CN114226471A - 一种线材优碳钢生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢铁生产技术领域，具体公开了一种线材优碳钢生产方法，包括轧制、吐丝和冷却步骤，在轧制步骤中，开轧温度为980～1020℃，进精轧温度为890～920℃；在吐丝步骤中，吐丝温度为840～860℃；在冷却步骤中，冷却开始温度为780～820℃，从冷却开始温度至610～640℃期间，冷却速率为14～17℃/s，从610～640℃至515～540℃期间，冷却速率为12～14℃/s。经本发明得到的线材优碳钢，其心部与表面的相变开始时间相差约3s，相变开始温度相差小于8℃，其心部与边缘的索氏体组织含量均较高且两者的差异较小，因此，本发明降低了线材优碳钢心部与表面的内应力差异，提高了其拉拔性能。

Description

一种线材优碳钢生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种线材优碳钢生产方法。
背景技术
高速线材优碳钢(硬线)产品主要是通过拉拔等工艺深加工成各种规格、用途的金属制品，这就要求优碳钢线材具有一定的拉拔强度和较好的延伸性能。目前，国内的生产厂家通常是通过控轧控冷工艺来增加成品的索氏体含量，从而提高优碳钢的拉拔性能。其中，控轧控冷工艺中包括风冷工艺，而风冷工艺通常是采用标准型冷却工艺：吐丝温度一般在850～950℃，风冷区风量100％，冷却速度为10～17℃/s，如此可使线材奥氏体分解过冷度增大，转变后的珠光体片层间距减小，提高晶粒度，增强拉拔性能。
但是，上述控轧控冷工艺将会使得线材表面与心部的冷却速度差异较大，线材心部与表面形成的晶粒度、组织结构差异较大，线材心部与表面的内应力差异较大，从而使得线材在拉拔过程中，其心部与表面的拉拔变形差异过大，导致拉拔过程中线材断线的几率增大，成品率降低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种线材优碳钢生产方法，用于解决现有技术中线材在拉拔过程中，其心部与表面的拉拔变形差异过大而导致断线几率增大的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种线材优碳钢生产方法，包括轧制步骤吐丝步骤和冷却步骤；
在轧制步骤中，开轧温度为980～1020℃，进精轧的温度为890～920℃；
在吐丝步骤中，吐丝温度为840～860℃；
在冷却步骤中，冷却开始温度为780～820℃，从冷却开始温度至610～640℃期间，冷却速率为14～17℃/s，从610～640℃至515～540℃期间，冷却速率为12～14℃/s，从495～520℃至415～440℃期间，冷却速率为4～6℃/s。
可选地，在冷却步骤中，从515～540℃至495～520℃期间，冷却方式为自然冷却。
可选地，在吐丝步骤中得到盘条，在冷却步骤中，盘条经斯太尔摩冷却线风冷，沿斯太尔摩冷却线布设1～5号风机，1号风机开启度100％，2号风机开启度80％，3号风机开启度0％，4号风机开启度30％，5号风机开启度20％。
可选地，在轧制步骤前，还包括钢坯加热步骤，在钢坯加热步骤中，钢坯沿运送方向依次经过加热段一、加热段二和均热段，加热段一内的温度为980～1050℃，加热段二内的温度为1100～1150℃，均热段内的温度为1080～1120℃。
可选地，当停轧时长超过30min时，钢坯退出均热段，并将均热段内的温度降低至1000℃以下，且将加热段一和加热段二内的温度降低至950℃以下。
可选地，在轧制步骤中，钢坯沿运送方向依次经过粗轧、中轧、预精轧、第一次水冷、精轧、第二次水冷。
可选地，在轧制步骤中，轧件经精轧后的温度为1040～1080℃。
可选地，在轧制步骤中，在轧制步骤中，轧件经第二次水冷后的温度为850～870℃。
本发明还提供一种由上述生产方法制得的线材优碳钢。
如上所述，本发明的一种线材优碳钢生产方法，具有以下有益效果：
1、本发明中，通过对开轧温度、精轧温度以及吐丝温度的限定，避免了线材内部奥氏体组织的晶粒过大，细化奥氏体组织的晶粒，确保线材的晶粒度，从而确保线材的拉拔性能。
2、本发明中，通过对线材冷却过程中各温度段的冷却速率的限定，使得线材心部与表面的相变冷却速率差异小于1℃/s，且线材直径越小冷却速率差异越小，同时，还使得线材心部与表面的相变开始时间相差约3s，相变开始温度相差小于8℃，使得线材心部与表面的组织差异较小，经检测，线材心部索氏体组织含量为85％以上，线材边缘索氏体组织含量为90％以上，且心部与表面的索氏体组织含量差异为5％。如此，线材在后续拉拔过程中，其心部与表面的组织差异和内应力差异均变小，线材在拉拔过程中断线的几率下降，成品率得以提高。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明提供一种线材优碳钢生产方法，包括钢坯加热步骤、轧制步骤、吐丝步骤和冷却步骤；
在钢坯加热步骤中，钢坯沿运送方向依次经过加热段一、加热段二和均热段，加热段一内的温度为980～1050℃，加热段二内的温度为1100～1150℃，均热段内的温度为1080～1120℃。
在轧制步骤中，钢坯沿运送方向依次经过粗轧、中轧、预精轧、第一次水冷、精轧、第二次水冷。其中，轧件进粗轧(开轧)的温度为980～1020℃，轧件经第一次水冷后的温度为890～920℃，从而使得轧件进精轧的温度为890～920℃，轧件经精轧后的温度为1040～1080℃，轧件经第二次水冷后的温度为850～870℃。
在吐丝步骤中，吐丝温度为840～860℃，得到盘条。
在冷却步骤中，盘条经斯太尔摩冷却线风冷，冷却开始温度为780～820℃，从冷却开始温度至610～640℃期间，冷却速率为14～17℃/s，从610～640℃至515～540℃期间，冷却速率为12～14℃/s，从515～540℃至495～520℃期间，冷却方式为缓慢自然冷却，从495～520℃至415～440℃期间，冷却速率为4～6℃/s。沿斯太摩尔冷却线布设1～5号风机，1号风机开启度100％，2号风机开启度80％，3号风机开启度0％，4号风机开启度30％，5号风机开启度20％，斯太尔摩冷却线上的辊道的辊速为0.70～0.90m/s。
在本发明的另一实施例中，当停轧时长超过30min时，钢坯退出均热段，并将均热段内的温度降低至1000℃以下，且将加热段一和加热段二内的温度降低至950℃以下。如此，避免停轧时，钢坯长时间处于高温加热状态中，从而避免钢坯过热、过烧，进而避免钢坯因过烧而导致晶界熔化的问题，避免钢坯出现裂纹。
下面具体的例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行具体的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
一种线材优碳钢，其生产方法包括以下步骤：
S1、钢坯加热步骤：钢坯在加热炉内沿运送方向依次经过加热段一、加热段二和均热段，加热段一内的温度为980～1050℃，加热段二内的温度为1100～1150℃，均热段内的温度为1080～1120℃。本步骤中，减小钢坯脱碳深度，降低脱碳层深度，使得钢坯脱碳层深度小于0.02mm。
S2、轧制步骤：钢坯出炉后，沿运送方向依次经过粗轧、中轧、预精轧、第一次水冷、精轧、第二次水冷。其中，轧件进粗轧(开轧)的温度为980～1020℃，轧件经第一次水冷后的温度为890～920℃，从而使得轧件进精轧的温度为890～920℃，轧件经精轧后的温度为1040～1080℃，轧件经第二次水冷后的温度为850～870℃。经第二次水冷后的轧件经缓冷(缓慢自然冷却)区后进入吐丝机中进行吐丝步骤。
S3、吐丝步骤：轧件进入吐丝机中，得到盘条，吐丝温度为840～860℃。
S4、冷却步骤：盘条经斯太尔摩冷却线风冷，冷却开始温度为800～820℃，从冷却开始温度至620℃期间，冷却速率为16～17℃/s，从620℃至540℃期间，冷却速率为12～14℃/s，从540℃至520℃期间，冷却方式为缓慢自然冷却，从520℃至440℃期间，冷却速率为4～6℃/s。为实现斯太尔摩冷却线上均衡的冷却速率，沿斯太摩尔冷却线布设1～5号风机，1号风机开启度100％，2号风机开启度80％，3号风机开启度0％，4号风机开启度30％，5号风机开启度20％，斯太摩尔辊道的辊速为0.70～0.90m/s；且斯太尔摩冷却线上的辊道分别为首段辊、1～23号辊和尾段辊，首段辊、1号辊和2号辊的辊速为0.70m/s，3号辊和4号辊的辊速为0.75m/s，5号辊、6号辊和尾段辊的辊速为0.80m/s，7号辊、8号辊以及17号辊～23号辊的辊速为0.85m/s，9号辊～16号辊的辊速为0.90m/s。
本实施例中得到的线材优碳钢，直径为12mm，其心部与表面的相变开始时间相差约3s，心部与表面的相变开始温度相差5℃，心部与表面的组织差异小：线材优碳钢心部索氏体组织含量为85％，线材优碳钢边缘索氏体组织含量为90％，如此，线材优碳钢在后续拉拔过程中，其心部与表面的内应力差异小，不易断线，成品率高，成品质量好。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处仅在于：本实施例的“S4、冷却步骤”中，盘条斯太尔摩冷却线风冷，冷却开始温度为780～800℃，从冷却开始温度至630℃期间，冷却速率为14～17℃/s，从630℃至520℃期间，冷却速率为12～14℃/s，从520℃至500℃期间，冷却方式为缓慢自然冷却，从500℃至420℃期间，冷却速率为4～6℃/s。
本实施例中得到的线材优碳钢，直径为8mm，其心部与表面的相变开始时间相差约3s，心部与表面的相变开始温度相差4℃，心部与表面的组织差异小：线材优碳钢心部索氏体组织含量为90％，线材优碳钢边缘索氏体组织含量为95％。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处仅在于：本实施例的“S4、冷却步骤”中，盘条斯太尔摩冷却线风冷，冷却开始温度为780～800℃，从冷却开始温度至625℃期间，冷却速率为14～17℃/s，从625℃至515℃期间，冷却速率为12～14℃/s，从515℃至495℃期间，冷却方式为缓慢自然冷却，从495℃至415℃期间，冷却速率为4～6℃/s。
本实施例中得到的线材优碳钢，直径为6.5mm，其心部与表面的相变开始时间相差约3s，心部与表面的相变开始温度相差8℃，心部与表面的组织差异小：线材优碳钢心部索氏体组织含量为90％，线材优碳钢边缘索氏体组织含量为95％。
对比例
本对比例与实施例1的不同之处仅在于：本对比例的“S2、轧制步骤”中，轧件进精轧的温度为950～1000℃，轧件经第二次水冷后的温度为860～1000℃；本对比例的“S3、吐丝步骤”中，吐丝温度为900～930℃；本对比例的“S4、冷却步骤”中，斯太尔摩冷却线上的1号风机开度为100％，其余均风机不开启。其余均与实施例1相同。
本对比例中得到的线材优碳钢，直径为12mm，其心部与表面的相变开始时间相差约5s，心部与表面的相变开始温度相差10℃，心部与表面的组织差异较大：线材优碳钢心部索氏体组织含量为60％，线材优碳钢边缘索氏体组织含量为75％。
对比实施例1与对比例，不难发现，实施例1中得到的线材优碳钢，其心部索氏体组织含量和边缘索氏体组织含量均高于对比例中得到的线材优碳钢，并且，实施例1中得到的线材优碳钢，其心部与边缘索氏体组织含量的差异为5％，而对比例中得到的线材优碳钢，其心部与边缘索氏体组织含量的差异为15％，因此，本发明降低了线材优碳钢心部与边缘的组织差异。
综上所述，本发明能够使得线材优碳钢心部与表面的相变开始时间相差约3s，相变开始温度相差小于8℃，使得其心部索氏体组织含量为85％以上，其边缘索氏体组织含量为90％以上，且其心部与表面的索氏体组织差异为5％，如此，本发明提高了线材优碳钢的拉拔加工性能，使得线材优碳钢在后续拉拔过程中，其心部与表面的组织差异和内应力差异小，不易断线，成品率高，成品质量好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种线材优碳钢生产方法，其特征在于：包括轧制步骤、吐丝步骤和冷却步骤；
在轧制步骤中，开轧温度为980～1020℃，进精轧的温度为890～920℃；
在吐丝步骤中，吐丝温度为840～860℃；
在冷却步骤中，冷却开始温度为780～820℃，从冷却开始温度至610～640℃期间，冷却速率为14～17℃/s，从610～640℃至515～540℃期间，冷却速率为12～14℃/s，从495～520℃至415～440℃期间，冷却速率为4～6℃/s。
2.根据权利要求1所述的线材优碳钢生产方法，其特征在于：在冷却步骤中，从515～540℃至495～520℃期间，冷却方式为自然冷却。
3.根据权利要求1所述的线材优碳钢生产方法，其特征在于：在吐丝步骤中得到盘条，在冷却步骤中，盘条经斯太尔摩冷却线风冷，沿斯太尔摩冷却线布设1～5号风机，1号风机开启度100％，2号风机开启度80％，3号风机开启度0％，4号风机开启度30％，5号风机开启度20％。
4.根据权利要求1所述的线材优碳钢生产方法，其特征在于：在轧制步骤前，还包括钢坯加热步骤，在钢坯加热步骤中，钢坯沿运送方向依次经过加热段一、加热段二和均热段，加热段一内的温度为980～1050℃，加热段二内的温度为1100～1150℃，均热段内的温度为1080～1120℃。
5.根据权利要求4所述的线材优碳钢生产方法，其特征在于：当停轧时长超过30min时，钢坯退出均热段，并将均热段内的温度降低至1000℃以下，且将加热段一和加热段二内的温度降低至950℃以下。
6.根据权利要求1所述的线材优碳钢生产方法，其特征在于：在轧制步骤中，钢坯沿运送方向依次经过粗轧、中轧、预精轧、第一次水冷、精轧、第二次水冷。
7.根据权利要求6所述的线材优碳钢生产方法，其特征在于：在轧制步骤中，轧件经精轧后的温度为1040～1080℃。
8.根据权利要求6所述的线材优碳钢生产方法，其特征在于：在轧制步骤中，轧件经第二次水冷后的温度为850～870℃。
9.一种如权利要求1至8中任一项所述的生产方法制得的线材优碳钢。
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