CN114959504B - 一种免酸洗帘线钢盘条及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种免酸洗帘线钢盘条及其生产方法，盘条化学成分按质量百分比计为：[C]0.60％～0.85％，[Si]0.15～0.30％，[Mn]0.37％～0.55％，[S]0.0080％～0.020％，[P]0.0050％～0.020％，[Cr]0.01％～0.05％，[Pb]0.0001％～0.0010％，[As]0.0005％～0.0025％，[Sb]0.0001％～0.0010％，[Ni]0.01％～0.07％，[Als]0.0001％～0.0005％，其余为Fe及不可避免的杂质；本发明通过盘条化学成分和轧制工艺设计，使盘条在机械除鳞过程完全不使用酸液进行除鳞处理，机械除鳞后盘条氧化铁皮的残留率不大于0.05％。

Description

一种免酸洗帘线钢盘条及其生产方法
技术领域
本发明涉及盘条生产技术领域，尤其涉及一种免酸洗帘线钢盘条及其生产方法。
背景技术
高碳钢盘条在用户深加工过程中需要将表面的氧化铁皮去除完全，防止因氧化铁皮残留在盘条表面，在拉拔过程中造成钢丝表面缺陷，导致钢丝在拉拔和合股时断裂。而随着国家环保节能政策趋向严格，对于钢铁产品除鳞过程免酸洗的要求越来越高，由此造成了盘条除鳞后氧化铁皮残留率高、盘条表面质量下降的问题。
申请(专利)号为CN200810000916.1的中国专利申请公开了“一种热轧盘条表面氧化铁皮的控制技术”，用于采用机械剥壳方法或机械剥壳加酸洗除鳞的制丝类高碳钢热轧盘条钢材表面氧化铁皮的控制。其通过控制斯太尔摩冷却工艺流程来控制热轧盘条表面氧化铁皮的厚度和结构，具体包括：关闭终轧后水箱和调节终轧后水箱水量以提高吐丝温；增加吐丝后高温氧化时间，将相变区后移；加大斯太尔摩风冷线相变后的风机风量以加快冷却速度，提高FeO在热轧盘条表面氧化铁皮中所占的比重。通过控制斯太尔摩冷却工艺流程，有效地增加了热轧盘条表面氧化铁皮的厚度，提高了FeO在氧化铁皮中的比重，改善了氧化铁皮的结构，便于机械剥壳或机械剥壳加酸洗方法除鳞的制丝类高碳钢热轧盘条钢材表面氧化铁皮的处理。
上述技术方案是一种盘条氧化铁皮厚度的控制方法，但是并未涉及免酸洗除鳞盘条氧化铁皮的控制。因此，需要开展相关研究，开发一种能够满足国家节能环保政策要求的盘条氧化铁皮控制技术。
发明内容
本发明提供了一种免酸洗帘线钢盘条及其生产方法，通过盘条化学成分和轧制工艺设计，使盘条在机械除鳞过程完全不使用酸液进行除鳞处理，机械除鳞后盘条氧化铁皮的残留率不大于0.05％。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种免酸洗帘线钢盘条，化学成分按质量百分比计为：[C]0.60％～0.85％，[Si]0.15～0.30％，[Mn]0.37％～0.55％，[S]0.0080％～0.020％，[P]0.0050％～0.020％，[Cr]0.01％～0.05％，[Pb]0.0001％～0.0010％，[As]0.0005％～0.0025％，[Sb]0.0001％～0.0010％，[Ni]0.01％～0.07％，[Als]0.0001％～0.0005％，其余为Fe及不可避免的杂质；
所述盘条的表面氧化铁皮中FeO含量为60％～75％，Fe2O3含量5％～11％，其余为Fe3O4，表面氧化铁皮的厚度为10～20μm，其中FeO层的厚度控制在8～12μm；盘条的氧化铁皮化学成分同圈性能差异为：FeO≤15％，Fe2O3≤8％，Fe3O4≤10％；盘条的珠光体晶粒度≥7.5级，盘条的基体与氧化铁皮界面处的Si含量控制在3％～6％。
所述盘条表面缺陷的深度不超过0.08mm；盘条表面缺陷的深度大于0.04mm时，长度和深度之比大于2。
所述盘条表面缺陷包括裂纹、折叠和铁皮压入缺陷。
一种所述免酸洗帘线钢盘条的生产方法，包括如下步骤：
1)钢液采用铁水预处理-转炉冶炼-炉外精炼生产；
2)精炼后的钢液进行连铸，连铸钢液过热度≤25℃；连铸结晶器的振动波型为余弦波，振幅为±2mm，频率为1～6Hz；连铸结晶器的内外弧水量为105～115m3/h，两侧面水量为85～95m3/h，内外弧进出水温差≤5℃，两侧面进出水温差≤5℃；连铸坯二冷采用气雾冷却，二冷每流水流量为10～15m3/h，每流气体流量为1110～1150m3/h；连铸坯在连铸过程中的冷却速度为0.2～0.7℃/s；拉矫辊处连铸坯角部温度在800～860℃，面缩率90％～96％；
3)连铸坯奥氏体晶粒度控制在80～120μm，表面脱碳层厚度控制在1.1～1.5mm；
4)连铸坯进加热炉加热，总加热时间为2.8～3.5h，均热段温度为1210～1260℃，均热时间为40～50min；
5)连铸坯出加热炉后进行连续轧制，终轧温度控制在920～950℃；连轧坯表面脱碳层厚度控制在0.3～0.8mm；
6)连轧坯进线材加热炉进行二次加热；连轧坯总在炉时间2.6～3.1h，均热段温度为1100～1180℃，均热时间为30～45min；线材加热炉内残氧为2％～12％，炉膛压力2～15Pa；
7)连轧坯出线材加热炉后采用高压水除鳞；
8)盘条经双模块轧机的轧制温度为920～960℃，轧制速度为100～110m/s；盘条吐丝温度为860～930℃，盘条吐丝后在风冷辊道上冷却，相变冷却速度控制在10～20℃/s。
连铸坯的断面尺寸为250～300mm×350～400mm；连轧坯的断面尺寸为270～290mm×370～390mm，盘条直径为5.0～6.0mm。
所述步骤7)中，高压水除鳞压力≥14MPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
现有的机械除鳞工艺为了保证盘条机械除鳞后表面氧化铁皮残留率满足要求，需要盘条在机械除鳞后采用简易酸洗的方法,进一步去除盘条表面残余氧化铁皮；采用本发明所述方法可以实现盘条机械除鳞过程的完全免酸洗；即通过盘条化学成分和轧制工艺设计，使盘条在机械除鳞过程完全不使用酸液进行除鳞处理，机械除鳞后盘条氧化铁皮的残留率不大于0.05％。
具体实施方式
本发明所述一种免酸洗帘线钢盘条，化学成分按质量百分比计为：[C]0.60％～0.85％，[Si]0.15～0.30％，[Mn]0.37％～0.55％，[S]0.0080％～0.020％，[P]0.0050％～0.020％，[Cr]0.01％～0.05％，[Pb]0.0001％～0.0010％，[As]0.0005％～0.0025％，[Sb]0.0001％～0.0010％，[Ni]0.01％～0.07％，[Als]0.0001％～0.0005％，其余为Fe及不可避免的杂质；
所述盘条的表面氧化铁皮中FeO含量为60％～75％，Fe2O3含量5％～11％，其余为Fe3O4，表面氧化铁皮的厚度为10～20μm，其中FeO层的厚度控制在8～12μm；盘条的氧化铁皮化学成分同圈性能差异为：FeO≤15％，Fe2O3≤8％，Fe3O4≤10％；盘条的珠光体晶粒度≥7.5级，盘条的基体与氧化铁皮界面处的Si含量控制在3％～6％。
所述盘条表面缺陷的深度不超过0.08mm；盘条表面缺陷的深度大于0.04mm时，长度和深度之比大于2。
所述盘条表面缺陷包括裂纹、折叠和铁皮压入缺陷。
一种所述免酸洗帘线钢盘条的生产方法，包括如下步骤：
1)钢液采用铁水预处理-转炉冶炼-炉外精炼生产；
2)精炼后的钢液进行连铸，连铸钢液过热度≤25℃；连铸结晶器的振动波型为余弦波，振幅为±2mm，频率为1～6Hz；连铸结晶器的内外弧水量为105～115m3/h，两侧面水量为85～95m3/h，内外弧进出水温差≤5℃，两侧面进出水温差≤5℃；连铸坯二冷采用气雾冷却，二冷每流水流量为10～15m3/h，每流气体流量为1110～1150m3/h；连铸坯在连铸过程中的冷却速度为0.2～0.7℃/s；拉矫辊处连铸坯角部温度在800～860℃，面缩率90％～96％；
3)连铸坯奥氏体晶粒度控制在80～120μm，表面脱碳层厚度控制在1.1～1.5mm；
4)连铸坯进加热炉加热，总加热时间为2.8～3.5h，均热段温度为1210～1260℃，均热时间为40～50min；
5)连铸坯出加热炉后进行连续轧制，终轧温度控制在920～950℃；连轧坯表面脱碳层厚度控制在0.3～0.8mm；
6)连轧坯进线材加热炉进行二次加热；连轧坯总在炉时间2.6～3.1h，均热段温度为1100～1180℃，均热时间为30～45min；线材加热炉内残氧为2％～12％，炉膛压力2～15Pa；
7)连轧坯出线材加热炉后采用高压水除鳞；
8)盘条经双模块轧机的轧制温度为920～960℃，轧制速度为100～110m/s；盘条吐丝温度为860～930℃，盘条吐丝后在风冷辊道上冷却，相变冷却速度控制在10～20℃/s。
连铸坯的断面尺寸为250～300mm×350～400mm；连轧坯的断面尺寸为270～290mm×370～390mm，盘条直径为5.0～6.0mm。
所述步骤7)中，高压水除鳞压力≥14MPa。
本发明所述盘条的化学成分设计原则如下(按质量百分比计)：
碳元素用于控制盘条和钢丝的强度。盘条的碳含量过低不利于满足用户对钢丝的强度要求。盘条的碳含量过高，盘条在制备钢丝过程的拉拔和合股断丝率高。因此，本发明中碳含量控制在0.60％～0.85％。
硅元素在钢中主要用于控制钢的脱氧程度。钢中的硅含量过低，盘条的氧含量高，盘条的拉拔和合股性能下降。钢中的硅含量过高，盘条中的脱氧产物增多，盘条的奥氏体向珠光体转变的温度上升，均不利于盘条的机械加工性能的提供。因此，本发明硅含量控制在0.15％～0.30％。
锰元素主要用于控制盘条和钢丝的强度。但是锰含量过高，导致盘条的偏析严重，盘条的机械加工性能下降。锰含量过高，还会使盘条奥氏体向珠光体转变过程的相变温度降低过多，盘条组织过于细化，盘条拉拔和合股性能下降。另外，锰元素有利于锰橄榄石的形成，恶化盘条的氧化铁皮除鳞性能，需要控制在较低范围。因此，本发明中Mn含量控制在0.37％～0.55％。
硫元素与铁元素形成的FeS熔点低，具有提高盘条表面氧化铁皮除鳞性能的作用。但是盘条中的硫含量不宜过高，否则会降低盘条的拉拔和合股性能。因此本发明中硫含量控制在0.0080％～0.020％。
硅橄榄石钉扎在盘条表面，会降低盘条表面氧化铁皮的除鳞性能。磷元素能够降低盘条中硅橄榄石的熔点，提高盘条表面硅橄榄石的去除率。但是钢中的磷元素过高，易于造成严重的磷元素偏析，降低盘条的拉拔性能。因此，本发明中磷含量控制在0.005％～0.020％。
铬元素具有提高盘条淬透性的作用，能够细化盘条组织。铬元素还能降低盘条表面层的氧化速度，控制盘条表面氧化铁皮厚度。但是，铬元素与氧元素结合形成的氧化物附着在盘条表面不易去除，其含量需要加以控制；因此，本发明将铬元素含量控制在0.01％～0.05％。
铅在钢中具有阻止奥氏体晶粒长大的作用，其对于钢的淬透性影响不显著。并且铅在钢中具有稳定奥氏体、细化盘条组织的作用，有利于盘条在机械除鳞过程的均匀变形，提高盘条基体和表面氧化铁皮的分离性能。但钢中的铅含量不宜过高，以防止盘条的拉拔性能下降。因此本发明中铅含量控制在0.0001％～0.0010％。
砷易于在钢的晶界富集，能够降低系统能量，稳定奥氏体，有利于提高盘条基体和表面氧化铁皮的分离性能。但是，钢中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0.0005％～0.0025％。
锑使高碳钢具有一定的耐腐蚀性，能够降低盘条在氧化过程的氧化速度，有利于盘条氧化铁皮机械除鳞性能的提升，有利于盘条免酸洗机械除鳞性能的提升。本发明中锑含量控制在0.0001％～0.0010％。
本发明所述一种免酸洗帘线钢盘条的生产过程及工艺参数控制原理如下：
1)钢液采用铁水预处理-转炉冶炼-炉外精炼生产。
2)精炼后的钢液进行连铸，连铸钢液过热度≤25℃。连铸结晶器振动波型采用余弦波，振幅为±2mm，频率为1～6Hz。结晶器内外弧水量105～115m3/h，结晶器两侧面水量85～95m3/h，内外弧进出水温差不大于5℃，两侧面进出水温差不大于5℃。连铸坯二冷采用气雾冷却，二冷每流水流量为10～15m3/h，每流气体流量为1110～1150m3/h。连铸坯在连铸过程中的冷却速度为0.2～0.7℃/s；连铸过程铸坯冷却速度过快会导致铸坯表面裂纹的出现，并导致盘条表面的氧化铁皮压入缺陷，降低盘条的机械除鳞性能。本发明通过连铸过程结晶器振动和冷却工艺参数的设计，提高铸坯表面质量，防止铸坯表面裂纹的出现，为提高盘条的氧化铁皮机械除鳞性能奠定基础。拉矫辊处连铸坯角部温度在800～860℃，面缩率90％～96％。拉矫辊处连铸坯角部温度的设定和钢面缩率的设定主要是防止钢坯在矫直处出现裂纹，降低盘条的表面质量和盘条除鳞性能。
3)连铸坯奥氏体晶粒度控制80～120μm，为控制盘条加工性能奠定基础。连铸坯表面脱碳层厚度控制在1.1～1.5mm，为控制连轧坯表面脱碳奠定基础。
4)连铸坯进加热炉加热，总加热时间为2.8～3.5h，均热段温度为1210～1260℃，均热时间为40～50min；
5)连铸坯出加热炉后进行连续轧制，终轧温度控制在920～950℃；连轧坯表面脱碳层厚度控制在0.3～0.8mm，为控制盘条表面氧化铁皮厚度和成分创造条件。
6)连轧坯进线材加热炉进行二次加热；连轧坯总在炉时间2.6～3.1h，均热段温度为1100～1180℃，均热时间为30～45min；线材加热炉内残氧为2％～12％，即炉内保持微正压，炉膛压力2～15Pa；通过线材轧制过程加热时间、温度，炉内气氛和炉压的控制，防止盘条表面出现氧化铁皮粘结，降低盘条的机械除鳞性能。
7)钢坯出线材加热炉后采用高压水除鳞；通过高压水除鳞，去除钢坯表面初次氧化铁皮，防止钢坯表面氧化铁皮压入盘条表面形成的氧化铁皮压入缺陷，降低盘条氧化铁皮的机械除鳞性能。
8)盘条双模块轧制温度920～960℃，双模块轧制速度100～110m/s，盘条吐丝温度860～930℃，盘条吐丝后在风冷辊道上冷却，相变冷却速度控制在10～20℃/s。通过盘条轧制工艺参数的设计，提高盘条表面氧化铁皮的机械除鳞性能。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
【实施例】
本实施例中，盘条生产的相关工艺参数如下表所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种免酸洗帘线钢盘条的生产方法，其特征在于，所述盘条的化学成分按质量百分比计为：[C]0.60％～0.72％，[Si]0.15～0.18％，[Mn]0.48％～0.55％，[S]0.0080％～0.020％，[P]0.0050％～0.020％，[Cr]0.01％～0.05％，[Pb]0.0001％～0.0010％，[As]0.0005％～0.0025％，[Sb]0.0001％～0.0010％，[Ni]0.06％～0.07％，[Als]0.0001％～0.0005％，其余为Fe及不可避免的杂质；
所述盘条的表面氧化铁皮中FeO含量为60％～75％，Fe2O3含量5％～11％，其余为Fe3O4，表面氧化铁皮的厚度为10～20μm，其中FeO层的厚度控制在8～12μm；盘条的氧化铁皮化学成分同圈性能差异为：FeO≤15％，Fe2O3≤8％，Fe3O4≤10％；盘条的珠光体晶粒度≥7.5级，盘条的基体与氧化铁皮界面处的Si含量控制在3％～6％；
所述盘条表面缺陷的深度不超过0.08mm；盘条表面缺陷的深度大于0.04mm时，长度和深度之比大于2；所述盘条表面缺陷包括裂纹、折叠和铁皮压入缺陷；
所述免酸洗帘线钢盘条的生产方法，包括如下步骤：
1)钢液采用铁水预处理-转炉冶炼-炉外精炼生产；
2)精炼后的钢液进行连铸，连铸钢液过热度≤25℃；连铸结晶器的振动波型为余弦波，振幅为±2mm，频率为1～6Hz；连铸结晶器的内外弧水量为105～115m3/h，两侧面水量为85～95m3/h，内外弧进出水温差≤5℃，两侧面进出水温差≤5℃；连铸坯二冷采用气雾冷却，二冷每流水流量为10～15m3/h，每流气体流量为1110～1150m3/h；连铸坯在连铸过程中的冷却速度为0.2～0.7℃/s；拉矫辊处连铸坯角部温度在800～860℃，面缩率90％～96％；
3)连铸坯奥氏体晶粒度控制在80～120μm，表面脱碳层厚度控制在1.1～1.5mm；
4)连铸坯进加热炉加热，总加热时间为2.8～3.5h，均热段温度为1210～1260℃，均热时间为40～50min；
5)连铸坯出加热炉后进行连续轧制，终轧温度控制在920～950℃；连轧坯表面脱碳层厚度控制在0.3～0.8mm；
6)连轧坯进线材加热炉进行二次加热；连轧坯总在炉时间2.6～3.1h，均热段温度为1100～1180℃，均热时间为30～45min；线材加热炉内残氧为2％～12％，炉膛压力2～15Pa；
7)连轧坯出线材加热炉后采用高压水除鳞；
8)盘条经双模块轧机的轧制温度为920～960℃，轧制速度为100～110m/s；盘条吐丝温度为860～930℃，盘条吐丝后在风冷辊道上冷却，相变冷却速度控制在10～20℃/s。
2.根据权利要求1所述的一种免酸洗帘线钢盘条的生产方法，其特征在于，连铸坯的断面尺寸为250～300mm×350～400mm；连轧坯的断面尺寸为270～290mm×370～390mm，盘条直径为5.0～6.0mm。
3.根据权利要求1所述的一种免酸洗帘线钢盘条的生产方法，其特征在于，所述步骤7)中，高压水除鳞压力≥14MPa。
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