本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種超低碳鋼纖維用熱軋盤條及其生產方法。

背景技術：

鋼纖維為增加砂漿或混凝土而加入的、長度和直徑在一定范圍內的細鋼絲。冷拔非不銹鋼纖維鋼絲的抗拉強度為380-2500mpa，按照成品的級別不同進行區分。因加工工序包含原始盤條的酸洗、拉拔、熱處理、剪切等工序，不同等級的成品對原始盤條的力學性能、拉拔能力和規格均有一定的限制。

專利201510586628.2公開了一種“1300mpa高強度鋼纖維用鋼生產方法”，其低碳鋼的化學成分：c：0.02-0.03%，si≤0.03%，mn：0.35-0.45%，p≤0.015%，s≤0.015%，公開了各化學成分的配比關系,該配比關系沒有ti元素，且c：0.02-0.03%與本發明的c≤0.010%不同，mn：0.35-0.45%與本發明的mn≤0.20%不同，同時該專利未對原始盤條的斷后伸長率進行要求，規格限定在φ5.5-φ6.5mm。

受成品鋼纖維直徑和加工工藝的限制，鋼纖維用原始盤條的直徑一般不大于φ6.5mm，同時為了滿足鋼纖維的強度級別，要求原始盤條具有一定范圍的抗拉強度和良好的塑性。目前市場上存在的1300mpa級別鋼纖維均采用低碳鋼原始盤條進行生產，其c：0.02-0.04%，以保證抗拉強度；且受原始盤條塑性和拉拔過程中加工硬化的限制，原始盤條規格多為φ5.5或φ6.5mm。由此下游用戶在生產1300mpa級別鋼纖維時采用的原始盤條的成分和規格存在限制。因小規格盤條價格偏高，故在不改變下游客戶現有設備的條件下，使其可以采用偏大規格的盤條生產鋼纖維，成為客戶所期待的。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種超低碳鋼纖維用熱軋盤條；同時本發明還提供了一種超低碳鋼纖維用熱軋盤條的生產方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種超低碳鋼纖維用熱軋盤條，所述熱軋盤條化學成分及質量百分含量為：c≤0.010%，si≤0.03%，mn≤0.20%，p≤0.020%，s≤0.020%，alt≥0.02%，ti：0.05-0.12%，其余為鐵和不可避免的雜質。

本發明所述熱軋盤條規格為φ7.0mm。

本發明所述熱軋盤條顯微組織為均勻的鐵素體+珠光體，抗拉強度為310-360mpa，斷后伸長率≥50.0%。

本發明還提供一種超低碳鋼纖維用熱軋盤條的生產方法，所述生產方法包括連鑄、開坯和加熱、軋制、吐絲、冷卻工序。

本發明所述連鑄工序，經鐵水脫硫處理、頂底復吹轉爐冶煉、lf爐精煉和rh真空精煉后鋼水連鑄成鋼坯，鋼坯化學成分及質量百分含量為：c≤0.010%，si≤0.03%，mn≤0.20%，p≤0.020%，s≤0.020%，alt≥0.02%，ti：0.05-0.12%，其余為鐵和不可避免的雜質。

本發明所述開坯和加熱工序，鑄坯開坯后，熱軋坯進行二次加熱，開坯和二次加熱時加熱爐預熱溫度1030-1050℃，然后加熱到1050-1070℃保溫。

本發明所述開坯和加熱工序，連鑄坯在加熱爐內的總時間為170-230min，爐內氧含量≤5%；熱軋坯在加熱爐內的總時間為90-120min，爐內氧含量≤4%。

本發明所述軋制工序，采用低溫終軋，進精軋溫度為870-890℃。

本發明所述吐絲工序，線材采用帶槽夾送輥進行夾送吐絲，吐絲溫度為880-900℃。

本發明所述冷卻工序，采用緩冷工藝，斯太爾摩輥道上保溫罩全部關閉，冷卻風機全部關閉，平均輥道速度為0.36-0.45m/s。

本發明方法采用的原理是：在含碳量≤0.010%超低碳鋼基礎上，加入ti元素，通過低溫軋制技術，減少析出相粒子的溶解與粗化的機率，增加其位于奧氏體晶粒結點處的概率，依靠析出相粒子的釘扎阻力，避免部分晶粒優先擺脫析出相粒子的束縛而迅速長大，防止混晶現象以及異常長大晶粒的形成，同時采用帶槽夾送輥，避免夾送輥和盤條接觸位置由于擠壓造成晶粒異常長大，最終實現超低碳盤條獲得均勻的鐵素體+珠光體組織。

因盤條碳含量較低，熱軋盤條的塑性較好，其斷后伸長率較高，可達50.0%以上。通過低溫終軋和低溫吐絲，提高并穩定超低碳盤條的抗拉強度，使其保持在310-360mpa之間，低于普通低碳鋼盤條的370mpa。良好的塑性和較低的抗拉強度，使其φ7.0mm規格的原始盤條仍可生產φ0.55mm規格的1300mpa的鋼纖維。

本發明在全國環保壓力大、鋼鐵去產能壓力大的嚴峻形勢下，提供一種超低碳鋼纖維用熱軋盤條，實現了采用超低碳線材生產1300mpa級別鋼纖維。通過實踐證明在不改變下游客戶現有設備的條件下，允許其采用φ7.0mm偏大規格的盤條生產1300mpa級別鋼纖維，降低其采購成本，增加了下游用戶對原始盤條的選擇性，可實現鋼鐵廠和下游用戶的雙贏效果。

本發明利用leicadm2700m光學顯微鏡（om）對試驗盤條橫截面進行顯微金相組織觀察，利用wdw50微控電子萬能試驗機對試驗盤條進行力學性能測試。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：1、本發明通過提出合理的成分設計，在含碳量不大于0.010%超低碳鋼基礎上，加入ti元素，通過低溫軋制技術，增加釘扎粒子的阻力，防止混晶現象以及異常長大晶粒的形成，實現超低碳鋼纖維用熱軋盤條組織為均勻鐵素體+珠光體的穩定控制。2、本發明方法生產的φ7.0mm規格的超低碳鋼纖維用熱軋盤條抗拉強度為310-360mpa，斷后伸長率≥50.0%，實現了強度和良好塑性的有效結合。3、本發明生產的φ7.0mm超低碳鋼纖維用熱軋盤條，在不改變下游客戶現有設備的條件下，允許其采用偏大規格的盤條生產1300mpa級別鋼纖維，降低其采購成本。4、本發明實現了φ7.0mm規格熱軋盤條經下游加工處理后生產φ0.55mm規格的1300mpa的鋼纖維的要求，擴展了原始盤條的采用規格，增加了下游客戶的選擇性。

附圖說明

圖1為對比例1中超低碳熱軋盤條顯微結構圖；

圖2為實施例1中超低碳熱軋盤條顯微結構圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1

本實施例超低碳鋼纖維用熱軋盤條，其化學成分及質量百分含量為：c：0.002%，si：0.01%，mn：0.05%，p：0.005%，s：0.010%，alt：0.03%，ti：0.10%，其余為鐵和不可避免的雜質；規格為φ7.0mm。

本實施例超低碳鋼纖維用熱軋盤條生產方法包括連鑄、開坯和加熱、軋制、吐絲、冷卻工序，具體工藝步驟如下：

（1）連鑄工序：經鐵水脫硫處理、頂底復吹轉爐冶煉、lf爐精煉和rh真空精煉后鋼水連鑄成鋼坯，鋼坯化學成分及質量百分含量為：c：0.002%，si：0.01%，mn：0.05%，p：0.005%，s：0.010%，alt：0.03%，ti：0.10%，其余為鐵和不可避免的雜質；

（2）開坯和加熱工序：鑄坯進行開坯后，熱軋坯進行二次加熱；開坯和二次加熱時加熱爐首先預熱到1040℃，然后加熱到1060℃保溫；連鑄坯在加熱爐內的總時間為170min，爐內氧含量2%；熱軋坯在加熱爐內的總時間為90min，爐內氧含量3%；

（3）軋制工序，采用低溫終軋，進精軋溫度為880℃；

（4）吐絲工序：吐絲前線材采用帶槽夾送輥夾送，采用低溫吐絲，吐絲溫度為895℃；

（5）冷卻工序：采用緩冷工藝，斯太爾摩輥道上保溫罩全部關閉，冷卻風機全部關閉，平均輥道速度為0.36m/s。

上述方法獲得的φ7.0mm規格的超低碳盤條抗拉強度310mpa，斷后伸長率52.0%，顯微組織為均勻的鐵素體+珠光體，見圖2，其余實施例附圖略。

實施例2

本實施例超低碳鋼纖維用熱軋盤條，其化學成分及質量百分含量為：c：0.010%，si：0.03%，mn：0.20%，p：0.020%，s：0.020%，alt：0.02%，ti：0.12%，其余為鐵和不可避免的雜質；規格為φ7.0mm。

本實施例超低碳鋼纖維用熱軋盤條生產方法包括連鑄、開坯和加熱、軋制、吐絲、冷卻工序，具體工藝步驟如下：

（1）連鑄工序：經鐵水脫硫處理、頂底復吹轉爐冶煉、lf爐精煉和rh真空精煉后鋼水連鑄成鋼坯，鋼坯化學成分及質量百分含量為：c：0.010%，si：0.03%，mn：0.20%，p：0.020%，s：0.020%，alt：0.02%，ti：0.12%，其余為鐵和不可避免的雜質；

（2）開坯和加熱工序：鑄坯進行開坯后，熱軋坯進行二次加熱；開坯和二次加熱時加熱爐首先預熱到1050℃，然后加熱到1070℃保溫；連鑄坯在加熱爐內的總時間為230min，爐內氧含量5%；熱軋坯在加熱爐內的總時間為120min，爐內氧含量4%；

（3）軋制工序，采用低溫終軋，進精軋溫度為890℃；

（4）吐絲工序：吐絲前線材采用帶槽夾送輥夾送，采用低溫吐絲，吐絲溫度為900℃；

（5）冷卻工序：采用緩冷工藝，斯太爾摩輥道上保溫罩全部關閉，冷卻風機全部關閉，平均輥道速度為0.45m/s。

上述方法獲得的φ7.0mm規格的超低碳盤條抗拉強度360mpa，斷后伸長率50.5%，顯微組織為均勻的鐵素體+珠光體。

實施例3

本實施例超低碳鋼纖維用熱軋盤條，其化學成分及質量百分含量為：c：0.008%，si：0.02%，mn：0.15%，p：0.015%，s：0.015%，alt：0.04%，ti：0.05%，其余為鐵和不可避免的雜質；規格為φ7.0mm。

本實施例超低碳鋼纖維用熱軋盤條生產方法包括連鑄、開坯和加熱、軋制、吐絲、冷卻工序，具體工藝步驟如下：

（1）連鑄工序：經鐵水脫硫處理、頂底復吹轉爐冶煉、lf爐精煉和rh真空精煉后鋼水連鑄成鋼坯，鋼坯化學成分及質量百分含量為：c：0.008%，si：0.02%，mn：0.15%，p：0.015%，s：0.015%，alt：0.04%，ti：0.05%，其余為鐵和不可避免的雜質；

（2）開坯和加熱工序：鑄坯進行開坯后，熱軋坯進行二次加熱；開坯和二次加熱時加熱爐首先預熱到1030℃，然后加熱到1050℃保溫；連鑄坯在加熱爐內的總時間為200min，爐內氧含量4%；熱軋坯在加熱爐內的總時間為105min，爐內氧含量2%；

（3）軋制工序，采用低溫終軋，進精軋溫度為885℃。

（4）吐絲工序：吐絲前線材采用帶槽夾送輥夾送，采用低溫吐絲，吐絲溫度為890℃；

（5）冷卻工序：采用緩冷工藝，斯太爾摩輥道上保溫罩全部關閉，冷卻風機全部關閉，平均輥道速度為0.40m/s。

上述方法獲得的φ7.0mm規格的超低碳盤條抗拉強度333mpa，斷后伸長率54%，顯微組織為均勻的鐵素體+珠光體。

實施例4

本實施例超低碳鋼纖維用熱軋盤條，其化學成分及質量百分含量為：c：0.006%，si：0.01%，mn：0.10%，p：0.010%，s：0.010%，alt：0.02%，ti：0.10%，其余為鐵和不可避免的雜質；規格為φ7.0mm。

本實施例超低碳鋼纖維用熱軋盤條生產方法包括連鑄、開坯和加熱、軋制、吐絲、冷卻工序，具體工藝步驟如下：

（1）連鑄工序：經鐵水脫硫處理、頂底復吹轉爐冶煉、lf爐精煉和rh真空精煉后鋼水連鑄成鋼坯，鋼坯化學成分及質量百分含量為：c：0.006%，si：0.015%，mn：0.10%，p：0.010%，s：0.010%，alt：0.02%，ti：0.08%，其余為鐵和不可避免的雜質；

（2）開坯和加熱工序：鑄坯進行開坯后，熱軋坯進行二次加熱；開坯和二次加熱時加熱爐首先預熱到1035℃，然后加熱到1055℃保溫；連鑄坯在加熱爐內的總時間為220min，爐內氧含量1%；熱軋坯在加熱爐內的總時間為100min，爐內氧含量3%；

（3）軋制工序，采用低溫終軋，進精軋溫度為870℃；

（4）吐絲工序：吐絲前線材采用帶槽夾送輥夾送，采用低溫吐絲，吐絲溫度為880℃；

（5）冷卻工序：采用緩冷工藝，斯太爾摩輥道上保溫罩全部關閉，冷卻風機全部關閉，平均輥道速度為0.38m/s。

上述方法獲得的φ7.0mm規格的超低碳盤條抗拉強度342mpa，斷后伸長率55%，顯微組織為均勻的鐵素體+珠光體。

實施例5

本實施例超低碳鋼纖維用熱軋盤條，其化學成分及質量百分含量為：c：0.004%，si：0.025%，mn：0.15%，p：0.009%，s：0.010%，alt：0.04%，ti：0.09%，其余為鐵和不可避免的雜質；規格為φ7.0mm。

本實施例超低碳鋼纖維用熱軋盤條生產方法包括連鑄、開坯和加熱、軋制、吐絲、冷卻工序，具體工藝步驟如下：

（1）連鑄工序：經鐵水脫硫處理、頂底復吹轉爐冶煉、lf爐精煉和rh真空精煉后鋼水連鑄成鋼坯，鋼坯化學成分及質量百分含量為：c：0.004%，si：0.02%，mn：0.15%，p：0.009%，s：0.010%，alt：0.04%，ti：0.09%，其余為鐵和不可避免的雜質；

（2）開坯和加熱工序：鑄坯進行開坯后，熱軋坯進行二次加熱；開坯和二次加熱時加熱爐首先預熱到1045℃，然后加熱到1065℃保溫；連鑄坯在加熱爐內的總時間為215min，爐內氧含量4%；熱軋坯在加熱爐內的總時間為110min，爐內氧含量2%；

（3）軋制工序，采用低溫終軋，進精軋溫度為870℃；

（4）吐絲工序：吐絲前線材采用帶槽夾送輥夾送，采用低溫吐絲，吐絲溫度為885℃；

（5）冷卻工序：采用緩冷工藝，斯太爾摩輥道上保溫罩全部關閉，冷卻風機全部關閉，平均輥道速度為0.43m/s。

上述方法獲得的φ7.0mm規格的超低碳盤條抗拉強度325mpa，斷后伸長率57%，顯微組織為均勻的鐵素體+珠光體。

對比例1

本對比例超低碳鋼纖維用熱軋盤條，其化學成分及質量百分含量同實施例1。

熱軋盤條生產方法包括連鑄、開坯和加熱、軋制、吐絲、冷卻工序，具體工藝步驟如下：

（1）連鑄工序：與實施例1相同；

（2）開坯和加熱工序：與實施例1區別僅在于熱軋坯加熱溫度1165℃；

（3）軋制工序：進精軋溫度945℃，使用平輥夾送輥夾送；

（4）吐絲工序：吐絲溫度930℃；

（5）冷卻工序：冷卻速度0.31℃/s。

上述方法獲得的φ7.0mm規格的超低碳盤條抗拉強度295mpa，斷后伸長率58%，顯微組織見圖1。

通過圖1、2對比，可以看出圖2的顯微組織為均勻的鐵素體+珠光體，而圖1中的顯微組織中鐵素體晶粒存在異常長大現象，組織不均勻。

以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。