CN103469061A - 一种导电用超低碳钢盘条及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导电用超低碳钢盘条及其生产方法，化学成分为：C0.002～0.005%，Si0.004～0.010%，Mn0.05～0.15%，P≤0.015%，S≤0.010%，全氧0.0050～0.0080%，全铝≤0.0050%。转炉冶炼出钢碳含量≤0.040%，钢水氧含量0.060%-0.070%；RH精炼一阶段自然脱碳5-8min；二阶段碳含量降到0.0030%以下，吹氧15-20min，采用低碳或无碳钢包冶炼；连铸中间包钢水过热度≤30℃，电磁搅拌电流≥400A，拉速0.5-0.7m/min；入双模块温度880-900℃，吐丝温度900-920℃，辊道速度0.2-0.4m/s，风机全部关闭。本发明盘条导电率≥15%，抗拉强度≤300MPa，面缩指标≥80%，可部分代替铜导电材料，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种导电用超低碳钢盘条钢及其生产方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，对导电材料的要求和用量不断提高。传统的铜导电材料导电性好，但是造价高，限制其广泛应用。钢材料的导电性随着钢中杂质含量的减少而增加，超低碳钢的低碳、低硅含量为提高钢的导电性奠定了基础。用超低碳钢导电用线材制成导电钢丝，部分代替铜导电材料，降低生产成本，具有巨大的市场应用前景。
专利申请号200910117766.7公开了一种铜包钢双金属线材的生产方法，将钢芯校直，除锈、去污和机械抛光；将电解铜加热熔化，对钢芯加热，进行水平连铸包覆铜层；将铜包钢加热、进行快速固溶处理；将铜包钢线材连续多次拉拔，使产品直径达到4mm--26mm；将拉拔的铜包钢线材退火，模具拉伸为所需规格成品即可。
专利公开号CN02203241.X提供了一种金属包覆的复合丝线，它是由芯材、芯材***包覆的真空溅射层，真空溅射层***包覆的电镀加厚层，按照由内向外的顺序依层包覆设置。
专利申请号200610048186.3公开的一种具有优良综合性能的铜合金接触线及制备方法，属电缆技术领域，用于提高接触线的使用性能。其技术方案是：它以铜合金为原料，所述铜合金由镁0.05-0.35%、锡0.35-0.05%的原料熔炼而成。
专利申请号200820047909.2一种新型复合金属材料，适用于电气(器)行业的导电连接件，在铜片材层和低碳钢片材层合为一体的复合金属材料的两面外表面分别电镀有一层金属镍电镀层。
专利公开号CN97100471.4提供了一种低碳钢丝快速酸性光亮镀铜工艺,属于电化学技术领域的方法发明。本发明提供了电镀工艺及配方。其中电镀铜溶液的配方以硫酸铜、硫酸、十二烷基硫酸钠、酚磺酸为主要成分。
上述专利1-4均是与铜或铜合金相关的金属导电材料，专利5是低碳钢丝光亮镀铜工艺，属于电化学技术领域。现有的低碳钢盘条C≤0.010%，导电率仅能达到6-8%，超低碳钢盘条C≤0.005%，导电率也仅能达到10-12%，无法满足部分替代导电率≥15%的铜导电材料的要求。
本发明的新型导电用超低碳钢盘条通过成分设计并采用控制转炉出钢碳、氧含量，炉后RH真空精炼脱碳、脱硅，提高精炼过程钢液氧活度，利用钢液较高的氧活度，降低钢液的铝含量、减小其细化晶粒的作用，增大晶粒尺寸，提高盘条导电率。
发明内容
本发明旨在提供一种具有较高的导电性能，可部分代替铜导电材料，从而降低生产成本的导电用超低碳钢盘条及其生产方法。
为此，本发明所采取的解决方案为：
一种导电用超低碳钢盘条，其化学成分wt%含量为：C 0.002%～0.005%， Si 0.004%～ 0.010%，Mn 0.05%～0.15%，P≤0.015%，S≤0.010%，全氧：0.0050%～0.0080%，全铝≤0.0050%，其余为铁和不高于0.1%的杂质。
一种导电用超低碳钢盘条的生产方法，其具体方法为：
1、RH精炼前控制钢水氧含量和较低的碳含量，转炉冶炼出钢碳含量控制在≤0.040%，钢水氧含量控制在0.060%-0.070%；
2、 RH精炼分二个阶段：第一阶段采取自然脱碳方式，禁止升温及强制脱碳，时间为5-8 min；第二阶段补充钢水中氧含量，利用氧枪吹氧，氧含量控制在0.030%-0.050%，提高碳、氧反应速率，使碳含量降到0.0030%以下，吹氧时间15-20 min，并将温度调整到浇铸温度，且采用低碳或无碳钢包冶炼；
3、连铸：采用大方坯保护浇铸，钢坯断面尺寸280×380mm，中间包钢水过热度≤30℃，电磁搅拌电流≥400A，拉速在0.5 -0.7m/min之间；
4、线材轧制：入双模块温度控制在880-900℃，吐丝温度900-920℃，辊道速度0.2-0.4m/s，风机全部关闭，保温罩关闭，保证盘条在较低的冷速下获得低强度、大晶粒尺寸的内部组织。
本发明成分范围设定的基本机理及理由为：
碳在钢中与铁形成间隙固溶体，有助于提高钢的强度。但从盘条导电性能要求的角度来看，要求尽可能低。因此将碳控制在0.002%～0.005%。
硅大部分固溶于铁素体中，能提高钢的强度，同时具有脱氧作用，能消除FeO夹杂对钢的品质的不良影响。从盘条导电性能角度来说，硅含量要求尽可能低。因此将硅控制在0.004%～0.010%。
锰具有很好的脱氧作用，能够清除钢中的FeO，大大改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，锰可以和硫形成MnS，以消除硫的有害作用，改善钢的加工性能，因此钢中必须保证一定的锰含量。同时锰还具有固溶强化的作用。从盘条导电性能角度来说，要对锰进行控制，因此锰要控制在0.05%～0.15%。
磷、硫都是钢中有害杂质元素，磷会在钢中析出脆性很大的Fe3P，使钢在室温下强度提高，脆性增加，即增加钢的冷脆性，同时磷在钢的结晶过程中容易偏析且难以消除。硫在铁中几乎不溶解，而与铁形成FeS，FeS与Fe形成低熔点的共晶体，在热加工时由于分布于晶界的共晶体容易融化导致开裂，增加钢的热脆性。因为盘条的导电性能随着钢中杂质含量的减少而增加,为保证盘条具有良好的导电性能，要求钢中[P]≤0.015%，[S]≤0.010%，越低越好。
铝在钢中一般用于脱氧，降低钢的全氧含量，同时具有细化晶粒的作用，主要是由于铝在钢中和其它元素形成细小弥散分布的难熔化合物起到抑制晶粒长大的作用，主要是AlN的影响。细小的晶粒对于盘条的导电率不利，因此要降低钢中全铝含量；因此本专利将钢中的全铝含量控制在≤0.0050%。
钢中的全氧含量代表钢的洁净度，含氧量增加会使钢的强度、塑性降低，但过低的全氧含量需要铝脱氧剂强脱氧，使钢液铝含量较高，从而使盘条铝含量也较高，其晶粒细化效果显著，提高盘条强度，降低盘条的电导性能。因此盘条中要保持一定的氧含量，全氧含量控制在0.0050%～0.0080%。
本发明的有益效果为：
本发明可将低碳钢盘条的晶粒尺寸控制在20-40um，导电率≥15%，抗拉强度≤300MPa，面缩指标≥80%，将本发明低碳钢盘条制成导电钢丝，可部分代替铜导电材料，降低生产成本，完全满足用户的使用要求。
具体实施方式
本发明导电用超低碳钢盘条化学成分wt%含量为：C 0.002%～0.005%， Si 0.004%～ 0.010%，Mn 0.05%～0.15%，P≤0.015%，S≤0.010%，全氧：0.0050%～0.0080%，全铝≤0.0050%，其余为铁和不可避免但不高于0.1%的杂质。
导电用超低碳钢盘条的生产方法为：转炉冶炼出钢碳含量控制在≤0.040%，钢水氧含量控制在0.060%-0.070%。2) RH精炼分二个阶段：第一阶段采取自然脱碳方式，禁止升温及强制脱碳，时间大约为5-8min；第二阶段须补充钢中氧含量，利用氧枪吹氧，钢水氧含量控制在0.030%-0.050%，提高碳、氧反应速率，使碳含量降到0.0030%以下，需15-20 min，并将温度调整到连浇时的要求。为防止钢包增碳采用低碳或无碳钢包冶炼。3)连铸方坯规格280×380mm，中间包钢水过热度25℃-30℃，电磁搅拌电流400-450A，拉速0.5-0.7m/min；4)线材轧制入双模块温度880℃-900℃，吐丝温度900℃-920℃，辊道速度0.25-0.40m/s，风机、保温罩全部关闭, 保证盘条在较低的冷速下获得低强度，大的晶粒尺寸，以获得高的电导率。
下面，以轧制直径Φ5.5mm盘条为例，对本发明作进一步说明。
实施例盘条化学成分wt%含量如表1所示：
表1 实施例盘条化学成分wt%含量表
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | O | Al |
| 1 | 0.0040 | 0.005 | 0.081 | 0.008 | 0.009 | 0.0076 | 0.0046 |
| 2 | 0.0045 | 0.007 | 0.110 | 0.010 | 0.008 | 0.0069 | 0.0041 |
| 3 | 0.0042 | 0.006 | 0.091 | 0.009 | 0.006 | 0.0072 | 0.0038 |
| 4 | 0.0039 | 0.007 | 0.101 | 0.011 | 0.007 | 0.0068 | 0.0045 |
实施例冶炼、连铸及轧制生产工艺参数如表2：
表2 实施例冶炼、连铸生产工艺参数表
实施例轧制生产工艺参数如表3：
表3 实施例轧制生产工艺参数表
| 实施例 | 入双模块温度℃ | 吐丝温度℃ | 辊道速度m/s | 风机、保温罩 |
| 1 | 892 | 915 | 0.25 | 关闭 |
| 2 | 884 | 908 | 0.25 | 关闭 |
| 3 | 894 | 912 | 0.25 | 关闭 |
| 4 | 885 | 906 | 0.25 | 关闭 |
实施例盘条轧后晶粒尺寸及性能检验结果如表4：
表4 实施例盘条轧后晶粒尺寸及性能检验结果表
| 实施例 | 晶粒尺寸um | 抗拉强度MPa | 面缩率 % | 导电率 % |
| 1 | 20-40 | 278 | 85 | 15.5 |
| 2 | 20-40 | 286 | 84 | 15.3 |
| 3 | 20-40 | 292 | 83 | 15.2 |
| 4 | 20-40 | 282 | 84 | 15.4 |
Claims (2)
1.一种导电用超低碳钢盘条，其特征在于，其化学成分wt%含量为：C 0.002%～0.005%， Si 0.004%～ 0.010%，Mn 0.05%～0.15%，P≤0.015%，S≤0.010%，全氧：0.0050%～0.0080%，全铝≤0.0050%，其余为铁和不高于0.1%的杂质。
2.一种权利要求1所述导电用超低碳钢盘条的生产方法，其特征在于，具体方法为：
（1）、RH精炼前控制钢水氧含量和较低的碳含量，转炉冶炼出钢碳含量控制在≤0.040%，钢水氧含量控制在0.060%-0.070%；
（2）、 RH精炼分二个阶段：第一阶段采取自然脱碳方式，禁止升温及强制脱碳，时间为5-8 min；第二阶段补充钢水中氧含量，利用氧枪吹氧，氧含量控制在0.030%-0.050%，提高碳、氧反应速率，使碳含量降到0.0030%以下，吹氧时间15-20 min，并将温度调整到浇铸温度，且采用低碳或无碳钢包冶炼；
（3）、连铸：采用大方坯保护浇铸，钢坯断面尺寸280×380mm，中间包钢水过热度≤30℃，电磁搅拌电流≥400A，拉速在0.5 -0.7m/min之间；
（4）、线材轧制：入双模块温度控制在880-900℃，吐丝温度900-920℃，辊道速度0.2-0.4m/s，风机全部关闭，保温罩关闭，保证盘条在较低的冷速下获得低强度、大晶粒尺寸的内部组织。
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