对钢包顶渣进行改质，石灰石、CaC2、CaO、Al片的质量比例为40:35:5:20，加入量为吨钢2.5kg，在LF采用优质生铁对钢中碳进行微调，生铁中硫含量不大于0.030%，磷含量不大于0.050%；控制钢水在LF精炼处理过程中增氮、保证还原精炼渣扩散充分脱氧、吸附去除夹杂，缩短钢水升温时间，保证精炼脱氧和白渣保持时间控制在12～16分钟，进行喂钙线处理，喂入量300米/炉，然后氩气弱搅拌时间8～10min，连铸平台镇静时间不小于5分钟，LF结束上钢温度1575-1580℃；
钢坯连铸：使用高碱度覆盖剂进行钢水保温和防氧化，覆盖剂成分组成CaO含量≥50ω%，SiO2含量≤25ω%，Al2O3含量18～25ω% ，MgO含量≤5ω%，必须采用氩封密闭浇铸；连铸方坯断面设计为150mm×150mm的小断面，结晶器电磁搅拌电流、频率分别为260A和6HZ,凝固末端电磁搅拌电流、频率分别为240A和4HZ，拉速为1.6～1. 8m/min，目标值1.7m/min，钢水连铸过热度控制在20±8℃，连铸过程的矫直温度大于940℃，钢坯在450～750℃温度范围内热装轧制。
钢材性能、组织和晶粒度的控制方法：高线轧制：钢坯出炉温度1175±20℃，精轧机组进口温度980±20℃，吐丝温度860～900℃，轧后钢材组织为铁素体和珠光体，晶粒度控制在9级至10级。

Claims (1)

1.一种悬索钢丝用盘条的制备方法，其特征在于依次按照下列步骤实施：
A、工艺流程为：铁水脱硫预处理→转炉冶炼→出钢脱氧合金化、增碳去夹杂→钢包底吹氩气搅拌 → LF精炼处理→钢坯连铸 → 铸坯热装轧制→取样打包；本方法生产的悬索钢丝用盘条成分组成以重量百分比表示： [C]：0.47～0.50ω%；[Si]：0.18～0.25ω%；[Mn]：0.70～78ω%；[P]：≤0.012ω%； [S]≤0.004ω%； [Al]：0.025～0.045ω%；[Cr]：0.10～0.15ω%；[Ni] ≤0.10ω% ；[Cu] ≤0.10ω%； [N]：≤0.0045ω%，其余为铁和不可避免的杂质；
B、铁水脱硫预处理：铁水罐出铁水前扒渣后投入脱硫剂进行KR法脱硫预处理，脱硫剂为电石渣、活性石灰粉、萤石，其中电石渣、活性石灰粉、萤石的比例为95:3:2，混合脱硫剂加入量每吨铁水为5kg，铁水处理后硫含量不大于0.002%，脱硫剂在加入铁水罐前需800℃以上温度烘烤30分钟以上；
C、冶炼方法：采用转炉高拉碳补吹拉碳，转炉终点碳的目标值为≤0.08ω%，出钢磷含量不大于0.008ω%，出钢过程中一次性加入石灰，依次加入碳化稻壳、硅锰合金、高碳锰铁以及微量的高碳铬铁进行预脱氧、增碳合金化，碳化稻壳在出钢量达到总量的1/3时开始加入，同时加入铝铁进行深脱氧，出钢全程底吹氩气搅拌，出钢结束采用定氧仪测定钢包钢水中的游离氧含量不大于0.0008ω%，大于这个值根据钢水中喂入铝线补充铝，离开吹氩站钢水中的铝含量控制在0.010～0.025ω%，出钢过程渣洗去夹杂，钢包碳含量控制在钢包0.43～-0.46ω%；
D、LF精炼：LF精炼的初炼温度大于1555℃，精炼初期、15分钟后在LF精炼顶渣上加入炉渣变性剂，主要成分为石灰石、CaC2、CaO、Al片的混合物，对钢包顶渣进行改质，石灰石、CaC2、CaO、Al片的质量比例为40:35:5:20，加入量为吨钢2.5kg，在LF采用优质生铁对钢中碳进行微调，生铁中硫含量不大于0.030%，磷含量不大于0.050%；控制钢水在LF精炼处理过程中增氮、保证还原精炼渣扩散充分脱氧、吸附去除夹杂，缩短钢水升温时间，保证精炼脱氧和白渣保持时间控制在12～16分钟，进行喂钙线处理，喂入量300米/炉，然后氩气弱搅拌时间8～10min，连铸平台镇静时间不小于5分钟，LF结束上钢温度1575-1580℃；
E、钢坯连铸：使用高碱度覆盖剂进行钢水保温和防氧化，覆盖剂成分组成CaO含量≥50ω%，SiO2含量≤25ω%，Al2O3含量18～25ω% ，MgO含量≤5ω%，必须采用氩封密闭浇铸；连铸方坯断面设计为150mm×150mm的小断面，结晶器电磁搅拌电流、频率分别为260A和6HZ,凝固末端电磁搅拌电流、频率分别为240A和4HZ，拉速为1.6～1. 8m/min，目标值1.7 m/min，钢水连铸过热度控制在20±8℃，连铸过程的矫直温度大于940℃，钢坯在450～750℃温度范围内热装轧制；
F、钢材性能、组织和晶粒度的控制方法：高线轧制：钢坯出炉温度1175±20℃，精轧机组进口温度980±20℃，吐丝温度860～900℃，轧后钢材组织为铁素体和珠光体，晶粒度控制在9级至10级。
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