CN114774792B

CN114774792B - 长纤维出棉率高的钢棉钢盘条及其生产方法与应用

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Publication number: CN114774792B
Application number: CN202210479065.3A
Authority: CN
Inventors: 鲁修宇; 夏艳花; 张贤忠; 叶途明; 朱冬梅
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-05-05
Filing date: 2022-05-05
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2042-05-05
Also published as: CN114774792A

Abstract

本发明公开了一种长纤维出棉率高的钢棉钢盘条及其生产方法与应用，属于冶金炼钢技术领域。本发明通过对炼钢铸坯的化学成分以及相关工艺进行合理调整用于控制钢棉钢盘条强度，保证盘条在刮棉过程中生产出长纤维钢丝棉的概率高，满足用户使用要求。

Description

长纤维出棉率高的钢棉钢盘条及其生产方法与应用

技术领域

本发明涉及一种钢铁材料的加工工艺，属于冶金炼钢技术领域，具体地涉及一种长纤维出棉率高的钢棉钢盘条及其生产方法与应用。

背景技术

钢棉钢是一种超低碳钢，用于生产刮棉钢丝，所生产的钢丝棉是一种新型“柔性砂纸”，可广泛应用于家具、石材、工艺品、五金器材等表面的打磨、清洁和抛光，具有耐磨性优越、柔性好、可重复使用等众多优点，可以通过不同规格及强度的钢丝棉匹配来调整使用效果，特别针对古典家具和工艺品的抛光具有显著优势，另外在石材行业也有广泛应用。而且，由于其外形的柔软性，能够方便地对不规则部分及拐角处进行抛光。

钢棉钢的下游深加工工序主要包括拉拔和刮棉：

的原始热轧盘条经过8-10道次连续冷拉拔后得到/>

的光面钢丝，钢丝经过刮棉处理得到钢丝棉，剩余尾料作为废钢进行回收。钢丝棉采用阶梯价格进行出售，钢丝棉的品质决定于其纤维长度，钢丝棉纤维越长，钢丝棉团质地越柔软且不易掉渣，钢丝棉的售价越高。按照用户的要求，钢丝棉长度超过400mm即为长纤维钢丝棉，用户对于长纤维钢丝棉比例期望值为85％及以上。

为保证钢棉钢具有较高的长纤维出棉率，在钢棉钢生产过程中必须对其成分和强度进行严格控制。研究发现当钢棉钢盘条的强度较低时，盘条在刮棉过程中容易生产出长纤维钢丝棉，但由于盘条基体强度偏低，刮棉尾料断裂的风险增加，一旦发生异常断裂需要2h以上的补救时间，浪费人力，而且还会对成品钢棉丝的性能产生较大影响；为了降低刮棉尾料断裂风险，必须增加刮棉尾料比例，降低盘条的钢丝棉转化比例，造成物料浪费。当钢棉钢盘条的强度较高时，对应钢丝棉的强度高，韧性差，钢丝棉纤维长度短，且容易掉渣。

因此对盘条的力学性能进行合理有效控制以制备出高品质钢丝棉，是本申请亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种长纤维出棉率高的钢棉钢盘条及其生产方法与应用。该生产方法能满足钢棉钢出长纤维钢丝棉率高，且钢丝棉质量好的要求。

为实现上述技术目的，本发明公开一种长纤维出棉率高的钢棉钢盘条，制备所述钢棉钢盘条的钢坯中各化学元素质量百分比如下：

C:0.11～0.13％，Si:0.08～0.12％，Mn:1.1～1.3％，P≤0.020％，S≤0.015％，残余元素总量≤0.15％，硅当量Si_eq:0.83～0.98％；

其中，所述硅当量Si_eq满足如下数学关系式：

Si_eq＝(30*C+12*Si+5*Mn+14*P+11*S)/12；

所述残余元素为除去C、Si、Mn、P、S和Fe以外的其余全部元素。主要包括铜、铬、镍、钼、钛、钒、铌等，产生的元素主要是由于炼钢过程中加入废钢引入的，而且这些元素在炼钢过程中难以去除。

进一步地，所述盘条抗拉强度Rm为430～450MPa，盘条同圈强度差≤15MPa，延伸率A≥42％，面缩率Z≥65％，表面缺陷深度≤0.1mm。

进一步地，制备所述钢棉钢盘条的钢坯中各化学元素质量百分比如下：

C:0.118～0.127％，Si:0.086～0.103％，Mn:1.13～1.19％，P≤0.018％，S≤0.011％，残余元素总量≤0.08％，硅当量Si_eq:0.884～0.925％。

C:0.125％，Si:0.083％，Mn:1.19％，P:0.008％，S:0.005％，残余元素总量:0.06％，硅当量Si_eq:0.905％。

为更好的实现本发明技术目的，本发明还公开了上述长纤维出棉率高的钢棉钢盘条的制备方法，它包括如下关键工艺：

1)方坯加热温度为1000±50℃，断面温差≤30℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛，方钢坯在炉时间≥200min；

2)高线轧制开轧温度为980±30℃；精轧机入口温度为850±20℃；减定径机入口温度为870±10℃；吐丝温度为860±10℃；

3)斯太尔摩线入口辊速为0.20～0.30m/s，出口辊速设为0.5～0.8m/s，全程辊道采用固定极差加速；斯太尔摩辊道上的保温盖全部打开，距离集卷口最近的两个风机开100％，其余风机开55％。

进一步地，全程辊道采用固定极差1.08进行辊道加速。

进一步地，斯太尔摩线入口辊速为0.22m/s，出口辊速设为0.6m/s。

进一步地，所述风机风量为120000～130000m³/h。

进一步地，步骤1)中，方坯加热温度为1000±30℃，断面温差≤20℃；步骤2)中，高线轧制开轧温度为980±20℃；精轧机入口温度为850±10℃；减定径机入口温度为870±5℃；吐丝温度为860±5℃。

本发明还公开了上述钢棉钢盘条用于制备钢丝棉，其特征在于，≥400mm长纤维的出棉率≥85％，且刮棉尾料比例≤18％。

本发明的有益效果主要体现在如下几个方面：

本发明通过严格控制钢棉钢盘条的成分，同时对盘条轧制过程中的关键工艺参数进行控制，保证盘条的力学性能处于可控理想范围，即盘条抗拉强度Rm为430～450MPa，盘条同圈强度差≤15MPa，延伸率A≥42％，面缩率Z≥65％，表面缺陷深度≤0.1mm；所生产的钢棉钢盘条的长纤维(≥400mm)出棉率不低于85％，且刮棉尾料比例≤18％，满足用户要求。

具体实施方式

本领域技术人员知晓的，钢棉钢生产的钢丝棉的品质决定于其纤维长度，钢丝棉纤维越长，钢丝棉团质地越柔软且不易掉渣，售价约高。

然而钢棉钢的出棉率与其成分和强度密切相关。

本发明为满足钢棉钢出长纤维钢丝棉率高，且钢丝棉质量好的要求，公开了一种长纤维出棉率高的钢棉钢盘条及其生产方法与应用。

具体的，本发明公开了一种长纤维出棉率高的钢棉钢盘条，制备所述钢棉钢盘条的钢坯中各化学元素质量百分比如下：

其中，所述硅当量Si_eq满足如下数学关系式：

Si_eq＝(30*C+12*Si+5*Mn+14*P+11*S)/12；

所述残余元素为除去碳、硅、锰、磷、硫和铁以外的其余全部元素，主要包括铜、铬、镍、钼、钛、钒、铌等，产生的元素主要是由于炼钢过程中加入废钢引入的，而且这些元素在炼钢过程中难以去除。

其中，硅含量对钢棉钢盘条的强度和弹性的综合影响是最大的，因此引入硅当量计算公式，即为对钢棉钢盘条中各种化学元素对其强度和弹性的影响进行折算的一种经验公式。通过将硅当量Si_eq限定为上述范围，并加以轧制工艺进行辅助，可以稳定的保证钢棉钢盘条力学性能。

为更好实现本发明技术目的，本发明还公开了上述长纤维出棉率高的钢棉钢盘条的制备方法，它包括如下关键工艺：

方坯加热温度设置原则：1)设置方坯加热温度下限是为了保证钢坯充分奥氏体化，钢坯具有组织的组织转变驱动力。2)设置方坯加热温度上限是为了避免钢坯过烧，减少钢坯烧损率，提高成材率；同时，避免钢坯过氧化。

以上轧制过程中的温度参数是一个连续的过程，其目的是为了保证最终轧制的吐丝温度(860±10℃)，在该温度下进行吐丝，盘条可以尽快进行组织转变区间，同时减少了两相区停留时间，减少了盘条混晶的风险，保证组织晶粒度的稳定和均匀性。为了保证吐丝温度范围和轧制过程中的温度稳定性，结合轧制过程中的温升特征，对精轧机和减定径机的入口温度进行适配的设定。

进一步地，全程辊道采用固定极差1.08进行辊道加速。采用固定极差加速方式使盘条搭接点不固定，盘条冷却更为均匀，降低盘条同圈差。

进一步地，所述风机风量为120000～130000m³/h。即盘条在斯太尔摩风冷线上首先进行“缓冷+快冷”工艺，其中，先期缓冷使盘条组织中的铁素体晶粒同步长大，后期快冷避免局部晶粒过大。

本发明制备的盘条力学性能：抗拉强度Rm 430～450MPa且Rm同圈差≤15MPa，伸长率A≥42％，断面收缩率Z≥65％；

尺寸偏差：目标直径6.5mm、直径允许偏差±0.30mm、椭圆度≤0.40mm；

表面质量：盘条表面不得有结疤、分层、折叠、耳子、夹杂和裂纹等危害使用的缺陷，允许有深度不超过0.10mm的个别发纹。

为更好的实现本发明技术目的，本发明还公开了一种上述钢棉钢盘条用于制备钢丝棉，且≥400mm长纤维的出棉率≥85％，且制备的钢丝棉手感柔和，不掉渣。

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

本实施例公开了一种长纤维出棉率高的钢棉钢盘条的制备方法，它包括冶炼并连铸成坯、铸坯加热、轧制、吐丝、控冷、空冷各工艺，各工艺参数如下：

1)制备所述电缆钢盘条的钢坯中各化学元素质量百分比如下：

C:0.118％、Si:0.095％、Mn:0.113％、P:0.011％、S:0.011％、残余元素总量为0.08％、硅当量Si_eq:0.884％。

2)方坯加热温度为985℃，断面温差为20℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛，方钢坯在炉时间为205min；

3)高线轧制开轧温度为965℃；精轧机入口温度为835℃；减定径机入口温度为865℃；吐丝温度为855℃；

4)斯太尔摩线入口辊速为0.22m/s，出口辊速设为0.6m/s，全程辊道采用固定极差加速；斯太尔摩辊道上的保温盖全部打开，距离集卷口最近的两个风机开100％，其余风机开55％。

5)盘条空冷至室温后进行打捆、包装。

本发明采用上述工艺控制制得的钢棉钢盘条抗拉强度Rm为435MPa，盘条同圈强度差为13MPa，延伸率A为52％，面缩率Z为71％，表面缺陷深度最大值为0.05mm，且盘条的直径为6.5+0.09mm，椭圆度为0.12mm。

本发明通过对合金元素及工艺参数进行调整得到如下实施例2～实施例6，以及对比例1～对比例2，具体参数分别如表1、表2及表3所示，制得电缆钢盘条的性能及微观组织如表4所示。

表1实施例与对比例的钢坯成分列表

Si_eq＝(30*C+12*Si+5*Mn+14*P+11*S)/12；

表2实施例与对比例的制备工艺列表(一)

表3实施例与对比例的制备工艺列表(二)

表4实施例与对比例制备的电缆钢盘条性能及内部组织列表

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结合上述表4可知，当实施例中钢棉钢盘条的化学成分、加热工艺和控冷工艺中的一项或多项参数在本专利要求范围外时，盘条的力学性能、刮棉尾料比例或者长纤维出棉率会受到影响，无法满足本专利的要求。

对比例1中，由于化学元素Si_eq偏高，在同等的轧制和控冷条件下，所生产的盘条的抗拉强度偏高(465MPa)，塑韧性偏低，刮棉过程中刮棉尾料比例虽然较低，但长纤维出棉率偏低。

对比例2中，由于吐丝温度偏高，盘条组织晶粒偏大，导致盘条的强度偏低(418MPa)，因此刮棉过程中刮棉尾料比例较高，长纤维出棉率偏低。

以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种长纤维出棉率高的钢棉钢盘条，其特征在于，制备所述钢棉钢盘条的钢坯中各化学元素质量百分比如下：

其中，所述硅当量Si_eq满足如下数学关系式：

Si_eq＝(30*C+12*Si+5*Mn+14*P+11*S)/12；

所述残余元素为除去C、Si、Mn、P、S和Fe以外的其余全部元素；

所述盘条抗拉强度Rm为430～450MPa，盘条同圈强度差≤15MPa，延伸率A≥42％，面缩率Z≥65％，表面缺陷深度≤0.1mm；

所述钢棉钢盘条用于制备钢丝棉，且≥400mm长纤维的出棉率≥85％，且刮棉尾料比例≤18％。

2.根据权利要求1所述长纤维出棉率高的钢棉钢盘条，其特征在于，制备所述钢棉钢盘条的钢坯中各化学元素质量百分比如下：

3.根据权利要求2所述长纤维出棉率高的钢棉钢盘条，其特征在于，制备所述钢棉钢盘条的钢坯中各化学元素质量百分比如下：

4.一种权利要求1～3中任意一项所述长纤维出棉率高的钢棉钢盘条的制备方法，其特征在于，它包括如下关键工艺：

5.根据权利要求4所述长纤维出棉率高的钢棉钢盘条的制备方法，其特征在于，全程辊道采用固定极差1.08进行辊道加速。

6.根据权利要求4所述长纤维出棉率高的钢棉钢盘条的制备方法，其特征在于，斯太尔摩线入口辊速为0.22m/s，出口辊速设为0.6m/s。

7.根据权利要求4～6中任意一项所述长纤维出棉率高的钢棉钢盘条的制备方法，其特征在于，所述风机风量为120000～130000m³/h。

8.根据权利要求4～6中任意一项所述长纤维出棉率高的钢棉钢盘条的制备方法，其特征在于，步骤1)中，方坯加热温度为1000±30℃，断面温差≤20℃；步骤2)中，高线轧制开轧温度为980±20℃；精轧机入口温度为850±10℃；减定径机入口温度为870±5℃；吐丝温度为860±5℃。

9.一种权利要求1所述钢棉钢盘条用于制备钢丝棉，其特征在于，≥400mm长纤维的出棉率≥85％，且刮棉尾料比例≤18％。