CN115679211A - 一种低碳超低电阻导线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低碳超低电阻导线用钢盘条，其合金组分为：≤0.01％C，≤0.01％Si，≤0.12％Mn，≤0.012％P，≤0.010％S,≤0.0080O％,≤0.0040％N。该盘条屈服强度为210～220MPa、抗拉强度为300～320MPa、伸长率为40～55％、断面收缩率为78～88％、非金属夹杂物A+C≤1.5、B+D≤1.5。制备工艺依次包括铁水预处理、转炉冶炼、(LF+RH)精炼、连铸、加热炉加热和轧制的步骤。采用本方法严格控制钢中C、Si含量，以确保最终成品爆破导线的导电率稳定，同时解决了因C、Si含量低，渣中FeO、MnO等不稳定性氧化物含量高，钢水中氧含量较高，极易造成水口絮流问题。题及降低盘条强度，可以满足低碳超低电阻导线用钢盘条的性能要求，并且具有良好拉拔性能。
Description
技术领域
本发明属于冶金材料制备领域，具体涉及一种低碳超低电阻导线及其制备方法。
背景技术
超低电阻导线B-ULR1T属于一种超低碳钢类产品，要求具有成分稳定、有害元素低、钢质纯净度高、表面质量高、几何尺寸精度高、电磁性能很好等优点的同时，还应具有材质柔软、韧性极好等特点。可以冲压成极复杂的形状，一般用于制造强度低、锻压件及变形量大的异形件以及电磁阀门垫片等电子元件、超低电阻导线、超细电缆铜包线和电器焊脚线等。对钢的综合性能、冶金质量、表面质量、外形尺寸、导电性能等均有严格的要求，是一种高附加值的特殊质量钢种。
超低电阻导线用盘条B-ULR1T，作为铜包线用钢使用，拉拔变形量较大，因此对盘条的表面质量应作重点关注，特别是折叠缺陷。具体要求如下：盘条应将头尾切除干净，其表面应光滑，不应有折叠、耳子、结疤、分层及肉眼可见的裂纹、夹渣等缺陷。允许有局部的压痕及凸块、划痕、麻面，其深度或高度(从实际尺寸算起)应不大于0.10mm。
目前，该类超低电阻、超低碳钢产品以中钢公司生产工艺以模铸浇注，没有成熟连铸浇注工艺。因此，如何设计一种可以满足超低电阻导线B-ULR1T的强度低、韧性高、导电率高要求并且具有良好拉拔性能的盘条及其制备方法，具有重大的经济价值以及广阔的市场前景。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供一种超低电阻导线B-ULR1T生产工艺制备方法，该方法采用120t转炉+(LF+RH)精炼+小方坯连铸+加热炉加热+控轧控冷轧制+保温通道，生产制造超低电阻导线B-ULR1T，既保证了超低电阻导线B-ULR1Tl的低抗拉强度、导电率高等指标，又保证了超低电阻导线B-ULR1T拉拔性能。
为了保证B-ULR1T铸坯质量，通过钢水过热度、拉坯速度、连铸结晶器电磁搅拌和凝固末端电磁搅拌等有效措施控制来提高铸坯的表面质量，减少内部裂纹和中心缺陷。
具体发明内容如下：
一种低碳超低电阻导线，所述导线的合金组分为：≤0.01％C，≤0.01％Si，≤0.12％Mn，≤0.012％P，≤0.010％S,≤0.0080O％,≤0.0040％N，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述导线的屈服强度为210～220MPa、抗拉强度为300～320MPa、伸长率为40～55％、断面收缩率为78～88％、非金属夹杂物A+C≤1.5、B+D≤1.5。
本发明的另一个目的是提供一种低碳超低电阻导线的制备方法，所述工艺依次包括转炉冶炼、(LF+RH)精炼、小方坯连铸、步进式加热炉加热、高速线材轧制的步骤，其中转炉冶炼为：按质量百分比计，废钢占10～12％，铁水占88～90％；氧气顶底复吹，出钢温度1650～1680℃，出钢终点C为0.04％～0.055％，转炉双渣冶炼，目标一次倒炉P≤0.008％，严禁下渣；吨钢辅料加入量：活性石灰50～52Kg/t，白云石35～ 37Kg/t，澳矿13～14Kg/t，石灰石3.5～3.7Kg/t；出钢时：吹氩时间≥5min。
进一步地，所述静吹氩步骤为：静吹氩时间≥8min，处理前温度1600℃～1620℃，处理后温度1600℃～1610℃，静吹氩后喂纯钙包芯线1kg～1.2kg/t，喂线速度3m/s。
进一步地，所述LF炉精炼步骤要求进行渣面脱氧，在保证渣流动性的条件下，控制渣碱度和渣中的氧势，LF精炼时间为60min～80min，全分析温度1580℃～ 1620℃；吨钢辅料加入量为：活性石灰2.7～3.2Kg/t，电石渣30～35Kg/炉，萤石30～ 35Kg/炉，硅铁0.40～0.50Kg/t，铝粒30～35Kg/炉，并对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求，软吹时间≥12min。
进一步地，所述RH炉精炼步骤为：热试前对真空系统、测温枪、定氧枪等进行校验，保证温度无偏差；过程中控制RH炉真空罐耐材温度≥1000℃，脱碳时间12min～15min，真空时间25min～30min，真空度≤67Pa，终脱氧15～25ppm，净空350～550mm。
进一步地，所述连铸为：采用结晶器电磁搅拌电流240A，频率5Hz，正反转，转速5转/S,末端电磁搅拌电流250A，频率6Hz；平台温度1605～1615℃，中包温度 1575℃～1585℃，过热度保持25℃～35℃，拉速2.2m/min～2.4m/min；全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用方坯超低碳钢保护渣；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式。
进一步地，所述加热炉加热为：采用步进式加热炉加热，预热段温度为860℃～900℃加热时间45～50min，加热段温度为1080℃～1120℃，加热时间45～50min，均热段温度为1120℃～1160℃，加热时间30～35min，总加热时间≤2.5h。
进一步地，所述轧制步骤为：粗轧温度为1080℃～1120℃，精轧入口温度为 840℃～880℃，吐丝温度：870℃～910℃；风冷辊道速度位：头部辊道0.35-0.5m/s，辊道增速设定2～5％；保温罩为前6后4开启；保温通道温度≥60℃，保证组织应力及内应力的有效释放。
上述低碳超低电阻导线的制备方法只对关键工艺参数进行了限定，其中还包括制备钢材的常规步骤，如在高炉铁水、铁水预处理、控制冷却、取样、检验、判定、包装、交库等工艺步骤，上述工艺步骤按现有技术公开的方式进行，满足工艺要求即可。本发明中提到的合金元素占比为质量百分比。
本发明的有益效果为：
(1)本专利方法可以有效解决由于C、Si含量低，渣中FeO、MnO等不稳定性氧化物含量高，导致的钢水中氧含量较高，极易造成水口絮流的问题。
(2)本专利方法采用连铸结晶器电磁搅拌和凝固末端电磁搅拌，提高铸坯的表面质量，减少内部裂纹和中心缺陷。
(3)本专利方法通过轧钢斯太尔摩控轧控冷工艺，结合缓慢冷却工艺，获得由铁素体和珠光体组成金相组织等。
(4)本专利方法可控制产品尺寸精度达到GB/T14981中B+精度。
(5)本专利方法克服了常规方法在方坯浇注过程中容易出现结瘤现象，无法顺利浇钢的问题。
(6)本专利方法克服了常规方法生产的产品强度偏高，表面质量差的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1所述低碳超低电阻导线金相组织照片。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
具体实施方式之一：
一种低碳超低电阻导线：
一、化学成分设计
C：≤0.01％，Si：≤0.01％，Mn：≤0.12％，P：≤0.012％，S：≤0.010％,O:≤0.0080％,N ≤0.0040％。
本发明成分设计原理如下：
C、N：钢水为的碳和氮形成易析出碳化物和氮化物，使钢强度降低、塑韧性降低，碳含量降低钢水的氧化性不利于脱P。C含量控制≤0.01％,N含量控制≤0.0040％。
Si、Mn：：硅锰含高易形成夹杂物，降低钢的塑韧性。Si≤0.01％，Mn≤0.12％。
P、S:P、S为有害元素，控制其含量以提高其纯净度，因此要求其达到较低的水平。其中P≤0.012％，S≤0.010％。
二、制备方法：
1、工艺步骤：“高炉铁水→铁水预处理→复吹转炉冶炼→(LF+RH)精炼→小方坯连铸(结晶器电磁搅拌及凝固末端电磁搅拌)→步进式加热炉加热→高速线材轧制→控制冷却→取样、检验、判定→包装、交库”。
2、关键工艺
转炉冶炼：废钢占11％左右，铁水占89％左右；氧气顶底复吹，出钢温度1650～1680℃，出钢终点C为0.04％～0.055％，转炉双渣冶炼，目标一次倒炉P≤0.008％，严禁下渣。吨钢辅料加入量：活性石灰50～52Kg/t，白云石35～37Kg/t，澳矿13～ 14Kg/t，石灰石3.5～3.7Kg/t。出钢时：吹氩时间≥5min。
静吹氩：静吹氩时间≥8min，处理前温度1600℃～1620℃，处理后温度1600℃～1610℃，静吹氩后喂纯钙包芯线1kg～1.2kg/t，喂线速度3m/s。
LF炉精炼：要求进行渣面脱氧，在保证渣流动性的条件下，控制渣碱度和渣中的氧势；对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求；LF精炼时间 60min～80min，全分析温度1580℃～1620℃。吨钢辅料加入量：活性石灰2.7～3.2Kg/t，电石渣30～35Kg/炉，萤石30～35Kg/炉，硅铁0.40～0.50Kg/t，铝粒30～35Kg/炉，并对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求，软吹时间≥12min。
RH炉精炼：将LF炉中出炉后的钢水输入RH炉精炼，热试前对真空系统、测温枪、定氧枪等进行校验，保证温度无偏差；控制真空度、真空时间、脱碳时间和终脱氧；其中，RH炉真空罐耐材温度≥1000℃，脱碳时间12min～15min，真空时间25min～ 30min，真空度≤67Pa，终脱氧15～25ppm，净空350～550mm。
连铸：结晶器电磁搅拌电流240A，频率5Hz，正反转；末端电磁搅拌电流250A，频率6Hz，连续。平台温度1610±5℃，中包温度1575℃～1585℃，过热度保持25℃～ 35℃，拉速2.2m/min～2.4m/min。全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用方坯超低碳钢保护渣；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式。
加热工艺：步进式加热炉加热，预热段880±20℃，加热段1100±20℃，均热段1140±20℃，加热时间≤2.5h。
轧制工艺：
粗轧温度：1100±20℃；精轧入口温度：860±20℃；吐丝温度：890±20℃；风冷辊道速度：头部辊道0.35-0.5m/s；辊道增速设定2～5％；保温罩为前6后4开启。
保温通道：保温通道有效利用，保证组织应力及内应力的有效释放，以此亦保证了产品的性能和通条性能差的要求。
所述超低电阻导线B-ULR1T盘条屈服强度210～220MPa、抗拉强度300～ 320MPa、伸长率40～55％、断面收缩率78～88％、非金属夹杂物(A+C≤1.5；B+D ≤1.5)。
实施例1
采用本发明的技术方案制造低碳超低电阻导线，具体实施生产步骤如下：
1、转炉冶炼：废钢占10％左右，铁水占90％左右；氧气顶底复吹，出钢温度1650，出钢终点C为0.04％，转炉双渣冶炼，目标一次倒炉P为0.006％，严禁下渣。吨钢辅料加入量：活性石灰50Kg/t，白云石35Kg/t，澳矿13Kg/t，石灰石3.5Kg/t。出钢时：吹氩时间为5min。
2、静吹氩：静吹氩时间为8min，处理前温度1610℃，处理后温度1600℃，静吹氩后喂纯钙包芯线1kg/t，喂线速度3m/s。
3、LF炉精炼：要求进行渣面脱氧，在保证渣流动性的条件下，控制渣碱度和渣中的氧势；对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求；LF精炼时间60min，全分析温度1580℃。吨钢辅料加入量：活性石灰2.7Kg/t，电石渣30Kg/炉，萤石30Kg/炉，硅铁0.40Kg/t，铝粒30Kg/炉，并对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求，软吹时间为12min。
4、RH炉精炼；将LF炉中出炉后的钢水输入RH炉精炼，热试前对真空系统、测温枪、定氧枪等进行校验，保证温度无偏差；控制真空度、真空时间、脱碳时间和终脱氧；其中，RH炉真空罐耐材温度为1000℃，脱碳时间12min，真空时间25minn，真空度67Pa，终脱氧15ppm，净空350mm。
5、连铸：结晶器电磁搅拌电流240A，频率5Hz，正反转；末端电磁搅拌电流250A，频率6Hz。平台温度1605℃，中包温度1575℃，过热度保持25℃，拉速2.2m/min。全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用方坯超低碳钢保护渣；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式。
6、加热工艺：步进式加热炉加热，预热段860℃，加热段1080℃，均热段1120℃，加热时间2.5h。
7、轧制工艺：
粗轧温度：1080℃；精轧入口温度：840℃；吐丝温度：870℃；风冷辊道速度：头部辊道0.35m/s；辊道增速设定5％；保温罩为前6后4开启。
保温通道：保温通道温度为60℃，保证组织应力及内应力的有效释放，以此亦保证了产品的性能和通条性能差的要求。
实施例2
采用本发明的技术方案制造低碳超低电阻导线，具体实施生产步骤如下：
1、转炉冶炼：废钢占11％左右，铁水占89％左右；氧气顶底复吹，出钢温度1670℃，出钢终点C为0.050％，转炉双渣冶炼，目标一次倒炉P为0.007％，严禁下渣。吨钢辅料加入量：活性石灰51Kg/t，白云石36Kg/t，澳矿13Kg/t，石灰石3.6Kg/t。出钢时：吹氩时间为6min。
2、静吹氩：静吹氩时间为9min，处理前温度1615℃，处理后温度1605℃，静吹氩后喂纯钙包芯线1.1kg/t，喂线速度3m/s。
3、LF炉精炼：要求进行渣面脱氧，在保证渣流动性的条件下，控制渣碱度和渣中的氧势；对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求；LF精炼时间70min，全分析温度1600℃。吨钢辅料加入量：活性石灰3Kg/t，电石渣30Kg/炉，萤石30Kg/炉，硅铁0.45Kg/t，铝粒30Kg/炉，并对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求，软吹时间为13min。
4、RH炉精炼；将LF炉中出炉后的钢水输入RH炉精炼，热试前对真空系统、测温枪、定氧枪等进行校验，保证温度无偏差；控制真空度、真空时间、脱碳时间和终脱氧；其中，RH炉真空罐耐材温度为1010℃，脱碳时间13min，真空时间27min，真空度为65Pa，终脱氧20ppm，净空350mm。
5、连铸：结晶器电磁搅拌电流240A，频率5Hz，正反转；末端电磁搅拌电流250A，频率6Hz。平台温度1610℃，中包温度1580℃，过热度保持30℃，拉速2.3m/min。全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用方坯超低碳钢保护渣；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式。
6、加热工艺：步进式加热炉加热，预热段880℃，加热段1100℃，均热段1140℃，加热时间为2.4h。
7、轧制工艺：
粗轧温度：1100℃；精轧入口温度：860℃；吐丝温度：890℃；风冷辊道速度：头部辊道0.4m/s；辊道增速设定4％；保温罩为前6后4开启。
保温通道：保温通道温度为65℃，保证组织应力及内应力的有效释放，以此亦保证了产品的性能和通条性能差的要求。
实施例3
采用本发明的技术方案制造低碳超低电阻导线，具体实施生产步骤如下：
1、转炉冶炼：废钢占12％左右，铁水占88％左右；氧气顶底复吹，出钢温度1680℃，出钢终点C为0.055％，转炉双渣冶炼，目标一次倒炉P为0.008％，严禁下渣。吨钢辅料加入量：活性石灰52Kg/t，白云石37Kg/t，澳矿14Kg/t，石灰石3.7Kg/t。出钢时：吹氩时间为5min。
2、静吹氩：静吹氩时间为8min，处理前温度1620℃，处理后温度1610℃，静吹氩后喂纯钙包芯线1.2kg/t，喂线速度3m/s。
3、LF炉精炼：要求进行渣面脱氧，在保证渣流动性的条件下，控制渣碱度和渣中的氧势；对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求；LF精炼时间为80min，全分析温度1620℃。吨钢辅料加入量：活性石灰3.2Kg/t，电石渣30Kg/ 炉，萤石30Kg/炉，硅铁0.50Kg/t，铝粒30Kg/炉，并对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求，软吹时间为12min。
4、RH炉精炼；将LF炉中出炉后的钢水输入RH炉精炼，热试前对真空系统、测温枪、定氧枪等进行校验，保证温度无偏差；控制真空度、真空时间、脱碳时间和终脱氧；其中，RH炉真空罐耐材温度为1000℃，脱碳时间15min，真空时间30min，真空度为65Pa，终脱氧15ppm，净空350mm。
5、连铸：结晶器电磁搅拌电流240A，频率5Hz，正反转；末端电磁搅拌电流250A，频率6Hz。平台温度1615℃，中包温度1585℃，过热度保持35℃，拉速2.4m/min。全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用方坯超低碳钢保护渣；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式。
6、加热工艺：步进式加热炉加热，预热段900℃，加热段1120℃，均热段1160℃，加热时间位2.5h。
7、轧制工艺：
粗轧温度：1120℃；精轧入口温度：880℃；吐丝温度：910℃；风冷辊道速度：头部辊道0.5m/s；辊道增速设定2％；保温罩为前6后4开启。
保温通道：保温通道温度为60℃，保证组织应力及内应力的有效释放，以此亦保证了产品的性能和通条性能差的要求。
上述超低电阻导线制备方法还包括制备钢材的常规步骤，如在铁水预处理步骤前还包括高炉铁水的步骤；在轧制吐丝后包括检查、集卷、取样、检验、判定、包装、交库等工艺步骤，上述工艺步骤按现有技术公开的方式进行，满足工艺要求即可。
产品检验及性能测试
分别对实施例1～3其最终产品进行化学成分检验、铸坯低倍缺陷检验、力学性能检验以及显微组织和非金属夹杂物的检验。其检验结果如表(1)～(4)所示：
表(1)化学成分检验结果：
| 编号 | C | Si | Mn | P | S | O | N |
| 实施例1 | 0.0018 | 0.003 | 0.03 | 0.006 | 0.009 | 0.0072 | 0.0032 |
| 实施例2 | 0.0049 | 0.006 | 0.04 | 0.007 | 0.006 | 0.0070 | 0.0040 |
| 实施例3 | 0.0061 | 0.006 | 0.03 | 0.006 | 0.005 | 0.0074 | 0.0035 |
表(2)铸坯低倍缺陷检验结果：
表(3)力学性能
| 编号 | 屈服强度/MPa | 抗拉强度/MPa | 断后伸长率/％ | 断面收缩率/％ |
| 实施例1 | 218 | 303 | 50 | 86 |
| 实施例2 | 211 | 305 | 50 | 86 |
| 实施例3 | 220 | 306 | 53 | 86 |
表(4)显微组织和非金属夹杂物：
由表(1)～(4)的检验结果可知，本发明能有效改善超低电阻导线用钢B-ULR1T 盘条质量，尤其炼钢环节严格控制钢中C、Si含量，以确保最终成品爆破导线的导电率稳定，同时保障钢水可浇性，防止水口结瘤；连铸采用结晶器电磁搅拌，提高铸坯的表面质量，减少内部裂纹和中心缺陷；通过轧钢斯太尔摩控轧控冷工艺，结合缓慢冷却工艺，获得由铁素体和珠光体组成金相组织等。
Claims (9)
1.一种低碳超低电阻导线，其特征在于：所述导线的合金组分为：≤0.01％C，≤0.01％Si，≤0.12％Mn，≤0.012％P，≤0.010％S,≤0.0080O％,≤0.0040％N，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的导线，其特征在于：所述导线的屈服强度为210～220MPa、抗拉强度为300～320MPa、伸长率为40～55％、断面收缩率为78～88％、非金属夹杂物A+C≤1.5、B+D≤1.5。
3.权利要求1所述低碳超低电阻导线的制备方法，其特征在于：所述工艺依次包括转炉冶炼、(LF+RH)精炼、小方坯连铸、步进式加热炉加热、高速线材轧制的步骤，其中转炉冶炼为：按质量百分比计，废钢占10～12％，铁水占88～90％；氧气顶底复吹，出钢温度1650～1680℃，出钢终点C为0.04％～0.055％，转炉双渣冶炼，目标一次倒炉P≤0.008％，严禁下渣；吨钢辅料加入量：活性石灰50～52Kg/t，白云石35～37Kg/t，澳矿13～14Kg/t，石灰石3.5～3.7Kg/t；出钢时：吹氩时间≥5min。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述静吹氩步骤为：静吹氩时间≥8min，处理前温度1600℃～1620℃，处理后温度1600℃～1610℃，静吹氩后喂纯钙包芯线1kg～1.2kg/t，喂线速度3m/s。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述LF炉精炼步骤要求进行渣面脱氧，在保证渣流动性的条件下，控制渣碱度和渣中的氧势，LF精炼时间为60min～80min，全分析温度1580℃～1620℃；吨钢辅料加入量为：活性石灰2.7～3.2Kg/t，电石渣30～35Kg/炉，萤石30～35Kg/炉，硅铁0.40～0.50Kg/t，铝粒30～35Kg/炉，并对钢水时时检测，进行微调合金，保证钢水成分达到标准要求，软吹时间≥12min。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述RH炉精炼步骤为：热试前对真空系统、测温枪、定氧枪等进行校验，保证温度无偏差；过程中控制RH炉真空罐耐材温度≥1000℃，脱碳时间12min～15min，真空时间25min～30min，真空度≤67Pa，终脱氧15～25ppm，净空350～550mm。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述连铸为：采用结晶器电磁搅拌电流240A，频率5Hz，正反转，转速5转/S,末端电磁搅拌电流250A，频率6Hz；平台温度1605～1615℃，中包温度1575℃～1585℃，过热度保持25℃～35℃，拉速2.2m/min～2.4m/min；全过程保护浇铸，结晶器保护渣使用方坯超低碳钢保护渣；铸坯切割采用自动加人工相结合的方式。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述加热炉加热为：采用步进式加热炉加热，预热段温度为860℃～900℃加热时间45～50min，加热段温度为1080℃～1120℃，加热时间45～50min，均热段温度为1120℃～1160℃，加热时间30～35min，总加热时间≤2.5h。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述轧制步骤为：粗轧温度为1080℃～1120℃，精轧入口温度为840℃～880℃，吐丝温度：870℃～910℃；风冷辊道速度位：头部辊道0.35-0.5m/s，辊道增速设定2～5％；保温罩为前6后4开启；保温通道温度≥60℃，保证组织应力及内应力的有效释放。
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