專利名稱：高碳鋼細絲用直拉線材及其制造方法
技術領域：
本發明特別涉及一種高碳鋼細絲用直拉線材及其制造方法，屬于鋼鐵冶金和軋鋼領域。
背景技術：
橡膠骨架類線材是高碳線材制品中質量要求最高的品種，其加工工藝繁雜。以鋼簾線為例，傳統的生產工藝如下Φ 5. 5mm盤條一第一道拉拔至Φ 3. 0 3. 5mm — 980 1050°C奧氏體化一570 590°C索氏體化一第二道拉拔至Φ0. 8 1. 6mm — 980 1050°C 奧氏體化一570 590°C索氏體化一電鍍一480°C擴散退火一第三道拉拔至Φ0. 15 0.38mm—合股，減面率可達99.9%，伸長率可達1300多倍。用直拉材生產鋼簾線時， Φ 5. 5mm盤條直接拉拔到Φ 0.9 2. 0mm，然后經過一次熱處理，消除加工硬化，恢復盤條的塑性，接著進行第2道次拉拔到Φ0. 15 0. 38mm，就可以合股。直拉材省略了中拉熱處理， 簡省工序，降低了人力、機械、設備等的消耗，節省了生產成本，更加節能環保，是鋼簾線、胎圈鋼絲、膠管鋼絲等橡膠骨架類材料加工技術的一個重要發展趨勢。由于直拉材單道次拉拔變形量比普通線材大，對線材要求更高，以72級別直拉材為例，盤條強度不宜超過960Mpa，面縮率不宜低于30 %。若強度大于960MPa，加上拉拔后造成的加工硬化，使線材的強度和硬度增加，增加模具損耗和生產成本。面縮率反映盤條的塑性和組織均勻性，塑性太差，易造成拉拔斷絲。強度和面縮率等力學性能是由組織決定的。 在實際生產過程中，冷卻工藝決定產品的組織和性能。傳統高碳鋼線材生產采用強冷工藝， 通常72級別線材產品的抗拉強度高達1050 llOOMPa，無法采用直拉工藝生產高碳鋼細絲；而且殘余應力較大，生產前需要較長的時效期；此外，強冷容易造成中心偏析處形成馬氏體，引起拉拔斷絲。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術中的不足提出一種高碳鋼細絲用直拉線材及其制造方法，采用該直拉線材盤條加工橡膠骨架類材料，可省略中拉熱處理，起到節約能源、 減少污染、降低使用成本的效果。為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案一種高碳鋼細絲用直拉線材的制造方法，包括依次進行的電爐冶煉、爐外精煉、小方坯連鑄、高線控軋以及斯太爾摩線控冷工序，在該等工序中(1)電爐鐵水裝入量彡60wt%，其余為線材或板材切廢鋼；(2)鐵水采用鎂粉脫硫，脫硫后Ti彡0. 05wt%, S彡0. 003wt%，溫度高于1300°C， 脫硫后鐵水包的扒渣率大于95wt% ；(3)出鋼溫度1605 1635°C，出鋼時用硅鐵脫氧，出鋼過程進行合金化；(4)精煉時間> 35分鐘，精煉采用合成渣，控制堿度0. 90 1. 10，在該堿度范圍內保持時間> 25分鐘；軟攪拌時間> 18分鐘，壓力以渣面出現微動為準；
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(5)連鑄采用10 30°C過熱度，拉坯速度為2. 0 2. 5m/min，二冷區前三段配水量分別為60 80L/min、100 120L/min、40 60L/min，鑄坯斷面尺寸為140mmX 140mm 160mmX 160mm ；(6)軋制后在斯太爾摩線上控制冷卻，吐絲溫度820 860°C，輥道速度1.0 1.4m/s，并完全開啟第一號、第二號、第七號風機，風機風量大于15.7萬m3/h，使冷卻速度控制在10 21°C /s。進一步的，在斯太爾摩線控冷工序中，相變前冷卻速度> 17°C /s，相變時溫度控制在600 680°C，且線圈搭接點與其它位置溫差彡500C。以下具體說明在電爐冶煉、爐外精煉和小方坯連鑄工序中(1)電爐鐵水裝入量，其余為優質廢鋼。鐵水裝入比例高，選用優質廢鋼，從源頭上控制了雜質元素S、P、Cu、M等含量；同時，鐵水含量高，廢鋼含量少，可以減少電極使用，降低成品氮含量。(2)鐵水采用鎂粉脫硫，脫硫后Ti彡0. 05wt003wt %，溫度高于1300°C， 脫硫后鐵水包的扒渣率大于95wt%。鐵水脫硫，保證了最終成品S含量低于0.01wt% ；脫硫后扒渣，有效防止渣中S回到鋼中，保證脫硫效果。(3)電爐冶煉，出鋼溫度1605 1635°C，避免出鋼下渣，出鋼時用硅鐵脫氧，出鋼過程進行合金化，合金加入順序為硅鐵一低碳錳鐵一專用合成渣一石灰一低氮增碳劑。使用硅鐵脫氧能有效減少Al2O3含量，防止了鎂鋁尖晶石類不變形夾雜物產生；出鋼過程加料利于擴散脫氧與合金均勻化。(4)精煉時間> 35分鐘，精煉采用合成渣，控制堿度0. 90 1. 10，在該堿度范圍內保持時間> 25分鐘；軟攪拌時間> 18分鐘，壓力以渣面出現微動為準，不允許鋼液面裸露。合成渣即CaO和SiO2按照一定質量比搭配，加合成渣能穩定控制堿度；在0.9 1. 1范圍堿度內保持25分鐘，保證鋼水中夾雜物充分上浮和充分塑性化；較長的軟攪拌時間，保證大型夾雜物充分上浮到渣中，提高鋼水的潔凈度。(5)連鑄采用10 30°C過熱度，拉坯速度為2. 0 2. 5m/min,結晶器配水量為 1800L/min，二冷區前三段配水量分別為60 80L/min、100 120L/min、40 60L/min ；鑄坯斷面為140mmX 140mm 160mmX 160mm ；對于含碳量為0. 69 0.高碳鋼，采用小方坯連鑄時，低過熱度有助于降低中心偏析，慢拉速配上弱冷，能減少鑄坯柱狀晶含量， 有助于減輕中心偏析。在高線控軋以及斯太爾摩線控冷工序中(6)開軋溫度為950 1020°C，吐絲溫度為820 860°C ；(7)軋制后在斯太爾摩線上控制冷卻，斯太爾摩控冷線有12段，包括入口段和出口段，以及中間第1段到第10段；其中第1段到6段配有風機，每段2臺；入口段長度為 3. 5m，其余每段9米；(8)斯太爾摩控冷線上入口速度為l.Om/s，第一段到第八段滾道速度為1. 1 1. 4m/s，第一段到第三段增速，速比為O 20%，第四段到第八段減速，速比為-3 -15%;(9)開啟3臺風機，其余風機關閉，第1段至第4段一共八臺風機，風機風量依次為100%、100%、0%、0%、0%、0%、100%、0%，其中 100%表示風量大小為 150000 160000m3A ；0%表示風機不開啟，風量為0 ；(10)按照以上的參數設定，保證相變前冷卻速度大于17°C /s，相變前快冷，抑制網狀滲碳體沿著奧氏體晶界析出；相變過程風機關閉，確保相變在600 680°C進行，防止相變溫度過低造成組織片層間距過細或是生成貝氏體，這都會使加工硬化率加大，不利于大變形量的拉拔；相變階段的輥道速度為1. 1 1. 4m/s，較快的滾道速度，將線材間距拉的較大，減小了搭接點處和中間處的溫度差別，溫差控制在50°C左右，使橫向的冷卻更加均勻。按照本發明制造方法生產的高碳鋼細絲用直拉材，顯微組織中索氏體含量約80v/ v%，不含網狀鐵素體和網狀滲碳體，原始盤條的抗拉強度在900 960Mpa之間，面縮率在 35 44%之間。盤條性能的波動值較小，強度波動小于30Mpa，面縮波動值約為4%，盤條的組織性能較均勻。此外，夾雜物控制情況良好，沒有20μπι以上的不變形夾雜物和2μπι 以上的TiN夾雜。
具體實施例方式以下結合若干較佳實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。實施例1該高碳鋼細絲用直拉線材的制造方法包括煉鋼連鑄和軋鋼工序，所獲產品原始盤條尺寸Φ 5. 5mm，生產過程具體為電爐冶煉一爐外精煉一連鑄140方坯一高線控軋一斯太爾摩線控冷，關鍵控制參數為(1) 82噸鐵水+32噸優質廢鋼，鐵水溫度1350°C，鐵水經噴鎂粉脫硫后，S含量為0.0020wt%，脫硫過程扒渣5次；(2)出鋼溫度1630°C，出鋼時用硅鐵脫氧，然后依次加入310kg硅鐵一550kg低碳錳鐵一IOOOkg專用合成渣一200kg 石灰一低氮增碳劑；(3)精煉時間45分鐘，精煉渣堿度R=L 05，軟攪拌時間20分鐘； (4)連鑄過熱度23°C，140mmX 140mm方坯拉坯速度為2. 30m/min, 二冷區前三段配水量分別為 60L/min、100L/min、50L/min ;(5)開軋溫度 1000°C，吐絲溫度 830°C，第一、二、三、四段滾道速度分別為1. 10m/sU. 20m/s、l. 30m/s、l. 40m/s，第一臺到第八臺風機風量分別為 100%、100%、0%，0%，0%，0%、100%、0%。盤條綜合檢驗結果如表1所示，使用該盤條， 從Φ 5. 5mm直接拉拔到1. 8mm，然后經過一道次熱處理，接著拉拔到Φ0. 22mm，省略了中間熱處理工序。實施例2該高碳鋼細絲用直拉線材的制造方法包括煉鋼連鑄和軋鋼工序，所獲產品原始盤條尺寸為Φ5. 5mm，其生產過程具體為電爐冶煉一爐外精煉一連鑄140方坯 —高線控軋一斯太爾摩線控冷，關鍵控制參數為(1)81噸鐵水+30噸寬厚板廢鋼，鐵水溫度1380°C，鐵水經噴鎂粉脫硫后，S含量為0.0028wt%，脫硫過程扒渣5次；(2)出鋼溫度 1625°C，出鋼時用硅鐵脫氧，然后依次加入300kg硅鐵一540kg低碳錳鐵一IOOOkg專用合成渣一200kg石灰一低氮增碳劑；(3)精煉時間43分鐘，精煉渣堿度R = O. 98，軟攪拌時間 21分鐘；(4)連鑄過熱度20°C，140mmX 140mm方坯拉坯速度為2. 40米/min，二冷區前三段配水量分別為50L/min、110L/min、55L/min ;(5)開軋溫度1010°C，吐絲溫度840°C，第一、 二、三、四段滾道速度分別為1. lm/sU. 21m/s、l. 33m/s、l. 26m/s，第一臺直第八臺風機風量分別為100%、100%、0%、0%、0%、0%、100%、0%。盤條綜合檢驗結果如表1所示，使用該盤條，從Φ 5. 5mm直接拉拔到Φ 1. 83mm，然后經過一道次熱處理，接著拉拔到0. 30mm，省略了中間熱處理工序。
實施例3該高碳鋼細絲用直拉線材的制造方法包括煉鋼連鑄和軋鋼工序。所獲產品原始盤卷直徑為5. 5mm，其生產過程具體為電爐冶煉一爐外精煉一連鑄140方坯一高線控軋一斯太爾摩線控冷，關鍵控制參數為(1)83噸鐵水+30噸寬厚板廢鋼，鐵水溫度1356°C，鐵水經噴鎂粉脫硫后，S含量為0.0023wt%，脫硫過程扒渣5次；(2)出鋼溫度 1620°C，出鋼時用硅鐵脫氧，然后依次加入305kg硅鐵一550kg低碳錳鐵一IOOOkg專用合成渣一200kg石灰一低氮增碳劑；(3)精煉時間38分鐘，精煉渣堿度R= 1. 10，軟攪拌時間 24分鐘；(4)連鑄過熱度23°C，160mmX 160mm方坯拉坯速度為2. 45米/min，二冷區前三段配水量分別為60L/min、120L/min、55L/min ； (5)開軋溫度990°C，吐絲溫度820°C，第一、二、 三、四段滾道速度分別為1. 15m/s、l. 32m/s、l. 32m/s、l. 27m/s，第一臺直第八臺風機風量分別為100%、100%、0%、0%、0%、0%、100%、0%。盤條綜合檢驗結果如表1所示，使用該盤條，從Φ 5. 5mm直接拉拔到Φ1. 78mm，然后經過一道次熱處理，接著拉拔到Φ0. 32mm，省略了中間熱處理工序。表1列出了實施例1-3中Φ5. 5熱軋盤條力學性能、夾雜物的檢測分析報告。其中夾雜物檢測是取該爐盤條不同位置的樣，一共12個縱截面，檢測面積為462mm2，統計了不變形夾雜物和TiN夾雜最大尺寸。定義長寬比小于的3的夾雜物為不變形夾雜。給出了熱軋盤條中心、1/4處、邊緣處索氏體化率的統計數據，索氏體化率都在80%以上。同時也測量力學性能波動，及測量不同位置的抗拉強度和面縮值，在大量測量數據中，取最大和最小值差值為力學性能的波動值。抗拉強度和面縮的最大的波動值分別為35Mpa、3.9%。波動值越小，表明力學性能越均勻。表1實施例1-3盤條中夾雜物和力學性能數據表
權利要求
1.一種高碳鋼細絲用直拉線材的制造方法，包括依次進行的電爐冶煉、爐外精煉、小方坯連鑄、高線控軋以及斯太爾摩線控冷工序，其特征在于(1)電爐鐵水裝入量，其余為線材或板材切廢鋼；(2)鐵水采用鎂粉脫硫，脫硫后Ti彡0.05wt%, S彡0. 003wt%，溫度高于1300°C，脫硫后鐵水包的扒渣率大于95wt% ；(3)出鋼溫度1605 1635°C，出鋼時用硅鐵脫氧，出鋼過程進行合金化；(4)精煉時間>35分鐘，精煉采用合成渣，控制堿度0. 90 1. 10，在該堿度范圍內保持時間> 25分鐘；軟攪拌時間> 18分鐘，壓力以渣面出現微動為準；(5)連鑄采用10 30°C過熱度，拉坯速度為2.0 2. 5m/min, 二冷區前三段配水量分別為 60 80L/min、100 120L/min、40 60L/min，鑄坯斷面尺寸為 140mmX140mm 160mmX 160mm ；(6)軋制后在斯太爾摩線上控制冷卻，吐絲溫度820 860°C，輥道速度1.0 1. 4m/s, 并完全開啟第一號、第二號、第七號風機，使冷卻速度控制在10 21°C /s。
2.根據權利要求1所述高碳鋼細絲用直拉線材的制造方法，其特征在于，在斯太爾摩線控冷工序中，相變前冷卻速度> 17°C /s，相變時溫度控制在600 680°C，且線圈搭接點與其它位置溫差彡50°C。
3.一種采用如權利要求1所述方法制備的高碳鋼細絲用直拉線材，其特征在于，所述直拉線材的原始盤條含碳量為0. 69-0. 73wt%,直徑為5. 5mm,抗拉強度為900 960Mpa，面縮為35 44%，不變形夾雜物尺寸小于15 μ m,該直拉線材的原始盤條經直接拉拔后的直徑在0. 9 2. 0mm。
全文摘要
本發明公開了一種高碳鋼細絲用直拉線材及其制造方法。該直拉線材的原始盤條含碳量為0.69-0.73wt％，抗拉強度為900～960MPa，面縮為35～44％，不變形夾雜物尺寸小于15μm，可從Φ5.5mm直接拉拔至Φ0.9～2.0mm；其制造方法包括依次進行的電爐冶煉、爐外精煉、小方坯連鑄、高線控軋和斯太爾摩線控冷工序，在斯太爾摩線控冷工序中確保相變在600～680℃進行，且線圈搭接點和其它位置溫差不超過50℃。本發明直拉線材完全滿足高碳鋼細絲用直拉材的使用要求，在加工鋼簾線、胎圈鋼絲、膠管鋼絲等高碳鋼細絲的過程中可以省略中拉熱處理工序，具有節約能源、減少污染、降低成本的優勢，且其制備工藝簡單可控，滿足規模化工業生產的要求。
文檔編號C21C7/06GK102492814SQ20111041970
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者王世芳, 高利容, 麻晗 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司