CN114807767A - 一种具有双重复相组织的高碳钢盘条及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有双重复相组织的高碳钢盘条及其制造方法。本发明组分及质量百分比含量为：C：0.60％～0.65％，Si：0.15％～0.25％，Mn：0.47％～0.58％，P：0.0030％～0.015％，S：0.0020％～0.015％，N：0.0015％～0.0060％，Cr：0.01％～0.04％，Ni：0.01％～0.04％，Cu：0.01％～0.04％，As：0.0008％～0.005％，Sn：0.0001％～0.0005％，Ti：0.0001％～0.0005％，全氧：0.0008％～0.0020％，酸溶铝：0.0001％～0.0015％，其余为铁和不可避免杂质。本发明提供的高碳钢盘条配以相应的生产工艺，形成了具有珠光体片层结构和球团结构的双重复相组织，制成单丝直径为0.14mm的汽车控制线，疲劳寿命达到至少2万次，盘条质量满足了用户高等级汽车控制线等安全部件的质量要求。

Description

一种具有双重复相组织的高碳钢盘条及其制造方法
技术领域
本发明涉及盘条产品领域，尤其涉及一种具有双重复相组织的高碳钢盘条及其制造方法。
背景技术
用于钢丝帘线、胎圈钢丝、汽车控制线和电梯绳等生产的高碳钢盘条需要具备较高的强度和优异的服役性能，满足汽车等机械设备安全运营的要求。这些盘条组织状态为细珠光体，利用细珠光体组织的片层结构提高盘条的抗拉强度。盘条拉拔过程细珠光体片层逐渐细化，铁素体中位错密度逐渐升高，钢丝的强度升高。过高的位错密度易于发展成微观裂纹，降低盘条的拉拔性能和服役性能。因此在盘条的化学成分设计和组织设计中需要综合考虑盘条强度和服役性能的要求，满足用户的质量要求。
申请(专利)号为CN202110301478.8的发明涉及一种SWRH82B高碳钢线材及其制备方法，属于钢丝线材技术领域。为解决现有SWRH82B高碳钢线材生产工艺中三氧化二铝夹杂物数量高、钢水纯净度低、成分均匀性差的问题，该发明提供了一种SWRH82B高碳钢线材及其制备方法，包括初炼工艺→LF精炼工艺→连铸工艺→加热轧制工艺→控冷工艺。该发明通过初炼炉生产控制，精炼位渣系的控制、合理的连铸工艺参数，最终轧制合格的SWRH82B线材。该发明全程无铝脱氧，使钢水纯净度更高，获得的钢水及铸坯满足纯净度和成分均匀性的要求。该发明效率高、成本低，所得铸坯低倍偏析指数在1.05以内，线材网碳在2级以内；马氏体≤1.5级，能够满足拉拔使用。
该专利申请重点在于优化盘条的生产工艺，达到提高盘条拉拔性能的目的，但是该专利并未考虑盘条制成金属制品的疲劳寿命问题。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种具有双重复相组织的高碳钢盘条及其制造方法，本发明专利从化学成分和组织状态两方面进行设计，提出了一种具有双重复相组织的高碳钢盘条，使盘条制成汽车控制线的疲劳寿命质量满足了用户要求。本发明采用的技术手段如下：
一种具有双重复相组织的高碳钢盘条，其化学成分按质量百分数计包括：
C：0.60％～0.65％，Si：0.15％～0.25％，Mn：0.47％～0.58％，P：0.0030％～0.015％，S：0.0020％～0.015％，N：0.0015％～0.0060％，Cr：0.01％～0.04％，Ni：0.01％～0.04％，Cu：0.01％～0.04％，As：0.0008％～0.005％，Sn：0.0001％～0.0005％，Ti：0.0001％～0.0005％，全氧：0.0008％～0.0020％，酸溶铝：0.0001％～0.0015％，其余为铁和不可避免杂质，所述双重复相组织为珠光体片层结构和球团结构的双重复相组织，所述珠光体片层结构包括小片层间距珠光体和大片层间距珠光体，所述球团结构包括粗大珠光体球团和细小珠光体球团。
进一步地，Ni、Cu、Cr之和占总质量的0.04％～0.10％。
本发明通过化学成分设计和冷却工艺的设计，使盘条由大片层间距珠光体和小片层间距珠光体构成。大片层间距珠光体使盘条在拉拔过程的应力集中降低，防止由于铁素体中位错过于集中导致的拉拔断裂，提高盘条的拉拔性能和制成金属制品的疲劳寿命。小片层间距珠光体保证钢丝强度满足用户要求。上述小片层间距珠光体和大片层间距珠光体构成了盘条在纳米尺度的复相组织，使盘条具备优异的综合性能。
盘条珠光体片层间距过小，盘条拉拔过程在铁素体组织中的位错密度过大，易于形成微观裂纹，进而导致盘条拉拔断裂。盘条珠光体片层间距过大，无法满足用户对钢丝抗拉强度的要求。在盘条实际生产过程中，为保证珠光体片层间距满足控制范围，需要将盘条珠光体片层间距的中位数控制在一定范围，在这个范围盘条具有稳定的拉拔性能。为了使盘条形成纳米尺度的复相组织，需要将盘条的片层间距的标准差控制在一定范围。标准差过小，盘条片层间距差异性过小，无法满足盘条拉拔性能、制品疲劳寿命和钢丝抗拉强度的综合要求。盘条片层间距标准差过大，会导致盘条组织差异过大，易于导致盘条拉拔断裂。因此，盘条珠光体片层间距控制在0.18～0.26μm，中位数控制在0.20～0.25μm，标准差控制在0.015～0.035。
本发明通过化学成分设计，加热工艺、轧制和冷却工艺设计，使盘条组织由粗大珠光体球团和细小珠光体球团构成。粗大珠光体球团提高盘条在拉拔过程的协调变形能力，提高盘条拉拔性能和制成金属制品的疲劳寿命。细小珠光体球团使盘条制备成的钢丝满足用抗拉强度要求。上述由粗大珠光体和细小珠光体组织构成了盘条在微米尺度上的复相组织，使盘条具备优异的综合性能。
盘条珠光体球团尺寸过小，盘条拉拔过程加工硬化显著，易于导致盘条拉拔断裂。盘条珠光体球团尺寸过大，无法满足用户对钢丝抗拉强度的要求。在盘条实际生产过程，为保证珠光体球团尺寸满足控制范围，需要将盘条珠光体球团尺寸的中位数控制在一定范围，在这个范围盘条具有稳定的加工性能。为了使盘条形成在微米尺度的复相组织，需要将盘条珠光体球团尺寸的标准差控制在一定范围。标准差过小，盘条球团尺寸差异性过小，无法满足盘条拉拔性能、制品疲劳寿命和钢丝抗拉强度的综合要求。盘条珠光体球团尺寸标准差过大，会导致盘条拉拔过程应力集中，易于导致盘条拉拔断裂。因此，盘条珠光体球团尺寸控制在19～53μm，中位数控制在28～41μm，标准差控制在3.9～12。
通过本发明专利的实施，使高碳钢盘条形成了具有珠光体片层结构和球团结构的双重复相组织，满足了用户对金属制品疲劳寿命的质量要求。
本发明的各化学组分的选用原理及含量设计原因如下：
C：线材中的碳用于控制盘条和制品的强度，含量过低不能满足用户钢丝的强度要求，碳含量过高会导致盘条加工性能下降；因此，本发明中碳含量控制在0.60％～0.65％。
Si：硅元素是铁素体强化元素，使钢丝拉拔过程位错密度增加，钢丝强度升高，易于导致钢丝加工过程组织中微观裂纹的出现，降低盘条的拉拔性能，恶化盘条加工成制品的疲劳寿命。硅元素提高盘条共析转变温度，有利于提高盘条组织的差异性，提高盘条的拉拔性能和服役性能。硅还是高碳钢中主要的脱氧元素，使盘条的全氧含量满足用户要求。如果盘条的全氧含量过高，盘条制品的疲劳寿命不能满足用户要求，因此需要在钢中保持一定的硅含量。因此，本发明中硅含量控制在0.15％～0.25％。
Mn：锰元素具有降低钢共析转变温度的作用，细化盘条组织。但是锰元素含量过高会增强盘条拉拔过程的加工硬化现象，不利于提高线材的冷加工性能。因此本发明中锰含量控制在0.47％～0.58％。
P：磷是钢中的有害元素，易于形成磷偏析。严重的磷偏析降低盘条制成品的疲劳寿命，因此其含量不宜过高。但是钢中保持一定含量的磷，易于提高盘条组织的差异性，提高盘条的拉拔和服役性能。本发明中磷含量控制在0.0030％～0.015％。
S：钢中的硫化物具有良好的变形性，可以起到降低钢中其它夹杂物危害的作用。同时，硫元素可以起到提高盘条组织差异性的作用，提高盘条的拉拔和服役性能。但钢中的硫含量过高，易于导致夹杂物和盘条基体组织间界面分离，反而会恶化盘条的拉拔性能和服役性能。因此，本发明中硫含量控制在0.0020％～0.015％。
N：氮元素在钢中降低盘条的拉拔性能，需要控制到较低水平。但是氮元素能够起到抑制渗碳体分解的作用，提高汽车控制线的服役性能，增强制品在服役过程的稳定性。本发明中氮控制在0.0015％～0.0060％。
Cr：铬元素在钢中能起到细化珠光体片层间距，提高盘条的抗拉强度的作用。但是铬元素在钢中含量过高，导致盘条拉拔过程加工硬化显著，加工性能下降。因此本发明专利铬含量控制在0.01％～0.04％。
Ni：镍元素在钢中不与碳形成碳化物。镍元素存在于铁素体和奥氏体中，细化铁素体晶粒，降低钢的韧脆转变温度。但镍元素在钢中改变盘条和钢丝的相变温度，造成钢丝强度波动，需要加以控制。因此本发明专利镍含量控制在0.01％～0.04％。
Cu：铜元素提高盘条和钢丝的强度，使盘条和钢丝强度满足用户要求。但是铜元素改变盘条和钢丝相变温度，引起热处理后钢丝的加工性能波动，因此其含量不宜过高。因此本发明专利铜含量控制在0.01％～0.04％。
为实现镍、铬和铜元素上述作用，三者含量优选为Ni+Cu+Cr：0.04％～0.10％。
As：砷易于在钢的晶界富集，降低系统能量，稳定奥氏体。但是钢中的过高的砷含量会降低盘条的拉拔性能和盘条制成金属制品的疲劳寿命。因此本发明中砷含量控制在0.0008％～0.005％。
Sn：锡在钢中易于在晶界偏聚，稳定奥氏体；同时，在晶界处偏聚的锡降低钢的性能，因此钢中的锡含量需要控制在一定范围内，本发明中锡含量控制在0.0001％～0.0005％。
Ti：钢中的钛元素易于与氮元素形成氮化钛夹杂物，恶化盘条拉拔和服役性能。但是，适量的钛元素和氮元素形成细小的氮化物起到抑制盘条拉拔和服役过程微观裂纹扩展的作用。本发明中钛含量控制在0.0001％～0.0005％。
酸溶铝在钢中控制夹杂物的熔点，使夹杂物成为可变形夹杂物，降低夹杂物对盘条拉拔和合股的不利作用。酸溶铝含量过高会使钢中形成大尺寸氧化铝夹杂物，降低盘条的拉拔和服役性能。本发明中酸溶铝0.0001％～0.0015％。
盘条中的氧含量过高降低盘条的拉拔和合股性能。但是氧含量过低，不利于夹杂物成分的控制，盘条拉拔和合股过程断丝率也增加。因此本发明专利氧含量控制在0.0008％～0.0020％。
为实现本发明的目的，本发明还公开了一种技术方案，即一种具有双重复相组织的高碳钢盘条的生产方法，包括转炉冶炼、炉外精炼、连铸连轧、钢坯加热、盘条轧制、盘条冷却工艺步骤，本发明主要具体工艺步骤如下：
1)冶炼：采用铁水+废钢进行转炉冶炼，废钢加入量占比为2％～8％，废钢中Ni含量在0.01％～0.06％，Cr含量在0.01％～0.08％，Cu含量在0.01％～0.06％，废钢中含有上述微量元素，使钢液中的残余元素含量满足要求。钢液经过转炉冶炼后，通过LF炉进行精炼处理；钢液在LF炉处理温度为1510～1580℃，精炼时间为30～40分钟。精炼过程进行氩气搅拌，精炼搅拌用的氩气流量为300～500NL/min，促进钢液化学成分均匀和大颗粒夹杂物上浮排出钢液。精炼过程氧活度控制在10～30ppm，硫含量控制在0.0020％～0.013％，利用表面活性元素氧和硫控制钢液的氮等元素含量。
2)大方坯连铸：钢液精炼后进行连铸。连铸坯断面尺寸为(200～300)mm*(300～400)mm，大方坯连铸二冷的冷却强度为0.2～0.4m3/(h*t)，连铸中间包过热度≤25℃，连铸过程结晶器电磁搅拌电流强度300A-450A，电磁搅拌频率1Hz～3Hz。连铸坯等轴晶区占整个横截面(等轴晶区+柱状晶区)的比率25％～35％，连铸坯柱状晶和等轴晶交界处碳元素的偏析指数0.90～1.05。通过上述铸坯偏析控制，降低由于柱状晶和等轴晶界面偏析导致的盘条拉拔断裂。
3)大方坯连轧：总加热时间为3.5～4.3h，均热段温度控制在1180～1240℃，均热段保温时间控制在40～60min，为控制盘条组织奠定基础。连轧方坯断面尺寸为(150～170)mm*(150～170)mm。
4)连轧钢坯加热：对连轧后的方坯进行加热，加热速度13℃/min-18℃/min，均热段温度为1055～1150℃，均热段时间为35～50min，通过高温扩散降低碳、锰、硫等元素偏析，提高盘条轧制原料的组织均匀性。在加热炉内残氧为2％～8％，加热炉炉内气氛为微正压，压力2～9Pa。在加热炉内保持氧化性，防止还原性气氛恶化钢坯表面氧化铁皮的剥落性能，导致后续钢丝加工过程表面质量下降，盘条制成金属制品服役性能降低。
5)盘条轧制：钢坯加热后，出加热炉进行高压水除磷，除磷压力不低于14MPa，防止盘条表面质量恶化。钢坯经过粗轧、中轧、预精轧和精轧后，进行盘条吐丝操作；盘条精轧速度在95～115m/s,精轧过程道次减面率控制在15％～25％，变形速率在700s-1～800s-1，使盘条的珠光体球团尺寸及其分布指标满足汽车控制线疲劳寿命要求，也为盘条的片层间距控制奠定基础。盘条吐丝温度控制在890～930℃，为控制盘条最终组织奠定基础。盘条的直径为5.0～6.0mm。
6)盘条冷却：吐丝后盘条冷却速度控制在7～15℃/s，相变时间控制在15-25s。盘条的相变温度控制在650-690℃，为控制盘条片层间距和球团尺寸奠定基础。
本发明具有以下优点：
本发明专利提出了一种具有双重复相组织的高碳钢盘条。本发明通过化学成分设计和冷却工艺的设计，使盘条由大片层间距珠光体和小片层间距珠光体构成。大片层间距珠光体使盘条在拉拔过程的应力集中降低，防止由于铁素体中位错过于集中导致的拉拔断裂，提高盘条的拉拔性能和制成金属制品的疲劳寿命。小片层间距珠光体保证钢丝强度满足用户要求。上述小片层间距珠光体和大片层间距珠光体构成了盘条在纳米尺度的复相组织，使盘条具备优异的综合性能；通过化学成分设计，加热工艺、轧制和冷却工艺设计，使盘条组织由粗大珠光体球团和细小珠光体球团构成。粗大珠光体球团提高盘条在拉拔过程的协调变形能力，提高盘条拉拔性能和制成金属制品的疲劳寿命。细小珠光体球团使盘条制备成的钢丝满足用抗拉强度要求。上述由粗大珠光体和细小珠光体组织构成了盘条在微米尺度上的复相组织，使盘条具备优异的综合性能。本发明盘条制成汽车控制线单丝最细直径达到0.14mm。汽车控制线采用反复载荷疲劳试验测试疲劳寿命，配重350N。测试结果表明，汽车控制线的疲劳寿命达到至少2万次，盘条质量满足了用户高等级汽车控制线对疲劳寿命的要求。同时，本发明在冶炼过程中，通过废钢补充微量元素，节省了额外冶炼微量元素金属的成本，降低了额外冶炼的碳排放量，做到废钢的再利用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的化学成分及工艺流程详见表1，
表1本发明实施例的化学成分及工艺流程参数
Figure BDA0003630410360000071
Figure BDA0003630410360000081
Figure BDA0003630410360000091
本实施例生产的盘条采用除磷-拉拔-热处理-拉拔-热处理-精拉-捻制工艺生产汽车控制线。盘条制成汽车控制线单丝最细直径达到0.14mm。汽车控制线采用反复载荷疲劳试验测试疲劳寿命，配重350N。测试结果表明，汽车控制线的疲劳寿命达到至少2万次，盘条质量满足了用户高等级汽车控制线对疲劳寿命的要求。
本发明中珠光体片层间距和球团尺寸的最大值、最小值、中位数和标准差含义如下：
珠光体片层间距最大值：采用4％硝酸酒精溶液腐蚀试样横截面后，采用垂直截线法测定的垂直于观察面的珠光体片层厚度结果的最大值。
珠光体球团尺寸的最大值：采用4％硝酸酒精溶液腐蚀试样横截面后，测定的珠光体球团的等效直径最大值。
珠光体片层间距最小值：采用4％硝酸酒精溶液腐蚀试样横截面后，采用垂直截线法测定的垂直于观察面的珠光体片层厚度结果的最小值。
珠光体球团尺寸的最小值：采用4％硝酸酒精溶液腐蚀试样横截面后，测定的珠光体球团的等效直径最小值。
中位数：是指珠光体片层间距和球团尺寸测量结果序列居于中间位置的数值。
标准差：描述珠光体片层间距和球团尺寸的分布情况，以描述珠光体内部微观结构尺寸的差异程度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有双重复相组织的高碳钢盘条，其特征在于，其化学成分按质量百分数计包括：
C：0.60％～0.65％，Si：0.15％～0.25％，Mn：0.47％～0.58％，P：0.0030％～0.015％，S：0.0020％～0.015％，N：0.0015％～0.0060％，Cr：0.01％～0.04％，Ni：0.01％～0.04％，Cu：0.01％～0.04％，As：0.0008％～0.005％，Sn：0.0001％～0.0005％，Ti：0.0001％～0.0005％，全氧：0.0008％～0.0020％，酸溶铝：0.0001％～0.0015％，其余为铁和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的具有双重复相组织的高碳钢盘条，其特征在于，高碳钢盘条形成具有珠光体片层结构和珠光体球团结构的双重复相组织。
3.根据权利要求2所述的具有双重复相组织的高碳钢盘条，其特征在于，盘条珠光体片层间距为0.18～0.26μm，中位数为0.20～0.25μm，标准差为0.015～0.035；
盘条珠光体球团尺寸为19～53μm，中位数为28～41μm，标准差为3.9～12。
4.根据权利要求1所述的具有双重复相组织的高碳钢盘条，其特征在于，Ni、Cu、Cr之和占总质量的0.04％～0.10％。
5.根据权利要求1～4任一项所述具有双重复相组织的高碳钢盘条的生产方法，其特征在于，包括冶炼、连铸、连轧、钢坯加热、盘条轧制、盘条冷却工艺步骤，具体工艺步骤如下：
1)冶炼：包括转炉冶炼和炉外精炼，其中，精炼过程氧活度控制在10～30ppm，硫含量控制在0.0020％～0.013％；
2)连铸：连铸中间包过热度≤25℃，连铸过程结晶器电磁搅拌过程中的电流强度为300～450A，电磁搅拌频率为1～3Hz，连铸坯等轴晶率为25％～35％，连铸坯柱状晶和等轴晶交界处碳元素的偏析指数为0.90～1.05；
3)连轧：总加热时间为3.5～4.3h，均热段温度控制在1180～1240℃，均热时间在40～60min；
4)钢坯加热：对连轧后的钢坯进行加热，加热速度为13～18℃/min；均热段温度为1055～1150℃，均热段时间为35～50min；
5)盘条轧制：钢坯加热后，出加热炉进行高压水除磷，除磷压力不低于14MPa，钢坯经过粗轧、中轧、预精轧和精轧后，进行盘条吐丝操作；盘条吐丝温度控制在890～930℃；
6)盘条冷却：吐丝后盘条冷却速度控制在7～15℃/s，相变时间控制在15～25s。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述冶炼步骤中，采用铁水+废钢进行转炉冶炼，其中废钢中包括Ni、Cr、Cu，钢液经过转炉冶炼后，通过LF炉进行精炼处理；钢液在LF炉处理温度为1510～1580℃，精炼时间为30～40分钟，精炼过程进行氩气搅拌，精炼搅拌用的氩气流量为300～500NL/min。
7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于，冶炼过程中，废钢加入量占比为2％～8％。
8.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，采用大方坯连铸和大方坯连轧工艺，
具体地，大方坯连铸中，连铸坯断面尺寸为(200～300)mm*(300～400)mm，大方坯连铸二冷的冷却强度为0.2～0.4m3/(h*t)；
大方坯连轧中，连轧方坯断面尺寸为(150～170)mm*(150～170)mm。
9.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，钢坯加热中，在加热炉内残氧为2％～8％，加热炉炉内气氛为微正压，压力2～9Pa。
10.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述盘条轧制过程中，盘条精轧速度在95～115m/s，精轧过程道次减面率控制在15％～25％，变形速率在700～800s-1；
盘条轧制后得到的盘条的直径为5.0～6.0mm。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118497622B (zh) * 2024-07-19 2024-10-01 江苏永钢集团有限公司 12.9级免退火热轧高碳碳素冷镦钢盘条及其制造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102268596A (zh) * 2010-06-07 2011-12-07 鞍钢股份有限公司 生产细钢丝用的高碳钢盘条
CN105324503A (zh) * 2013-06-24 2016-02-10 新日铁住金株式会社 高碳钢线材及其制造方法
CN111041372A (zh) * 2019-12-30 2020-04-21 广东韶钢松山股份有限公司 一种具有深冷拉拔性能的弹簧钢盘条、弹簧钢丝、弹簧及制造方法
WO2020213179A1 (ja) * 2019-04-17 2020-10-22 日本製鉄株式会社 鋼板及びその製造方法、並びに成形体
CN111961966A (zh) * 2020-07-31 2020-11-20 南京钢铁股份有限公司 一种汽车悬架弹簧钢盘条及其制备方法
CN111979476A (zh) * 2020-06-05 2020-11-24 鞍钢股份有限公司 一种汽车控制线用线材及其制造方法
CN113748224A (zh) * 2019-06-19 2021-12-03 日本制铁株式会社 线材

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3572993B2 (ja) * 1999-04-22 2004-10-06 住友金属工業株式会社 鋼線材、鋼線及びその製造方法
JP3816721B2 (ja) * 2000-04-07 2006-08-30 株式会社神戸製鋼所 耐遅れ破壊性と首下靭性、または耐遅れ破壊性と鍛造性および首下靭性に優れた高強度線材並びにその製造方法
CN110629132B (zh) * 2019-09-26 2020-11-17 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 超高强度钢帘线用盘条及其制造方法
CN113462982B (zh) * 2021-07-06 2022-12-27 江苏永钢集团有限公司 一种绞线用盘条及生产工艺
CN113652610A (zh) * 2021-08-17 2021-11-16 江苏联峰实业有限公司 一种铁路桥梁用超高强度绞线盘条及生产工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102268596A (zh) * 2010-06-07 2011-12-07 鞍钢股份有限公司 生产细钢丝用的高碳钢盘条
CN105324503A (zh) * 2013-06-24 2016-02-10 新日铁住金株式会社 高碳钢线材及其制造方法
WO2020213179A1 (ja) * 2019-04-17 2020-10-22 日本製鉄株式会社 鋼板及びその製造方法、並びに成形体
CN113748224A (zh) * 2019-06-19 2021-12-03 日本制铁株式会社 线材
CN111041372A (zh) * 2019-12-30 2020-04-21 广东韶钢松山股份有限公司 一种具有深冷拉拔性能的弹簧钢盘条、弹簧钢丝、弹簧及制造方法
CN111979476A (zh) * 2020-06-05 2020-11-24 鞍钢股份有限公司 一种汽车控制线用线材及其制造方法
CN111961966A (zh) * 2020-07-31 2020-11-20 南京钢铁股份有限公司 一种汽车悬架弹簧钢盘条及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
林慧国 等: "《世界钢号手册 第2版》", 31 March 1985, 机械工业出版社 *

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