專利名稱：一種生產細鋼絲用高碳低合金鋼盤條及其制造方法
技術領域：
本發明屬于低合金高碳鋼領域，尤其涉及一種生產細鋼絲用高碳低合金鋼盤條及其制造方法。
背景技術：
眾所周知，對于高碳鋼盤條來說，可以通過提高碳含量來提高盤條的抗拉強度。題為“高強度鋼盤條及疲勞特性優良的高強度鋼絲(申請號)CN94192615.X”的發明專利提供了一種高強度鋼盤條和疲勞特性優良的高強度鋼絲，該高級優質鋼絲用于鋼絲簾線、鋼帶以及高強度的鋼絲等；該鋼絲用于鋼絲繩和PC(預應力混凝土)鋼絲。該發明專利包含(按質量％ )0· 7% -I. 1%的 C，0. 1% -I. 5% 的 Si，O. I % -I. 5% 的 Mn，不大于 O. 02% 的 P，不大于O. 02 %的S，其他是Fe和不可避免雜質。但是，對于過共析鋼來說，隨著碳含量的增加，盤條更加易于出現網狀滲碳體組織，降低了盤條的加工性能。因此，除了提高碳含量外，需要探索其他提高盤條強度的途徑。題為“高碳鋼盤條及其制備方法(申請號200910169807· 7) ”的發明專利提供了一種抗拉強度在1200MPa以上，面收縮率在35%以上的高碳鋼盤條及其制備工藝，該盤條包含C、Si、Mn、Cr和V等基本成分，以及Ni、Cu、Al、B、Ti、Nb和Mo等可選擇成分，同時還包含余量的Fe和雜質，其制備工藝包括依次進行的冶煉、鑄造、軋制和控冷工序。該專利合金成分復雜，不利于降低成本。
隨著盤條強度的提高，其加工性能下降，對于內部夾雜物等缺陷的敏感性加強，需要控制鋼中夾雜物變形性能，保證盤條加工過程夾雜物具有變形性，增強盤條的加工性能。上述專利均未涉及此內容。

發明內容
本發明的目的是提供一種生產細鋼絲用高碳低合金鋼盤條及其制造方法，在提高碳含量的同時，在鋼中添加鉻，并控制鋼中全鋁和全氧含量，使這種盤條同時具有高強度和良好的加工性能。本發明涉及的高強度低合金高碳鋼盤條化學成分的重量百分比為C0.87%
I.I %, Si O. I % I. O %，Mn O. 3 % I. 2 %，Cr O. I % I. O %，P 彡 O. 015 %，S 彡 O. 010%, Ti ( O. 0010%, N ^ O. 0050% ;另外，鋼中全鋁含量在 O. 0005% O. 0020%之間，全氧含量在O. 0010% O. 0030%之間，其余為鐵和不可避免雜質。這些成分范圍的設定理由如下所述。C :因為碳是經濟有效的強化元素，所以C要不低于O. 87%。但是，如果C含量過高，將導致盤條碳偏析嚴重，易于出現滲碳體組織，降低盤條的拉拔和合股性能。因此，C要控制在I. 1%以下。Si :因為硅是具有脫氧作用的元素，要使其含量高于O. 1%。但是鋼中Si過剩，會生過量的脫氧產物Si02。SiO2在盤條拉拔和合股過程變形性差，易于導致SiO2顆粒和基體組織之間形成裂紋，降低線材的拔絲性能，因此Si要控制在I. 0%以下。Mn:錳具有與硅相同的脫氧作用，同時還具有控制夾雜物的作用。因此，為了充分地發揮其作用，要將Mn控制在O. 3%以上。但如果Mn含量過高，導致嚴重的錳偏析，使盤條內部出現馬氏體組織，因此Mn要控制在I. 2%以下。Cr :鉻元素具有阻礙先析出相析出和奧氏體分解的作用，同時鉻元素在拉拔加工時起到提高線材加工硬化率的作用，確保鋼絲的高強度。要想發揮鉻的這些作用，Cr最好要高于O. I %。但是Cr過剩時，盤條氧化鐵皮機械除鱗性能和酸洗性能下降。因此，Cr要低于I. 0%。P、S :磷是具有強烈偏析傾向的元素，通常還引起硫和錳的共同偏聚，對產品組織和性能的均勻性有害，硫則容易在鋼中與錳形成MnS夾雜，對產品的扭轉性能有害，因此要求，P彡0.015%, S ( O. 010%，在不造成其他影響的情況下，越低越好。
Ti、N:因為鈦在鋼中易于與氮發生反應生產鈦夾雜。鈦夾雜是一種不變形夾雜，在盤條冷拔過程導致基體與夾雜物不同步變形，使基體出現微裂紋。在盤條的進一步加工過程，微裂紋不斷擴展，導致盤條斷裂。同時，氮作為間隙原子導致盤條加工過程的加工硬化。因此要求鋼中 Ti ( O. 0010%, N ( O. 0050% ο全鋁、全氧鋼中殘余鋁易于導致純Al2O3夾雜，這種夾雜也是導致盤條加工過程斷裂的原因之一。鋼中全氧含量是衡量鋼質的一個重要指標，較低的全氧含量對于鋼的加工性能、疲勞性能均有提高的作用。針對用于深加工的簾線鋼盤條來說，鋼中的殘鋁和全氧含量也影響鋼中氧化物夾雜的組成，進而決定夾雜物的類型。應將簾線鋼中殘鋁和全氧含量控制在適當的范圍，保證鋼中氧化物夾雜處于塑性區。因此要求鋼中殘余全鋁含量在
O.0005% O. 0020%，全氧含量在 O. 0010% O. 0030%之間。本發明中的高強度低合金高碳鋼盤條基本成分如上所述，其余部分為鐵及不可避免的雜質。本發明中涉及的高強度低合金高碳鋼盤條生產工藝如下1)鐵水脫硫預處理要求將鐵水中的硫含量降低到O. 0020%以下，為控制鋼液硫含量奠定基礎。2)轉爐冶煉 轉爐冶煉的主要任務是脫磷、脫碳。鋼液磷含量要求< O. 012%，為控制鋼液磷含量創造條件。轉爐終點鋼液溫度控制在1660-1680°C范圍。轉爐爐后采用硅鐵和錳鐵進行脫氧合金化，要求使用的硅鐵和錳鐵的殘鋁殘鈦含量< O. 03%，加入量分別為I. 5-2. 5kg/t、3. 5-4. 5kg/to 3)LF精煉LF精煉過程主要任務是對鋼液進行成分微調和溫度調整，LF精練過程溫度控制在1550-1620°C范圍內。在精煉過程采用硅鐵和錳鐵對鋼液進行脫氧合金化，要求使用的硅鐵和錳鐵的殘鋁殘鈦含量< O. 03%，以控制鋼中鋁鈦含量。精煉過程硅鐵和錳鐵的加入量分別為O. 5-1. 0kg/t、0. 4-0. 9kg/t。精煉過程控制鋼液鋁含量在O. 0002% -O. 0015%之間，全氧含量在O. 0020% -O. 0040%之間。4)連鑄采用斷面尺寸280mm*380mm的大方坯連鑄生產高碳鋼鋼坯。在連鑄過程使用低過熱度澆注的工藝制度，中間包鋼水過熱度不大于25°C，降低鋼坯偏析。5)連軋和線材軋制將連鑄坯經過連軋和線材軋制生產出直徑5. 5mm的高碳鋼盤條。在盤條生產過程開軋溫度為1050-1150°C，盤條吐絲溫度在870-910°C之間。盤條吐絲后，發生索氏體轉變前盤條冷卻速度在15-20°C /s，盤條在600-650°C之間發生索氏體相變，相變時間在8-15s，使盤條組織以索氏體為主，不形成網狀滲碳體，并且防止盤條出現過冷組織。
在精煉工藝方面，本發明區別于文獻中提及的相關專利的特點在于，明確提出了在轉爐爐后和精煉過程，脫氧合金化要求的合金的殘鋁、殘鈦的含量要求和加入量，以及為保證簾線鋼盤條全鋁和全氧含量所要求的精煉過程鋼中全鋁和全氧含量。本發明為了控制鋼中氧化物夾雜的變形性，提出了對鋼中全鋁和全氧含量的控制范圍要求。同時，為了實現上述目標，提出了轉爐和精煉脫氧合金化的工藝方案。按照本發明涉及的成分和生產方法生產的高強度低合金高碳鋼盤條，其抗拉強度比普通80級高碳鋼盤條的強度提高了 80-150Mpa，面縮指標不低于35%，盤條未發現網狀滲碳體組織，不低于90%的氧化物夾雜具有沿軋制方向長寬比大于3的特征，滿足了用戶拉拔需求。
具體實施例方式下面介紹本發明的幾個實例，為比較本發明的效果還給出了對比實例。
權利要求
1.一種生產細鋼絲用高碳低合金鋼盤條，其特征在于盤條化學成分的重量百分比為C O. 87% I. 1%，Si O. I % 1.0% ,Mn O. 3% 1.2%，CrO. 1% I. 0%，P 彡 O. 015%，S彡 O. 010%, Ti ( O. 0010%, N ( O. 0050% ;鋼中全鋁含量在 O. 0005% O. 0020%，全氧含量在O. 0010% O. 0030%，其余為鐵和不可避免雜質。
2.一種用于權利要求I所述的生產細鋼絲用高碳低合金鋼盤條的制造方法，其特征在于1)鐵水脫硫預處理將鐵水中的硫含量降低到O. 0020%以下；2)轉爐冶煉鋼液磷含量< O. 012%，轉爐終點鋼液溫度控制在1660-1680°C，轉爐爐后采用硅鐵和錳鐵進行脫氧合金化，使用的硅鐵和錳鐵的殘鋁殘鈦含量< O. 03%，加入量分別為I. 5-2. 5kg/t、3. 5-4. 5kg/1 ;3)LF精煉LF精練過程溫度控制在1550-1620°C，在精煉過程采用硅鐵和錳鐵對鋼液進行脫氧合金化，使用的硅鐵和錳鐵的殘鋁殘鈦含量< O. 03%，精煉過程硅鐵和錳鐵的加入量分別為O. 5-1. 0kg/t、0. 4-0. 9kg/t ;精煉過程控制鋼液鋁含量在O.0002% -O. 0015%，全氧含量在O. 0020% -O. 0040% ；4)連鑄在連鑄過程使用低過熱度澆注的工藝制度，中間包鋼水過熱度不大于25°C，降低鋼坯偏析；5)連軋和線材軋制將連鑄坯經過連軋和線材軋制生產出高碳鋼盤條，在盤條生產過程開軋溫度為1050-1150°C，盤條吐絲溫度在870-910°C，盤條吐絲后，發生索氏體轉變前盤條冷卻速度在15-20°C /s，盤條在600-650°C發生索氏體相變，相變時間在8-15s。
全文摘要
本發明公開一種生產細鋼絲用高碳低合金鋼盤條及其制造方法，盤條化學成分重量百分比為C 0.87％～1.1％，Si 0.1％～1.0％，Mn 0.3％～1.2％，Cr 0.1％～1.0％，P≤0.015％，S≤0.010％，Ti≤0.0010％，N≤0.0050％；鋼中全鋁含量在0.0005％～0.0020％，全氧含量在0.0010％～0.0030％，其余為鐵和不可避免雜質。制造方法主要包括轉爐爐后進行脫氧合金化，使用的硅鐵和錳鐵的殘鋁殘鈦含量≤0.03％，加入量分別為1.5-2.5kg/t、3.5-4.5kg/t；精煉過程進行脫氧合金化，使用的硅鐵和錳鐵的殘鋁殘鈦含量≤0.03％，精煉過程硅鐵和錳鐵的加入量分別為0.5-1.0kg/t、0.4-0.9kg/t；精煉過程控制鋼液鋁含量在0.0002％-0.0015％，全氧含量在0.0020％-0.0040％。本發明盤條的抗拉強度比普通80級提高了80-150Mpa，面縮指標不低于35％，未發現網狀滲碳體組織，不低于90％的氧化物夾雜具有沿軋制方向長寬比大于3的特征，滿足了用戶拉拔需求。
文檔編號C22C38/18GK102953005SQ20111024202
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者郭大勇, 任玉輝, 臧紹雙, 王長順, 王秉喜, 薛軍, 高航 申請人:鞍鋼股份有限公司