CN106319358A - 用于细丝拉拔的高碳钢盘条及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于细丝拉拔的高碳钢盘条及其生产方法，盘条的成分按重量百分比计如下：[C]：0.69％～0.84％，[Mn]：0.30％～0.60％，[Si]：0.10％～0.40％，[P]≤0.010％，[S]≤0.010％，[Ti]≤0.0010％，全铝：0.0005％-0.0020％，全氧：0.0015％-0.0025％，0.0002％≤[Mg]≤0.0007％，其余为铁及不可避免杂质。生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、连轧和线材轧制，按照本发明中涉及的成分和生产方法生产的高碳钢盘条，其抗拉强度为1050MPa-1250MPa，面缩为35％～50％，夹杂物宽度尺寸不大于10um，夹杂物长宽比大于3。
Description
技术领域
本发明属于高碳钢领域，尤其涉及用于0.2mm以下细丝拉拔的高碳钢盘条及其生产方法，其中高碳钢盘条为碳含量0.6％以上。
背景技术
随着汽车等装备制造业的迅猛发展，同时出于减重和安全的考虑，线材制品呈现明显的高强化趋势，目前单丝强度最高可达4000MPa以上，但要获得如此高的强度，除进行成分调整之外，也对盘条的加工性能提出更高的要求。为了在提高强度的同时使盘条满足拉拔加工的需要，通常要同时进行两方面工作，一是盘条成分和组织优化，如钢的合金化和轧制工艺控制；二是提高夹杂物控制水平，减少夹杂物数量，提高夹杂物变形性。
《高强度、高韧性高碳钢线材及其制造方法》(ZL200480002971.4)提供了一种碳含量在0.6～0.95％的高碳钢盘条，其主要技术特征为通过添加Zr，利用Zr氧化物作为异质核心，从而降低偏析，细化组织，获得强度与塑韧性匹配较好的高碳钢盘条。该专利的主要特点是采用氧化物冶金的方法获得利于变形的组织，但若钢中存在变形性不好的大颗粒夹杂，在变形过程中易于在夹杂物沿变形方向的两端产生微裂纹并最终导致断丝，所以该方法不能保证盘条一定具有良好的可拉拔性。
《加工性优良的高碳钢线材》(申请号：201080003183.2)提供了一种含0.6～1.1％的碳、0.1～0.5％的Si、0.2～0.6％的Mn、0.004～0.015％的S、0.02～0.05％的Cr、0.02％以下的P和0.003％以下的Al的高碳钢线材。该种线材通过特别的轧制工艺获得指定尺寸的珠光体球团尺寸和硫化物夹杂间隔距离，从而使该线材具有良好的加工性能。同时，通过控制氧化铁皮中FeO的含量，使氧化铁皮的厚度为6～15um，运输过程附着性良好，机械除磷时脱落性能良好。该专利在盘条组织控制和夹杂物控制方面都做了工作，但在夹杂物方面仅讨论了硫化物间距的控制，而实际上氧化物夹杂对盘条加工性能的影响更大，该专利在这方面存在不足。
“具有良好拉拔性能的切割钢丝用盘条及其生产工艺”(Title:(EN)WIRE ROD FOR A SAW WIRE WITH SUPERIOR WIREDRAWABILITY AND A MANUFACTURING METHOD THEREOF；Publication Number:1020110075625)介绍了一种切割钢丝用盘条的生产方法。该盘条中夹杂物Al2O3含量不大于50％。该方法介绍在精炼过程采用碳线增碳，保证碳含量的稳定性。在中间包冶炼过程，采用塞棒控流，并且使用Al含量不大于1％的耐火采用作为大罐的耐材。该专利通过提高盘条成分稳定性来提高盘条的加工性能的稳定性，同时注意到氧化物夹杂的控制问题。但氧化物夹杂的成分复杂，仅控制夹杂物中的Al2O3的含量有时不足以获得变形性良好的夹杂物。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种用于细丝拉拔的高碳钢盘条及其生产方法，通过采用合理的合金成分和冶炼工艺，控制盘条中的夹杂物中MgO的含量，使夹杂物具有良好的变形性，并同时控制盘条珠光体尺寸，提高盘条的加工性能，满足用户进行细丝拉拔的使用要求。
为了开发用于0.2mm以下细丝拉拔的高碳钢盘条，其中高碳钢盘条为碳含量0.6％以上，本发明通过适当控制盘条的化学成分，结合转炉、精炼、连铸以及轧制工艺控制，既满足钢种对强度、塑性的要求，又满足高碳钢盘条对夹杂物尺寸和变形性的要求。
本发明目的是这样实现的：
一种用于细丝拉拔的高碳钢盘条化学成分为：[C]：0.69％～0.84％，[Mn]：0.30％～0.60％，[Si]：0.10％～0.40％，[P]≤0.010％，[S]≤0.010％，[Ti]≤0.0010％，全铝：0.0005％-0.0020％，全氧：0.0015％-0.0025％，0.0002％≤[Mg]≤0.0007％，其余为铁及不可避免杂质。
碳是钢中的主要强化元素，碳含量越高，盘条和钢丝的抗拉强度越大。但是过高的碳含量导致盘条在拉拔过程的断丝率和出现分层的现象增加。因此，钢中碳含量控制在0.69％-0.84％。
锰也是一种提高盘条强度的元素，且有利于消除硫的有害作用，因此添加一定量的锰是有必要的。但锰元素在凝固过程的偏析较为严重，钢中锰含量不宜过高。因此，钢中锰含量控制在0.30％～0.60％。
硅是用于细丝拉拔的高碳钢盘条在冶炼过程的主要脱氧元素。硅含量低将导致钢液脱氧不足；但是，过高的硅含量导致钢中残余氧化物夹杂粗大，对钢的应用性能不利。因此，钢中硅含量控制在0.10％-0.40％。
磷硫都是钢中有害杂质元素，要求盘条[P]≤0.010％，[S]≤0.010％，在不造成其他影响的情况下，越低越好。
钛在高碳钢中易于与氮形成钛夹杂，导致钢丝断裂，因此其含量要求[Ti]≤0.0010％。
铝含量的和全氧含量控制范围与钢中夹杂物成分密切相关，过高或过低均会导致钢中夹杂物的熔点升高，变形性能下降。因此钢中全铝含量要求在0.0005％-0.0020％，全氧含量控制在0.0015％-0.0025％。
盘条中的镁具有脱氧和脱硫的作用，但是对于用于细丝拉拔的高碳钢来说，镁极易与钢中的Al和O结合形成不变形的镁铝尖晶石夹杂，因此应严格控制钢中的镁含量，就本发明来说，要求钢中0.0002％≤[Mg]≤0.0007％。
用于细丝拉拔的高碳钢盘条的生产方法，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、连轧和线材轧制：
(1)转炉冶炼：转炉冶炼采用高碳出钢，转炉终点碳含量不低于0.5％，从而减少炉后增碳量，同时减轻钢液的氧化程度，降低由于炉后增碳和脱氧导致的钢液增氮。转炉炉后采用硅锰脱氧，避免使用Al、Ti等强脱氧剂，要求使用的硅锰合金中Mg元素含量不大于0.02％，避免向钢中引入过多的Mg，形成不变形的镁铝尖晶石夹杂；
(2)LF精炼：为了保证精炼渣成分均匀化以及充分进行钢渣反应和夹杂物的上浮排出，精练过程温度应控制在1550℃-1640℃，时间60-80分钟。精炼终点钢液氧活度控制在(15-30)×10-6之间，钢液酸溶铝含量控制在0.0010％-0.0020％之间，镁含量控制在0.0002％-0.0007％之间，同时要求精炼渣中的MgO含量控制在5％-12％之间，通过影响钢液和顶渣反应平衡和夹杂物与钢液的反应平衡，从而使钢中夹杂物的MgO含量控制在3％-8％之间，使钢中氧化物夹杂成分处于低熔点区，提高氧化物夹杂的变形能力。此外，钢液的钛含量不应大于0.0010％，尽可能减少TiN夹杂的形成。
(3)连铸：采用大方坯连铸，钢坯断面尺寸280mm*380mm，拉速在0.4m/min-0.7m/min之间，中间包钢水过热度不大于25℃。通过低过热度低拉速浇注，减轻钢坯偏析，减少钢中氧化物夹杂、钛夹杂的长大时间，降低夹杂物的尺寸。
(4)连轧和线材轧制：盘条直径5mm-5.5mm，吐丝温度880℃-910℃，吐丝后的盘条在斯泰尔摩冷却线上快速冷却到600℃～650℃进行相变，从而获得索氏体组织。
本发明技术方案的特点为，通过调整钢中Mg含量和精炼时的顶渣成分，使钢中夹杂物中的MgO含量处于适当范围，从而使夹杂物具有良好的变形性，改善高碳钢盘条的加工性能。转炉采用高碳出钢，精炼时保证时间和温度并采用专用精炼渣，连铸过程采用低过热度、低拉速操作，控制盘条偏析。在线材轧后快速冷却以降低盘条的索氏体片层间距。
本发明的有益效果在于：按照本发明中涉及的成分和生产方法生产的高碳钢盘条，其抗拉强度为1050MPa-1250MPa，面缩为35％～50％，夹杂物宽度尺寸不大于10um，夹杂物长宽比大于3，满足了用户的需求。
附图说明
图1为本发明实施例1夹杂物形貌。
图2为本发明实施例2夹杂物形貌。
图3为本发明实施例3夹杂物形貌。
图4为对比例夹杂物形貌。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行冶炼、连铸、轧制、连续退火、平整。本发明实施例盘条的化学成分见表1。本发明实施例盘条的主要工艺参数见表2。本发明实施例盘条的性能见表3。
表1本发明实施例钢的化学成分(wt％)
表2本发明实施例钢的主要工艺参数
表3本发明实施例盘条的性能
Claims (2)
1.一种用于细丝拉拔的高碳钢盘条，其特征在于，该盘条的成分按重量百分比计如下：[C]：0.69％～0.84％，[Mn]：0.30％～0.60％，[Si]：0.10％～0.40％，[P]≤0.010％，[S]≤0.010％，[Ti]≤0.0010％，全铝：0.0005％-0.0020％，全氧：0.0015％-0.0025％，0.0002％≤[Mg]≤0.0007％，其余为铁及不可避免杂质。
2.一种权利要求1所述的用于细丝拉拔的高碳钢盘条的生产方法，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、连轧和线材轧制，其特征在于：
(1)转炉冶炼：转炉冶炼采用高碳出钢，转炉终点碳含量不低于0.5％，同时减轻钢液的氧化程度，降低由于炉后增碳和脱氧导致的钢液增氮，转炉炉后采用硅锰脱氧，硅锰合金中Mg元素含量不大于0.02％；
(2)LF精炼：精炼过程温度应控制在1550℃-1640℃，时间60-80分钟，精炼终点钢液氧活度控制在(15-30)×10-6之间，钢液酸溶铝含量控制在0.0010％-0.0020％之间，镁含量控制在0.0002％-0.0007％，同时要求精炼渣中的MgO含量控制在5％-12％，从而使钢中夹杂物的MgO含量控制在3％-8％之间，钢液的钛含量不应大于0.0010％；
(3)连铸：采用大方坯连铸，钢坯断面尺寸280mm*380mm，拉速在0.4m/min-0.7m/min，中间包钢水过热度不大于25℃；
(4)连轧和线材轧制：盘条直径5mm-5.5mm，吐丝温度880℃-910℃，吐丝后的盘条快速冷却到600℃～650℃。
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