CN107177791B - 一种超低碳钢纤维用热轧盘条及其生产方法 - Google Patents

一种超低碳钢纤维用热轧盘条及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超低碳钢纤维用热轧盘条及其生产方法,盘条化学成分及质量百分含量为:C≤0.010%,Si≤0.03%,Mn≤0.20%,P≤0.020%,S≤0.020%,Alt≥0.02%,Ti:0.05‑0.12%,其余为铁和不可避免的杂质。生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序。通过在超低碳钢种上添加Ti元素,采用低温轧制,生成均匀的铁素体+珠光体组织,实现强度和塑性有效结合,使Φ7.0mm规格盘条抗拉强度为310‑360MPa,断后伸长率≥50.0%,在不改变下游客户现有设备条件下,允许其采用偏大规格盘条生产1300MPa级别钢纤维,降低采购成本,增加了下游客户的选择性。

Description

一种超低碳钢纤维用热轧盘条及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种超低碳钢纤维用热轧盘条及其生产方法。
背景技术
钢纤维为增加砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。冷拔非不锈钢纤维钢丝的抗拉强度为380-2500MPa,按照成品的级别不同进行区分。因加工工序包含原始盘条的酸洗、拉拔、热处理、剪切等工序,不同等级的成品对原始盘条的力学性能、拉拔能力和规格均有一定的限制。
专利201510586628.2公开了一种“1300MPa高强度钢纤维用钢生产方法”,其低碳钢的化学成分:C:0.02-0.03%,Si≤0.03%,Mn:0.35-0.45%,P≤0.015%,S≤0.015%,公开了各化学成分的配比关系,该配比关系没有Ti元素,且C:0.02-0.03%与本发明的C≤0.010%不同,Mn:0.35-0.45%与本发明的Mn≤0.20%不同,同时该专利未对原始盘条的断后伸长率进行要求,规格限定在Φ5.5-Φ6.5mm。
受成品钢纤维直径和加工工艺的限制,钢纤维用原始盘条的直径一般不大于Φ6.5mm,同时为了满足钢纤维的强度级别,要求原始盘条具有一定范围的抗拉强度和良好的塑性。目前市场上存在的1300MPa级别钢纤维均采用低碳钢原始盘条进行生产,其C:0.02-0.04%,以保证抗拉强度;且受原始盘条塑性和拉拔过程中加工硬化的限制,原始盘条规格多为Φ5.5或Φ6.5mm。由此下游用户在生产1300MPa级别钢纤维时采用的原始盘条的成分和规格存在限制。因小规格盘条价格偏高,故在不改变下游客户现有设备的条件下,使其可以采用偏大规格的盘条生产钢纤维,成为客户所期待的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超低碳钢纤维用热轧盘条;同时本发明还提供了一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种超低碳钢纤维用热轧盘条,所述热轧盘条化学成分及质量百分含量为:C≤0.010%,Si≤0.03%,Mn≤0.20%,P≤0.020%,S≤0.020%,Alt≥0.02%,Ti:0.05-0.12%,其余为铁和不可避免的杂质。
本发明所述热轧盘条规格为Φ7.0mm。
本发明所述热轧盘条显微组织为均匀的铁素体+珠光体,抗拉强度为310-360MPa,断后伸长率≥50.0%。
本发明还提供一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法,所述生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序。
本发明所述连铸工序,经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯,钢坯化学成分及质量百分含量为:C≤0.010%,Si≤0.03%,Mn≤0.20%,P≤0.020%,S≤0.020%,Alt≥0.02%,Ti:0.05-0.12%,其余为铁和不可避免的杂质。
本发明所述开坯和加热工序,铸坯开坯后,热轧坯进行二次加热,开坯和二次加热时加热炉预热温度1030-1050℃,然后加热到1050-1070℃保温。
本发明所述开坯和加热工序,连铸坯在加热炉内的总时间为170-230min,炉内氧含量≤5%;热轧坯在加热炉内的总时间为90-120min,炉内氧含量≤4%。
本发明所述轧制工序,采用低温终轧,进精轧温度为870-890℃。
本发明所述吐丝工序,线材采用带槽夹送辊进行夹送吐丝,吐丝温度为880-900℃。
本发明所述冷却工序,采用缓冷工艺,斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭,冷却风机全部关闭,平均辊道速度为0.36-0.45m/s。
本发明方法采用的原理是:在含碳量≤0.010%超低碳钢基础上,加入Ti元素,通过低温轧制技术,减少析出相粒子的溶解与粗化的机率,增加其位于奥氏体晶粒结点处的概率,依靠析出相粒子的钉扎阻力,避免部分晶粒优先摆脱析出相粒子的束缚而迅速长大,防止混晶现象以及异常长大晶粒的形成,同时采用带槽夹送辊,避免夹送辊和盘条接触位置由于挤压造成晶粒异常长大,最终实现超低碳盘条获得均匀的铁素体+珠光体组织。
因盘条碳含量较低,热轧盘条的塑性较好,其断后伸长率较高,可达50.0%以上。通过低温终轧和低温吐丝,提高并稳定超低碳盘条的抗拉强度,使其保持在310-360MPa之间,低于普通低碳钢盘条的370MPa。良好的塑性和较低的抗拉强度,使其Φ7.0mm规格的原始盘条仍可生产Φ0.55mm规格的1300MPa的钢纤维。
本发明在全国环保压力大、钢铁去产能压力大的严峻形势下,提供一种超低碳钢纤维用热轧盘条,实现了采用超低碳线材生产1300MPa级别钢纤维。通过实践证明在不改变下游客户现有设备的条件下,允许其采用Φ7.0mm偏大规格的盘条生产1300MPa级别钢纤维,降低其采购成本,增加了下游用户对原始盘条的选择性,可实现钢铁厂和下游用户的双赢效果。
本发明利用Leica DM2700M光学显微镜(OM)对试验盘条横截面进行显微金相组织观察,利用WDW50微控电子万能试验机对试验盘条进行力学性能测试。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:1、本发明通过提出合理的成分设计,在含碳量不大于0.010%超低碳钢基础上,加入Ti元素,通过低温轧制技术,增加钉扎粒子的阻力,防止混晶现象以及异常长大晶粒的形成,实现超低碳钢纤维用热轧盘条组织为均匀铁素体+珠光体的稳定控制。2、本发明方法生产的Φ7.0mm规格的超低碳钢纤维用热轧盘条抗拉强度为310-360MPa,断后伸长率≥50.0%,实现了强度和良好塑性的有效结合。3、本发明生产的Φ7.0mm超低碳钢纤维用热轧盘条,在不改变下游客户现有设备的条件下,允许其采用偏大规格的盘条生产1300MPa级别钢纤维,降低其采购成本。4、本发明实现了Φ7.0mm规格热轧盘条经下游加工处理后生产Φ0.55mm规格的1300MPa的钢纤维的要求,扩展了原始盘条的采用规格,增加了下游客户的选择性。
附图说明
图1为对比例1中超低碳热轧盘条显微结构图;
图2为实施例1中超低碳热轧盘条显微结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条,其化学成分及质量百分含量为:C:0.002%,Si:0.01%,Mn:0.05%,P:0.005%,S:0.010%,Alt:0.03%,Ti:0.10%,其余为铁和不可避免的杂质;规格为Φ7.0mm。
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序,具体工艺步骤如下:
(1)连铸工序:经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯,钢坯化学成分及质量百分含量为:C:0.002%,Si:0.01%,Mn:0.05%,P:0.005%,S:0.010%,Alt:0.03%,Ti:0.10%,其余为铁和不可避免的杂质;
(2)开坯和加热工序:铸坯进行开坯后,热轧坯进行二次加热;开坯和二次加热时加热炉首先预热到1040℃,然后加热到1060℃保温;连铸坯在加热炉内的总时间为170min,炉内氧含量2%;热轧坯在加热炉内的总时间为90min,炉内氧含量3%;
(3)轧制工序,采用低温终轧,进精轧温度为880℃;
(4)吐丝工序:吐丝前线材采用带槽夹送辊夹送,采用低温吐丝,吐丝温度为895℃;
(5)冷却工序:采用缓冷工艺,斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭,冷却风机全部关闭,平均辊道速度为0.36m/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度310MPa,断后伸长率52.0%,显微组织为均匀的铁素体+珠光体,见图2,其余实施例附图略。
实施例2
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条,其化学成分及质量百分含量为:C:0.010%,Si:0.03%,Mn:0.20%,P:0.020%,S:0.020%,Alt:0.02%,Ti:0.12%,其余为铁和不可避免的杂质;规格为Φ7.0mm。
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序,具体工艺步骤如下:
(1)连铸工序:经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯,钢坯化学成分及质量百分含量为:C:0.010%,Si:0.03%,Mn:0.20%,P:0.020%,S:0.020%,Alt:0.02%,Ti:0.12%,其余为铁和不可避免的杂质;
(2)开坯和加热工序:铸坯进行开坯后,热轧坯进行二次加热;开坯和二次加热时加热炉首先预热到1050℃,然后加热到1070℃保温;连铸坯在加热炉内的总时间为230min,炉内氧含量5%;热轧坯在加热炉内的总时间为120min,炉内氧含量4%;
(3)轧制工序,采用低温终轧,进精轧温度为890℃;
(4)吐丝工序:吐丝前线材采用带槽夹送辊夹送,采用低温吐丝,吐丝温度为900℃;
(5)冷却工序:采用缓冷工艺,斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭,冷却风机全部关闭,平均辊道速度为0.45m/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度360MPa,断后伸长率50.5%,显微组织为均匀的铁素体+珠光体。
实施例3
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条,其化学成分及质量百分含量为:C:0.008%,Si:0.02%,Mn:0.15%,P:0.015%,S:0.015%,Alt:0.04%,Ti:0.05%,其余为铁和不可避免的杂质;规格为Φ7.0mm。
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序,具体工艺步骤如下:
(1)连铸工序:经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯,钢坯化学成分及质量百分含量为:C:0.008%,Si:0.02%,Mn:0.15%,P:0.015%,S:0.015%,Alt:0.04%,Ti:0.05%,其余为铁和不可避免的杂质;
(2)开坯和加热工序:铸坯进行开坯后,热轧坯进行二次加热;开坯和二次加热时加热炉首先预热到1030℃,然后加热到1050℃保温;连铸坯在加热炉内的总时间为200min,炉内氧含量4%;热轧坯在加热炉内的总时间为105min,炉内氧含量2%;
(3)轧制工序,采用低温终轧,进精轧温度为885℃。
(4)吐丝工序:吐丝前线材采用带槽夹送辊夹送,采用低温吐丝,吐丝温度为890℃;
(5)冷却工序:采用缓冷工艺,斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭,冷却风机全部关闭,平均辊道速度为0.40m/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度333MPa,断后伸长率54%,显微组织为均匀的铁素体+珠光体。
实施例4
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条,其化学成分及质量百分含量为:C:0.006%,Si:0.01%,Mn:0.10%,P:0.010%,S:0.010%,Alt:0.02%,Ti:0.10%,其余为铁和不可避免的杂质;规格为Φ7.0mm。
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序,具体工艺步骤如下:
(1)连铸工序:经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯,钢坯化学成分及质量百分含量为:C:0.006%,Si:0.015%,Mn:0.10%,P:0.010%,S:0.010%,Alt:0.02%,Ti:0.08%,其余为铁和不可避免的杂质;
(2)开坯和加热工序:铸坯进行开坯后,热轧坯进行二次加热;开坯和二次加热时加热炉首先预热到1035℃,然后加热到1055℃保温;连铸坯在加热炉内的总时间为220min,炉内氧含量1%;热轧坯在加热炉内的总时间为100min,炉内氧含量3%;
(3)轧制工序,采用低温终轧,进精轧温度为870℃;
(4)吐丝工序:吐丝前线材采用带槽夹送辊夹送,采用低温吐丝,吐丝温度为880℃;
(5)冷却工序:采用缓冷工艺,斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭,冷却风机全部关闭,平均辊道速度为0.38m/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度342MPa,断后伸长率55%,显微组织为均匀的铁素体+珠光体。
实施例5
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条,其化学成分及质量百分含量为:C:0.004%,Si:0.025%,Mn:0.15%,P:0.009%,S:0.010%,Alt:0.04%,Ti:0.09%,其余为铁和不可避免的杂质;规格为Φ7.0mm。
本实施例超低碳钢纤维用热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序,具体工艺步骤如下:
(1)连铸工序:经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯,钢坯化学成分及质量百分含量为:C:0.004%,Si:0.02%,Mn:0.15%,P:0.009%,S:0.010%,Alt:0.04%,Ti:0.09%,其余为铁和不可避免的杂质;
(2)开坯和加热工序:铸坯进行开坯后,热轧坯进行二次加热;开坯和二次加热时加热炉首先预热到1045℃,然后加热到1065℃保温;连铸坯在加热炉内的总时间为215min,炉内氧含量4%;热轧坯在加热炉内的总时间为110min,炉内氧含量2%;
(3)轧制工序,采用低温终轧,进精轧温度为870℃;
(4)吐丝工序:吐丝前线材采用带槽夹送辊夹送,采用低温吐丝,吐丝温度为885℃;
(5)冷却工序:采用缓冷工艺,斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭,冷却风机全部关闭,平均辊道速度为0.43m/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度325MPa,断后伸长率57%,显微组织为均匀的铁素体+珠光体。
对比例1
本对比例超低碳钢纤维用热轧盘条,其化学成分及质量百分含量同实施例1。
热轧盘条生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序,具体工艺步骤如下:
(1)连铸工序:与实施例1相同;
(2)开坯和加热工序:与实施例1区别仅在于热轧坯加热温度1165℃;
(3)轧制工序:进精轧温度945℃,使用平辊夹送辊夹送;
(4)吐丝工序:吐丝温度930℃;
(5)冷却工序:冷却速度0.31℃/s。
上述方法获得的Φ7.0mm规格的超低碳盘条抗拉强度295MPa,断后伸长率58%,显微组织见图1。
通过图1、2对比,可以看出图2的显微组织为均匀的铁素体+珠光体,而图1中的显微组织中铁素体晶粒存在异常长大现象,组织不均匀。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种超低碳钢纤维用热轧盘条,其特征在于,所述热轧盘条化学成分及质量百分含量为:C≤0.010%,Si≤0.03%,Mn≤0.20%,P≤0.020%,S≤0.020%,Alt≥0.02%,Ti:0.05-0.12%,其余为铁和不可避免的杂质,所述热轧盘条规格为Φ7.0mm。
2.根据权利要求1所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条,其特征在于,所述热轧盘条显微组织为均匀的铁素体+珠光体,抗拉强度为310-360MPa,断后伸长率≥50.0%。
3.基于权利要求1或2所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法,其特征在于,所述生产方法包括连铸、开坯和加热、轧制、吐丝、冷却工序。
4.根据权利要求3所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法,其特征在于,所述连铸工序,经铁水脱硫处理、顶底复吹转炉冶炼、LF炉精炼和RH真空精炼后钢水连铸成钢坯,钢坯化学成分及质量百分含量为:C≤0.010%,Si≤0.03%,Mn≤0.20%,P≤0.020%,S≤0.020%,Alt≥0.02%,Ti:0.05-0.12%,其余为铁和不可避免的杂质。
5.根据权利要求3所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法,其特征在于,所述开坯和加热工序,开坯和二次加热时加热炉预热温度1030-1050℃,加热到1050-1070℃保温。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法,其特征在于,所述开坯和加热工序,连铸坯在加热炉内的总时间为170-230min,炉内氧含量≤5%;热轧坯在加热炉内的总时间为90-120min,炉内氧含量≤4%。
7.根据权利要求3-5任意一项所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法,其特征在于,所述轧制工序,采用低温终轧,进精轧温度为870-890℃。
8.根据权利要求3-5任意一项所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法,其特征在于,所述吐丝工序,线材采用带槽夹送辊进行夹送吐丝,吐丝温度为880-900℃。
9.根据权利要求3-5任意一项所述的一种超低碳钢纤维用热轧盘条的生产方法,其特征在于,所述冷却工序,采用缓冷工艺,斯太尔摩辊道上保温罩全部关闭,冷却风机全部关闭,平均辊道速度为0.36-0.45m/s。
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