一種70kg級圓環鏈用盤條及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及冶金行業高速線材產品及其生產工藝，尤其涉及一種70kg級圓環鏈用盤條及其制備方法。所述盤條由以下質量配比原料制成：C0.15~0.23%、Si0.15~0.55%、Mn1.20~1.90%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr0.10~0.50%，余量為Fe。所述盤條的制備方法步驟如下：轉爐冶煉—LF精煉—方坯連鑄—加熱—軋制—吐絲—冷卻—集卷。本發明產品可以免除前期的球化退火工藝直接用于拉拔、編鏈，大大降低了制備成本和設備投資，有效提升了用戶生產效率；采用本發明技術制作的圓環鏈具有強度均勻、耐磨、沖擊韌性好的優點。
【專利說明】一種70kg級圓環鏈用盤條及其制備方法【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金行業高速線材產品及其生產工藝，尤其涉及一種70kg級圓環鏈用盤條及其制備方法。
【背景技術】
[0002]圓環鏈用鋼作為線棒材產品的一個重要分支，尤其是礦用圓環鏈用鋼在采煤機械和工程機械中有著廣泛的應用。近年來在煤礦開采強度加大的要求下，煤礦機械向大型化、高功率發展，與之相配套的關鍵部件礦用圓環鏈，也隨之向大規格、高強度方向發展，其市場需求日益增大。作為采煤和運輸機械重要的組成部分，礦用圓環鏈既屬于關鍵部件，又屬于易損部件，其需求量大，技術要求高，其質量性能的好壞直接影響著采煤機械設備的運行。
[0003]近年來普遍采用的20Mn2A圓環鏈用鋼已不能滿足用戶的強度需求，國家標準對20Mn2A的規定是制作630MPa高強度圓環鏈，其中部分產品無法滿足70kg級(70kg級是指用戶用于制作的圓環鏈強度達到700MPa以上)的強度要求，但下游用戶均希望使用它來制作70kg級圓環鏈,這樣通過微合金化的70kg級圓環鏈用鋼便應運而生。

【發明內容】

[0004]為了克服現有技術不足，本發明提供了一種70kg級圓環鏈用盤條及其制備方法，本發明通過在對制作630MPa高強度圓環鏈用的20Mn2A鋼微合金化，優化組分配比，并通過生產工藝參數的特殊、精確控制來實現制備所得產品的組織和性能最佳化。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下:
一種70kg級圓環鏈用盤條，由以下質量配比原料制成:C0.15^0.23%、Si0.15^0.55%、Mnl.20~1.90%、P ≤ 0.020%、S ≤ 0.015%、Cr0.10~0.50%，余量為 Fe。
[0006]C是有效的固溶強化元素，能顯著提高鋼的強度，同時也顯著降低鋼的韌性和塑性，尤其對于低碳鋼影響更為明顯，另外C還會促使焊縫金屬冷裂紋敏感性增加，所以本發明中將C的質量配比控制在0.15^0.23%范圍內；
Si在冶煉中的作用是脫氧，以固溶態的形式存在時可提高鋼的強度，但一定程度上降低了鋼的韌性和塑性，所以本發明中將Si的質量配比控制在0.15^0.55%范圍內；
Mn的加入提高了鋼的強度，對塑性略有降低，由于Mn是良好的脫氧劑與脫硫劑，它能消除或減弱因硫引起的熱脆性，從而可以改善鋼的熱加工性能，但Mn含量過高易造成偏析，在偏析區易產生馬氏體或貝氏體組織，本發明中將Mn控制在1.2(Tl.90%范圍內；
P、S作為有害元素，對焊縫金屬低溫韌性有不利影響，按下限控制，其質量配比分別控制在0.020%和0.015%以下;
Cr固溶于鋼中形成滲碳體，能夠產生固溶強化作用，使鋼的強度提高，是較好的淬透性元素，但Cr還使C曲線右移，同時改變C曲線的形狀，使珠光體和貝氏體轉變曲線出現過冷奧氏體穩定區，本發明中將Cr控制在0.10-θ.50%范圍內。[0007]上述質量配比組分制成的產品，具有良好的淬透性、焊接性能和均勻的組織晶粒度，且可不經前期的球化退火直接拉拔、編鏈、焊接使用，制成的圓環鏈強度適宜、耐磨、沖擊性能好，其各項性能指標能夠滿足70kg級圓環鏈標準要求，具有較好的市場推廣前景。
[0008]一種70kg級圓環鏈用盤條的制備方法，步驟如下:轉爐冶煉一LF精煉一方坯連鑄一加熱一軋制一吐絲一冷卻一集卷。
[0009]在轉爐爐料中適當加入污泥球，全程化好渣，控制前期升溫速度，選用低碳、低成本合金脫氧合金化，轉爐冶煉控制出鋼溫度為1620-1660°C。然后將轉爐冶煉好的鋼水進行LF精煉等后續工藝。
[0010]優選的，LF精煉步驟中，時間保持在45min以上，其中白渣保持15min以上；白渣后喂鈣鐵線200-400m/爐，喂線速度不低于5m/s ;喂線后弱攪拌時間不低于lOmin。
[0011]LF爐精煉前期以脫氧化渣調整成分為主，后期以軟攪拌調溫(溫度為1575~1585°C)為主。
[0012]優選的，方坯連鑄步驟中，穩定拉速為2.3^2.7m/min,中包溫度為1520°C "1540°C ；采用頻率為5HZ、電流180-230Α的結晶器電磁攪拌，二冷區的比水量為0.4-0.1L/kg。
[0013]連鑄全程保護澆注，保證浸入式水口對中良好，澆注過程要求液面穩定。
[0014]優選的，加熱步驟采用加熱爐，加熱爐的加熱段溫度為98(Tl040°C，均熱段溫度為106(Tll20°C，加熱時間12(Tl60min，鋼坯入爐時采用冷裝。
[0015]方坯連鑄過程采用冷裝，避免混晶組織的出現。
[0016]優選的，軋制步驟的粗軋開軋溫度為95(Tl010°C，精軋機入口溫度為90(T960°C，減定徑入口溫度為86(T920°C。
[0017]優選的，吐絲步驟中，溫度為85(T910°C。
[0018]優選的，冷卻步驟為斯太爾摩延遲冷卻工藝，保溫罩全部關閉，斯太爾摩運輸機入口段輥道速度6.0-14.0m/min，后一段輥道速度為前一段輥道速度的105%。
[0019]本發明的制備方法按線材生產常規流程進行，制備方法的工藝流程為:將原料放入轉爐中冶煉，冶煉出鋼后進入LF爐精煉，然后進行方坯連鑄，將鑄成的方形鋼坯放入加熱爐中加熱，然后通過高線軋機控制進行數道次的粗軋、中軋、預精軋和精軋，精軋后的鋼通過減定徑，然后進入吐絲機進行吐絲，最終通過斯太爾摩冷卻、集卷、精整、檢驗、打捆和稱重,即得一種70kg級圓環鏈用盤條。
[0020]在轉爐爐料中適當加入污泥球，全程化好渣，控制前期升溫速度，選用低碳、低成本合金脫氧合金化，轉爐冶煉控制出鋼溫度為1620-1660°C;LF精煉保證足夠的精煉時間和白渣保持時間；連鑄全程保護澆注，保證浸入式水口對中良好，并保證合適的過熱度和穩定的拉速；連鑄坯冷裝加熱，粗中軋、預精軋、精軋、減定徑及吐絲溫度精確控制，斯太爾摩冷卻線采用延遲冷卻，保溫罩全關，選用較低的輥道速度。
[0021]本發明與現有技術相比，具有如下優點:
I)本發明產品可以免除前期的球化退火工藝直接用于拉拔、編鏈，大大降低了制備成本和設備投資，有效提升了用戶生產效率。
[0022]2)使用本發明產品為原材料制作的圓環鏈具有強度均勻、耐磨、沖擊韌性好的優點。
[0023]3)本發明在通用的工藝流程中進行生產，通過生產工藝參數的特殊、精確控制來實現產品組織和性能最佳化，具有廣泛實用性。
【具體實施方式】
[0024]以下通過具體實施例對本發明做進一步說明。
實施例1:
按照各化學成分質量百分含量為C0.15%,Si0.15%、Μη1.20%,P ( 0.020%,S ( 0.015%、Cr0.10%，余量為Fe準備原料。
[0025]將準備好的原料轉爐冶煉出鋼，鋼水溫度為1620°C，然后進行LF精煉，LF精煉時間保持在45min，白渣保持時間為15min ；白渣后喂鈣鐵線200m/爐，喂線速度為5m/s ;喂線后弱攪拌時間為IOmin ；
LF精煉后的鋼水進行方坯連鑄，穩定拉速為2.3m/min,中包溫度為1520°C，使用結晶器電磁進行攪拌，結晶器電磁的頻率為5HZ、電流為180A，二冷區的比水量為0.4L/kg，連鑄成150mmX 150mm的鋼還；
將鋼坯冷裝送入加熱爐加熱120min，加熱爐中的加熱段溫度為980°C，均熱段溫度為1060 0C ；
將加熱后的鋼坯通過高線軋機控軋:粗、中軋，粗軋的開軋溫度950°C，粗軋為6道，中軋8道；然后進行預精軋和精軋，精軋機入口溫度為900°C，預精軋機和精軋機分別軋制4道次和2道次；
經過精軋后的鋼經過長距離的跑槽進入減定徑，減定徑入口溫度860°C，之后經由夾送棍送入吐絲機制成Φ 12mm的盤卷， 吐絲溫度850°C ;經過吐絲機的鋼絲進入斯太爾摩冷卻線上采用延遲冷卻，保溫罩全部關閉，其中斯太爾摩冷卻線上入口段段輥道速度為6m/min，后一段輥道速度為前一段輥道速度的105% ；
冷卻后的鋼絲經過集卷、精整、檢驗、打捆和稱重，即得一種70kg級圓環鏈用盤條。
[0026]實施例2:
按照各化學成分質量百分含量為C0.23%,Si0.55%、Μη1.90%,P ( 0.020%,S ( 0.015%、Cr0.50%，余量為Fe準備原料。
[0027]將準備好的原料轉爐冶煉出鋼，然后進行LF精煉，LF精煉時間保持在55min，白渣保持時間為25min ;白渣后喂鈣鐵線400m/爐，喂線速度為10m/S ;喂線后弱攪拌時間為20min ；
LF精煉后的鋼水進行方坯連鑄，穩定拉速為2.7m/min,中包溫度為1540°C，使用結晶器電磁進行攪拌，結晶器電磁的頻率為5HZ、電流為230A，二冷區的比水量為1.0L/kg，連鑄成150mmX 150mm的鋼還；
將鋼坯冷裝送入加熱爐加熱160min，加熱爐中加熱段的溫度為1040°C，均熱段的溫度為 1120 0C ；
將加熱后的鋼坯通過高線軋機軋制:粗、中軋，開軋溫度1010°C，粗軋為6道，中軋8道；然后進行預精軋和精軋，精軋機入口溫度為960°C，預精軋機和精軋機分別軋制2道次和4道次；
經過精軋后的鋼經過長距離的跑槽進入減定徑，減定徑入口溫度920°C，之后經由夾送棍送入吐絲機制成Φ 12mm的盤卷，吐絲溫度910°C ;經過吐絲機的鋼絲進入斯太爾摩冷卻線上采用延遲冷卻，保溫罩全部關閉，其中斯太爾摩冷卻線上入口段段輥道速度為14m/min，后一段輥道速度為前一段輥道速度的105% ；
冷卻后的鋼絲經過集卷、精整、檢驗、打捆和稱重，即得一種70kg級圓環鏈用盤條。
[0028]實施例3
按照各化學成分質量百分含量為C0.2%、Si0.3%、Mnl.5%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr0.35%，余量為Fe準備原料。
[0029]將準備好的原料轉爐冶煉出鋼，然后進行LF精煉，LF精煉時間保持在50min，白渣保持時間為20min ；白渣后喂鈣鐵線300m/爐，喂線速度為7m/s ;喂線后弱攪拌時間為15min ；
LF精煉后的鋼水進行方坯連鑄，穩定拉速為2.5m/min,中包溫度為1530°C，使用結晶器電磁進行攪拌，結晶器電磁的頻率為5HZ、電流為200A，二冷區的比水量為0.7L/kg，連鑄成150mmX 150mm的鋼還；
將鋼坯冷裝送入加熱爐加熱140min，加熱爐中的加熱段溫度為1010°C，均熱段溫度為1090 0C ；
將加熱后的鋼坯通過高線軋機控軋:粗、中軋，開軋溫度980°C，粗軋為6道次，中軋8道次；然后進行預精軋和精軋，精軋機入口溫度為900°C，預精軋機和精軋機分別軋制2道次和2道次；
經過精軋后的鋼經過長距離的跑槽進入減定徑，減定徑入口溫度890°C，之后經由夾送棍送入吐絲機制成Φ 20mm的盤卷，吐絲溫度880°C ;經過吐絲機的鋼進入斯太爾摩冷卻線上采用延遲冷卻，保溫罩全部關閉，其中斯太爾摩冷卻線上入口段段輥道速度為10m/min，后一段輥道速度為前一段輥道速度的105% ；
冷卻后的鋼絲經過集卷、精整、檢驗、打捆和稱重，即得一種70kg級圓環鏈用盤條。
[0030]經檢驗，本實施例中制得的公稱直徑為Φ12πιπι、Φ 20mm的盤條屈服強度在37(T460MPa，抗拉強度在58(T690MPa，斷面收縮率在50%以上；組織結構為F+ P，F晶粒度為8.5^9.5級。用于制作規格為Φ 10mm、Φ 18mm的圓環鏈，抗拉強度在77(T830MPa，斷后伸長率均在23%以上，各項指標滿足70kg級圓環鏈標準要求。
【權利要求】
1.一種70kg級圓環鏈用盤條，其特征在于，由以下質量配比原料制成:C0.15≤0.23%、Si0.15~0.55%、Mnl.20~1.90%、P ≤ 0.020%、S ≤ 0.015%、Cr0.10~0.50%，余量為 Fe。
2.如權利要求1所述的一種70kg級圓環鏈用盤條的制備方法，其特征在于，步驟如下:轉爐冶煉一LF精煉一方坯連鑄一加熱一軋制一吐絲一冷卻一集卷。
3.如權利要求2所述的一種70kg級圓環鏈用盤條的制備方法，其特征在于:LF精煉步驟中，時間保持在45min以上，其中白渣保持15min以上；白渣后喂鈣鐵線200_400m/爐，喂線速度不低于5m/s ;喂線后弱攪拌時間不低于lOmin。
4.如權利要求2所述的一種70kg級圓環鏈用盤條的制備方法，其特征在于:方坯連鑄步驟中，穩定拉速為2.3~2.7m/min,中包溫度為1520°C~1540°C ;采用頻率為5HZ、電流180-230Α的結晶器電磁攪拌，二冷區的比水量為0.Π.0L/kgo
5.如權利要求2所述的一種70kg級圓環鏈用盤條的制備方法,其特征在于:加熱步驟采用加熱爐，加熱爐的加熱段溫度為98(Tl040°C，均熱段溫度為106(Tll20°C，加熱時間12(Tl60min，鋼坯入爐時采用冷裝。
6.如權利要求2所述的一種70kg級圓環鏈用盤條的制備方法，其特征在于:軋制步驟的粗軋開軋溫度為950- IOI (TC，精軋機入口溫度為90(T960°C，減定徑入口溫度為860~920。。。
7.如權利要求2所述的一種70kg級圓環鏈用盤條的制備方法，其特征在于:吐絲步驟中，溫度為85(T910°C。
8.如權利要求2所述的一種70kg級圓環鏈用盤條的制備方法，其特征在于:冷卻步驟為斯太爾摩延遲冷卻工藝，保溫罩全部關閉，斯太爾摩運輸機入口段輥道速度6.0-14.0m/min,后一段棍道速度為前一段棍道速度的105%。
【文檔編號】C21D8/06GK103469078SQ201310370620
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】趙自義, 曹樹衛, 宋萬平, 張全剛, 董光欣, 鄧保全, 翟林甫 申請人:安陽鋼鐵股份有限公司