專利名稱:超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條及其制備方法
技術領域:
本發(fā)明特別涉及一種超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條,適用于生產(chǎn)超高強度預應力鋼絞線、鍍鋅鋼絞線以及鍍鋅鋼絲系列產(chǎn)品,屬于鋼鐵冶金技術領域。
背景技術:
高碳鋼線材主要用于生產(chǎn)預應力鋼絞線、鍍鋅鋼絲、鋼芯鋁絞線、鋼絲繩、彈簧鋼絲、琴鋼絲等產(chǎn)品,在鋼絲生產(chǎn)過程中需要對高碳鋼盤條進行多道次拉拔,減面率達64 96%,因此,對原始盤條的強度、面縮率、伸長率、表面質量、純凈度等均有很高的要求。目前國內(nèi)市場的預應力鋼絞線以1860ΜΙ^級產(chǎn)品為主,所用材料主要是日標JIS G3506-2004中的SWRH82B,規(guī)格以11 13mm為主,盤條強度為1150 1200MPa。高強度、大規(guī)格是近期該領域的重要發(fā)展方向。與市場主流的1860MI^級預應力鋼絞線相比,2100MI^級鋼絞線不僅具有更大的承載能力,還可以減少材料用量13%,簡化預應力結構,減少施工成本,具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。提高原始盤條強度是獲得超高強度鋼絞線的最佳途徑,可以避免增大減面率引起的塑性損失。而提高盤條強度主要有兩種途徑強冷與微合金化。強冷可細分為離線熱處理和在線強冷。離線熱處理的代表工藝是鉛浴淬火,將奧氏體化加熱后的盤條直接放入 550°C左右的熔融鉛液中,使盤條快速冷卻至相變溫度,并發(fā)生等溫相變,所得盤條具有組織均勻、珠光體片曾細小、強度高、塑性好等優(yōu)點,但由于嚴重的環(huán)境污染問題,目前已很少用于盤條的熱處理。在線熱處理的代表技術是新日鐵公司開發(fā)的在線鹽浴淬火工藝,在線材生產(chǎn)過程中,將吐絲后的盤條直接導入550 600°C的熔融鹽熔液中實現(xiàn)等溫相變,獲得了很好的效果,有效提高了盤條的均勻性和綜合性能;最近,鞍鋼開發(fā)出了在線水浴冷卻設備,并初步應用于線材生產(chǎn),該技術使用水溶液作冷卻介質,環(huán)保又廉價,有望在更大范圍內(nèi)得到推廣。微合金化是應用更廣泛的一種盤條強化方法,主要利用微合金元素的析出強化和固溶強化,達到細化珠光體片層結構、提高強度與塑性的目的,高碳鋼中常用的微合金元素有V、Al、Cr、Si、Ti等。析出強化時,合金元素與鋼中的碳氮結合,形成納米級的碳氮化物, 起到釘扎晶界、細化奧氏體晶粒的作用;固溶強化時,合金元素融入鐵素體或滲碳體中,造成晶格畸變,增大了位錯運動的阻力,使滑移難以進行,從而提高鋼材強度。現(xiàn)有高碳鋼盤條的微合金元素主要采用V、A1和Cr,對于小方坯連鑄,Al容易引起水口結瘤,影響正常生產(chǎn),電爐冶煉過程中增氮比較嚴重。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條,其特征在于,該盤條包含的組分及其重量比為基本成分C0. 84 0. 90 %, Si 0. 70 1. 20 %, Mn 0. 60 0. 80 %, P 彡 0. 020%,S ^ 0. 020%,V 0. 05 0. 09%,Ti :0. 01 0. 05%,Cr :0. 15 0. 35%,Cu 0. 04 0. 20%, Ni 0. 01 0. 05%, 0 < 20ppm, N :40 70ppm ;可選擇成分A1 :0. 01 0. 05%,Ca :3 20ppm,B 5 20ppm 以及 Mg < 5ppm 中的任意一種或兩種以上的組合;以及余量的鐵和雜質。以下具體說明各元素的作用及原理釩鈦復合微合金化是本發(fā)明的重要特征,在高碳鋼中,V是重要的微合金化元素, 能夠推遲珠光體轉變,降低相變溫度,而且V在奧氏體中的固溶度適中,強化效果明顯。但 V很容易和鋼中的自由氮結合,形成VN,削弱V的作用。加入適量的Ti可以固定自由N,形成細小的TiN顆粒,細化組織結構,提高產(chǎn)品性能。此外,(Ti,V)C顆粒優(yōu)先在奧氏體晶界上析出,消耗了部分晶界能,能夠有效減少晶界滲碳體的析出,防止形成網(wǎng)狀滲碳體。 C是鋼材中最基本的強化元素,C含量每增加0. 01 %,盤條強度約增加lOMPa,但過量的C會促進中心偏析處先共析滲碳體的析出,嚴重時會形成網(wǎng)狀滲碳體,降低盤條的塑性,造成拉拔斷絲。因此,本發(fā)明中C含量的范圍選為0. 84 0. 90%。Si是鐵素體強化元素,能夠通過固溶強化提高鐵素體的強度,Si也是重要的脫氧劑,有助于降低鋼中的氧含量,減少夾雜物。此外,Si在鐵素體/滲碳體界面的富集有助于防止?jié)B碳體在熱鍍鋅和穩(wěn)定化處理過程中發(fā)生分解,提高加工過程中的熱穩(wěn)定性。但過多的Si會引起脫碳,促使?jié)B碳體石墨化,降低表面質量和盤條塑性。因此,Si含量范圍選為 0. 70 1. 20%。Mn在鋼中主要用于增加鋼的強度,同時可以增加奧氏體的穩(wěn)定性,降低相變溫度, 同時Mn能改變硫化物成分、減小S的有害作用,但如果Mn含量過高使得盤條的淬透性增加,容易造成盤條中淬火組織的出現(xiàn),因此本發(fā)明中,Mn含量控制在0. 60 0. 80%。P在本發(fā)明鋼中會引起中心偏析,形成晶界偏聚,降低盤條塑性,P含量應控制在 0. 020% 以內(nèi)。S除了容易引起中心偏析外,還會形成長條形的MnS夾雜物,在冷變形過程中容易形成裂紋,降低扭轉性能,其含量應控制在0. 020 %以內(nèi)。V是強碳化物形成元素,能夠抑制熱軋時奧氏體晶粒的長大。V在相變初期易于奧氏體晶界上形成VC顆粒,降低了晶界上C元素的含量從而可以有效的抑制網(wǎng)狀滲碳體的產(chǎn)生;另外V在相變過程中會在珠光體中的鐵素體間析出,對盤條起到析出強化作用,有利于提高盤條的強度。V含量過高容易出現(xiàn)淬火組織,不利于組織控制。本發(fā)明中,V含量控制在 0. 05 0. 09%。Ti是強碳氮化物形成元素,能夠固定鋼中的自由氮,防止氮在拉絲升溫后產(chǎn)生應變時效,另外Ti (C,N)可以抑制熱軋時奧氏體晶粒的長大,Ti還可以起到脫氧作用。但過多的Ti容易使Ti (C,N)長大,降低材料的塑性。本發(fā)明中,Ti含量控制在0.01 0.05%。Cr是碳化物生成元素,它在鋼中主要存在于滲碳體片層中通過置換作用形成合金滲碳體。Cr的添加提高了奧氏體的穩(wěn)定性,可以阻止熱軋時晶粒的長大,另外Cr的添加使得鋼的連續(xù)冷卻轉變曲線右移,在相同的冷速下可以細化珠光體片層間距。由于珠光體中合金滲碳體的存在,Cr的添加同樣有助于抑制鍍鋅鋼絲生成過程中鍍鋅時的滲碳體溶解, 減小鋼絲強度損失。但Cr含量過高容易出現(xiàn)淬火組織,不利于組織控制。綜合考慮產(chǎn)品性能與成本因素,本發(fā)明中,Cr含量控制在0. 15 0. 35%。
Cu有助于提高鋼絞線的耐腐蝕能力,但過多的Cu會引起材料的塑性下降,造成熱軋過程中的開裂,本發(fā)明中,Cu含量控制在0. 04 0. 20%。Ni可以提高鋼絞線的塑性和耐腐蝕能力,但過多的M會提高淬透性,同時增加材料成本,本發(fā)明中,Ni含量控制在0.01 0. 05%。0含量過高會增加夾雜物含量,引起材料的塑性下降,其含量應控制在20ppm以內(nèi)。N可以和鋼中的Ti結合形成TiN,抑制熱軋時奧氏體晶粒的長大,細化組織結構, 但過多的N會增大鋼的脆性,本發(fā)明中,N含量控制在40 70ppm。Al的加入主要是為了脫氧,另外多余的Al可以固定鋼中的自由氮,形成的AlN可以細化奧氏體晶粒,但Al超過一定量后容易造成小方坯連鑄過程中的水口結瘤,影響生產(chǎn)的順利進行。本發(fā)明中Al的控制范圍在0. 01 0. 05%。Ca有助于改善鋼中MnS夾雜物的形貌,降低其有害作用,同時有助于脫氧,此外Ca 還可以通過形成細小的氧化物,抑制奧氏體晶粒長大,但過多的Ca會使氧化物粗化。本發(fā)明中,Ca含量控制在3 20ppm。加入微量B可以抑制P在晶界的偏聚,增加盤條的塑性,同時可以抑制晶界鐵素體的形成。本發(fā)明中,B含量控制在5 20ppm。Mg可以和0形成細小的氧化物,抑制奧氏體晶粒長大,細化組織結構,但過多的Mg 會使氧化物粗化,形成鎂鋁尖晶石,降低材料塑性。本發(fā)明中,Mg含量控制在5ppm以內(nèi)。本發(fā)明高碳鋼盤條的制備方法如下1)電爐冶煉時鐵水比控制在40 50%,出鋼量至1/4時開始加入合金料;2)精煉合金及其加入順序為錳鐵一硅鐵一鉻鐵一鈦鐵一釩鐵一硼鐵,精煉終渣二元堿度控制在3. 5左右;3)連鑄坯尺寸為140cmX140cmX16m,連鑄中間包過熱度控制在15 30°C,拉坯速率為2. 6 2. 7米/分鐘,結晶器和末端電磁攪拌電流分別為350安培和400安培,頻率分別為4赫茲和18赫茲;4)高線軋制時,吐絲溫度控制在880士 10°C ;5)斯太爾摩控冷采用快冷一保溫一緩冷工藝,珠光體相變前冷卻速率控制在 11 14°C /s,相變后冷速為1. 5 2. 50C /s。下面對該制備方法做進一步說明。本發(fā)明采用“電爐冶煉+小方坯連鑄連軋”路線,屬于典型的短流程工藝。電爐冶煉原料中廢鋼占總重量的50 60%,廢鋼在使用前經(jīng)過挑選分類,必要時進行干燥,以確保質量;冶煉過程中采用泡沫渣操作,為降低P含量,將石灰分批加入,并采用流渣冶煉;終點碳含量大于0. 06%,以防止鋼水過氧化。出鋼進行到1/4時開始加入硅鐵和硅錳合金脫氧,并加入碳粉和造渣料,出鋼時防止大量下渣,出鋼過程中氬氣攪拌控制在0. 5 0. IMPa,根據(jù)出鋼量逐漸減小。精煉過程中進行合金成分調整、夾雜物控制和目標溫度控制。為保證脫硫效果,采用高堿度渣,終渣的二元堿度控制在3. 5左右,白渣時間不小于15分鐘;為確保合金成分的均勻性,在精煉結束前10分鐘停止加料;基本合金及其加入順序為錳鐵一硅鐵一鉻鐵一鈦鐵一釩鐵一硼鐵,先充分脫氧,再添加容易氧化的合金元素,可以提高收得率與成分命中率;為控制鋼液氧化性,要求精煉終渣(FeO+MnO) ^ 1. Owt 精煉過程中,可根據(jù)成品成分的要求選擇加入鋁錠,選擇脫氧后加,可進行深脫氧,提高收得率與命中率,選擇在鉻鐵前加,以確保形成的氧化鋁夾雜物有足夠的時間上浮;精煉過程中,可根據(jù)成品成分的要求選擇加入硼鐵,選擇添加釩鐵后加硼鐵,是為了防止硼與鋼水中的自由氮結合形成氮化硼。精煉結束后喂硅鈣合金線,是為了調整夾雜物成分和形貌,增大其變形能力;喂入量要精確計算,防止元素超標;7分鐘以上的軟攪拌時間有助于確保大型夾雜物充分上浮, 提高鋼液純凈度;為防止在軟攪拌時發(fā)生鋼液和空氣接觸造成氧化吸氮,氬氣壓力不應超過0. 2MPa;精煉結束后可根據(jù)成品成分要求喂入鎂線,鋼液中的鎂可形成細小的夾雜物, 有助于細化奧氏體晶粒。連鑄小方坯橫截面尺寸為140cmX 140cm,長16m ;連鑄中間包過熱度控制在15 30°C,以減小中心偏析;拉坯速率穩(wěn)定在2. 6 2. 7米/分鐘,以防止拉速波動引起的卷渣和中心偏析的惡化;結晶器和末端電磁攪拌有助于減小方坯的中心偏析和中心疏松。高線軋制時,加熱爐溫度控制在1100 1150°C,可促進中心偏析處的碳元素擴散,促進合金碳化物溶解,使其在軋制過程中更好地起到細化晶粒的作用,同時又可以防止溫度過高引起的嚴重脫碳;開軋溫度控制在1030 1070°C,精軋入口溫度低于1020°C,軋制速度根據(jù)成品規(guī)格變化,對13mm盤條,軋制速度為41m/s ;吐絲溫度為880士 10°C,與更高溫度吐絲相比,該溫度有利于提高塑性,減少先共析網(wǎng)狀滲碳體。斯太爾摩控冷采用快冷一保溫一緩冷工藝,珠光體相變前冷卻速率控制在11 14°C /s,相變后冷速為1. 5 2. 50C /s。是為了在相變前快速冷卻,以減少先共析網(wǎng)狀滲碳體,降低相變溫度以細化珠光體片層間距;在相變過程中減小溫度波動,有利于提高盤條的均勻性;相變后期緩慢冷卻,可以促進富集合金元素的中心偏析轉變?yōu)橹楣怏w組織,防止形成芯部馬氏體,減少殘余應力,縮短時效期。為實現(xiàn)上述目的,使用標準型模式,保溫罩全部開啟;滾道傳輸速率控制在0. 7 1. 3米/秒,前快后慢;1 4號風機風量為滿負荷的 100%,風擋全開,5 10號風機風量為滿負荷的0 70%,其余風機風量為0,風擋全關。本發(fā)明的超高強度鋼絞線用低合金高碳鋼盤條,直徑為11 15mm,抗拉強度Rm為 1330 1410MPa,平均為1380MPa,斷面收縮率Z彡32 %,斷后伸長率A彡9 %。索氏體含量 ^ 90%,不應有網(wǎng)狀滲碳體及其它異常組織;盤條夾雜物控制按照國標GB/T 10561要求 A類彡2.0級,B類彡1.5級,C類彡1.5級,D類彡1. 5級。本發(fā)明的低合金高碳鋼盤條可用于2100MPa級超高強度預應力鋼絞線、1960MPa級鍍鋅鋼絞線、以及1860MPa級鍍鋅鋼絲的生產(chǎn)。而且生產(chǎn)工藝簡單,成本較低,具有廣闊的市場前景。
具體實施例方式下面用實施例對本發(fā)明作進一步闡述,但這些實施例絕非對本發(fā)明有任何限制。 本領域技術人員在本說明書的啟示下對本發(fā)明實施中所作的任何變動都將落在權利要求書的范圍內(nèi)。在所有實施例中,V和Ti均為必要元素,它們的復合作用保證了最終高碳鋼盤條的組織和性能。實施例1根據(jù)上述工藝進行了生產(chǎn),實際檢驗的盤條成品化學成分及其重量比為C :0. 87% ;Si 0. 91% ;Mn 0. 68 % ;P 0. 007% ;S 0. 003 % ;V 0. 075 % ;Ti 0. 038 % ;Cr 0. 19%;Cu :0. 12%;Ni :0. 05%;0 :15ppm ;N :60ppm ;Al :0. 018 ;Ca :8ppm。生產(chǎn)過程采用 “電爐冶煉+小方坯連鑄連軋”路線。冶煉過程使用100噸超高功率電爐,總裝料約110噸, 原料使用鐵水45噸,其余為經(jīng)過挑選分類的廢鋼;冶煉過程中采用泡沫渣操作,為降低P含量,將石灰分4批加入,并采用流渣冶煉;終點碳含量為0. 18%。出鋼進行到1/4時開始加入硅鐵和硅錳合金脫氧,并加入碳粉和造渣料,出鋼過程中氬氣攪拌控制在0. 5 0. IMPa, 根據(jù)出鋼量逐漸減小。精煉過程中終渣的二元堿度控制在3. 5左右,白渣時間超過15分鐘; 合金及其加入順序為錳鐵一硅鐵一鉻鐵一鈦鐵一釩鐵,精煉終渣(FeO+MnO) ( 1. 0wt%。精煉結束后喂硅鈣合金線,軟攪拌時間為10分鐘,底吹氬氣壓力0. 15MPa。連鑄小方坯橫截面尺寸為140cmX140cm,長16m ;連鑄中間包過熱度控制在15 25°C ;拉坯速率穩(wěn)定在2. 65 米/分鐘。高線軋制時,加熱爐溫度控制在1100 1150°C,開軋溫度控制在1030 1070°C, 精軋入口溫度約990°C,成品規(guī)格為13mm,軋制速度為41m/s ;吐絲溫度為880°C。斯太爾摩控冷采用快冷一保溫一緩冷工藝,使用標準型模式,保溫罩全部開啟;各段輥道速率按順序分別為 0. 88,0. 968,1. 114,1. 225,0. 98,0. 784,0. 784,0. 784,0. 784,0. 706,0. 741,0. 778m/ s, 16臺風機風量按順序分別為滿負荷(19. 6萬m3/h)的100%、100%、100%、100%、70%、 50%、50%、50%、50%、30%、0、0、0、0、0、0 ;1 10號風擋全開,11 16號風擋全關。經(jīng)測定,珠光體相變前冷卻速率控制在11. 7°C /s,相變后冷速為2. 3°C /s。最終盤條直徑為13mm,抗拉強度Rm平均為1376MPa,斷面收縮率平均為36%,斷后伸長率A >9%。定量金相檢驗結果表明索氏體含量為95%,未觀察到網(wǎng)狀滲碳體,中心偏析處最大馬氏體尺寸小于20微米;盤條夾雜物等級為A類1. 0級,B類1. 0級,C類0級, D類0.5級。掃描電鏡分析結果表明索氏體片層間距平均為112納米,小于SWRH82B盤條。 某下游客戶用其生產(chǎn)15. 2mm預應力鋼絞線,成品強度超過2100MPa,伸長率超過4%,1000 小時應力損失小于2%,其余指標也完全滿足相關標準要求。實施例2根據(jù)上述工藝進行了生產(chǎn),實際檢驗的盤條成品化學成分及其重量比為C :0. 86% ;Si 0. 86 % ;Mn 0. 70 % ;P 0. 006% ;S 0. 001 % ;V 0. 082 % ;Ti 0. 032 % ;
Cr 0. 20% ;Cu 0. 09% ;Ni :0.03% ;0 :16ppm ;N :55ppm ;B :13ppm。生產(chǎn)過程采用“電爐冶煉+小方坯連鑄連軋”路線。冶煉過程使用100噸超高功率電爐,總裝料約110噸,原料使用鐵水48噸,其余為經(jīng)過挑選分類的廢鋼;冶煉過程中采用泡沫渣操作,為降低P含量,將石灰分4批加入,并采用流渣冶煉;終點碳含量為0. 21%。出鋼進行到1/4時開始加入硅鐵和硅錳合金脫氧,并加入碳粉和造渣料,出鋼過程中氬氣攪拌控制在0. 5 0. IMPa,根據(jù)出鋼量逐漸減小。精煉過程中終渣的二元堿度控制在3. 5左右,白渣時間超過18分鐘;合金及其加入順序為錳鐵一硅鐵一鉻鐵一鈦鐵一釩鐵一硼鐵,精煉終渣(FeO+MnO) ^ 1.0wt%o 精煉結束后喂硅鈣合金線,軟攪拌時間為15分鐘,底吹氬氣壓力0. 15MPa。連鑄小方坯橫截面尺寸為HOcmXHOcm,長16m ;連鑄中間包過熱度控制在15 25°C ;拉坯速率穩(wěn)定在 2. 63米/分鐘。高線軋制時,加熱爐溫度控制在1100 1150°C,開軋溫度控制在1030 1070°C, 精軋入口溫度約990°C,成品規(guī)格為13mm,軋制速度為41m/s ;吐絲溫度為880°C。斯太爾摩控冷采用快冷一保溫一緩冷工藝,使用標準型模式,保溫罩全部開啟;各段輥道速率按順序分別為 0. 88,0. 968,1. 114,1. 225,0. 98,0. 784,0. 784,0. 784,0. 784,0. 706,0. 741,0. 778m/s,16臺風機風量按順序分別為滿負荷(19. 6萬m3/h)的100%、100%、100%、100%、70%、 50%、50%、50%、50%、30%、0、0、0、0、0、0 ;1 10號風擋全開,11 16號風擋全關。經(jīng)測
定,珠光體相變前冷卻速率控制在11. 7°C /s,相變后冷速為2. 3°C /s。盤條直徑為13mm,抗拉強度Rm平均為1370MPa,斷面收縮率平均為37%,斷后伸長率A > 9 %。定量金相檢驗結果表明索氏體含量為96 %,未觀察到網(wǎng)狀滲碳體,中心偏析處最大馬氏體尺寸小于20微米;盤條夾雜物等級為A類1. 0級,B類0. 5級,C類0級,D 類0.5級。掃描電鏡分析結果表明索氏體片層間距平均為120納米。某下游客戶用其生產(chǎn) 7mm鍍鋅鋼絲,成品強度超過1860MPa,伸長率超過4. 5%, 1000小時應力損失小于2%,彎曲次數(shù)超過6次,其余指標也完全滿足相關標準要求。實施例3根據(jù)上述工藝進行了生產(chǎn),實際檢驗的盤條成品化學成分及其重量比為C :0. 88% ;Si 0. 98 % ; Mn 0. 75 % ;P 0. 010% ;S 0. 005 % ;V 0. 068 % ;Ti 0. 027 % ;
Cr 0. 22% ;Cu 0. 09% ;Ni :0. 04% ;0 :15ppm ;N :62ppm ;Ca :9ppm。生產(chǎn)過程采用“電爐冶煉+小方坯連鑄連軋”路線。冶煉過程使用100噸超高功率電爐,總裝料約110噸,原料使用鐵水52噸,其余為經(jīng)過挑選分類的廢鋼;冶煉過程中采用泡沫渣操作,為降低P含量,將石灰分4批加入,并采用流渣冶煉;終點碳含量為0. 15%。出鋼進行到1/4時開始加入硅鐵和硅錳合金脫氧,并加入碳粉和造渣料,出鋼過程中氬氣攪拌控制在0. 5 0. IMPa,根據(jù)出鋼量逐漸減小。精煉過程中終渣的二元堿度控制在3. 5左右,白渣時間超過18分鐘;合金及其加入順序為錳鐵一硅鐵一鉻鐵一鈦鐵一釩鐵,精煉終渣(FeO+MnO) ( 1. 0wt%。精煉結束后喂硅鈣合金線,軟攪拌時間為12分鐘,底吹氬氣壓力0. 15MPa。連鑄小方坯橫截面尺寸為140cmX 140cm,長16m ;連鑄中間包過熱度控制在15 25°C;拉坯速率穩(wěn)定在2. 65米 /分鐘。高線軋制時,加熱爐溫度控制在1100 1150°C,開軋溫度控制在1030 1070°C, 精軋入口溫度約990°C,成品規(guī)格為13mm,軋制速度為41m/s ;吐絲溫度為880°C。斯太爾摩控冷采用快冷一保溫一緩冷工藝,使用標準型模式,保溫罩全部開啟;各段輥道速率按順序分別為 0. 88,0. 968,1. 114,1. 225,0. 98,0. 784,0. 784,0. 784,0. 784,0. 706,0. 741,0. 778m/ s, 16臺風機風量按順序分別為滿負荷(19. 6萬m3/h)的100%、100%、100%、100%、70%、 50%、50%、50%、50%、30%、0、0、0、0、0、0 ;1 10號風擋全開,11 16號風擋全關。經(jīng)測定,珠光體相變前冷卻速率控制在11. 7°C /s,相變后冷速為2. 3°C /s。盤條直徑為13mm,抗拉強度Rm平均為1385MPa,斷面收縮率平均為35%,斷后伸長率A彡9%。定量金相檢驗結果表明索氏體含量為96%,中心偏析處網(wǎng)狀滲碳體小于2級, 中心偏析處最大馬氏體尺寸小于15微米;盤條夾雜物等級為A類1. 5級,B類0. 5級,C類 0. 5級,D類0. 5級。某下游客戶用其生產(chǎn)15. 2mm鍍鋅鋼絞線,成品強度超過1960MPa,伸長率超過4. 5%,1000小時應力損失小于2 %,拉伸斷口單絲最小面縮率大于25%,其余指標也完全滿足相關標準要求。實施例4根據(jù)上述工藝進行了生產(chǎn),實際檢驗的盤條成品化學成分及其重量比為:C :0. 86% ;Si 0. 90% ;Mn 0. 71% ;P 0. 012% ;S 0. 06% ;V 0. 072% ;Ti 0. 033% ;Cr 0. 23%;Cu :0. ll%;Ni :0. 04%;0 :13ppm ;N :58ppm ;Al :0. 015 ;B :12ppm。生產(chǎn)過程采用“電爐冶煉+小方坯連鑄連軋”路線。冶煉過程使用100噸超高功率電爐,總裝料約110噸,原料使用鐵水47噸,其余為經(jīng)過挑選分類的廢鋼;冶煉過程中采用泡沫渣操作,為降低P含量,將石灰分4批加入,并采用流渣冶煉;終點碳含量為0. 19%。出鋼進行到1/4時開始加入硅鐵和硅錳合金脫氧,并加入碳粉和造渣料,出鋼過程中氬氣攪拌控制在0. 5 0. IMPa,根據(jù)出鋼量逐漸減小。精煉過程中終渣的二元堿度控制在3. 5左右,白渣時間超過18分鐘;合金及其加入順序為錳鐵一硅鐵一鉻鐵一鈦鐵一釩鐵一硼鐵,精煉終渣(FeO+MnO) ^ 1.0wt%o 精煉結束后喂硅鈣合金線,軟攪拌時間為13分鐘,底吹氬氣壓力0. 15MPa。連鑄小方坯橫截面尺寸為HOcmXHOcm,長16m ;連鑄中間包過熱度控制在15 25°C ;拉坯速率穩(wěn)定在 2. 63米/分鐘。高線軋制時,加熱爐溫度控制在1100 1150°C,開軋溫度控制在1030 1070°C, 精軋入口溫度約990°C,成品規(guī)格為11mm,軋制速度為58m/s ;吐絲溫度為880°C。斯太爾摩控冷采用快冷一保溫一緩冷工藝,使用標準型模式,保溫罩全部開啟;各段輥道速率按順序分別為 0. 88,0. 968,1. 114,1. 225,0. 98,0. 784,0. 784,0. 784,0. 784,0. 706,0. 741,0. 778m/ s, 16臺風機風量按順序分別為滿負荷(19. 6萬m3/h)的100 %、100%、100%、60%、50%、 50%、50%、30%、30%、0、0、0、0、0、0、0 ;1 9號風擋全開,10 16號風擋全關。經(jīng)測定, 珠光體相變前冷卻速率控制在12. 2V /s,相變后冷速為2. 40C /s。盤條直徑為11mm,抗拉強度Rm平均為1387MPa,斷面收縮率平均為37%,斷后伸長率A > 9%。定量金相檢驗結果表明盤條芯部索氏體含量為95%,中心偏析處網(wǎng)狀滲碳體小于1. 5級,中心偏析處最大馬氏體尺寸小于20微米;盤條夾雜物等級為A類1. 5級, B類0.5級,C類0.5級,D類0.5級。某下游客戶用其生產(chǎn)12. 7mm預應力鋼絞線,強度超過2100MPa,伸長率超過4%,1000小時應力損失小于2%,其余指標也完全滿足相關標準要求。
權利要求
1.一種超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條,其特征在于,該盤條包含的組分及其重量百分比含量分別為基本成分c :0. 84 0. 90%, Si 0. 70 1. 20%, Mn :0. 60 0. 80%, P 彡 0. 020%, S ^ 0. 020 %, V 0. 05 0. 09 %,Ti :0. 01 0. 05 %,Cr :0. 15 0. 35 %,Cu :0. 04 0. 20%, Ni 0. 01 0. 05%,0 < 20ppm, N :40 70ppm ;可選擇成分A1 :0. 01 0. 05%,Ca :3 20ppm,B 5 20ppm以及Mg < 5ppm中的任意一種或兩種以上的組合;以及余量的鐵和雜質。
2.根據(jù)權利要求1所述的超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條,其特征在于所述盤條的直徑為11 15mm,抗拉強度Rm為1330 1410MPa,平均為1380MPa,斷面收縮率 Z彡32%,斷后伸長率A彡9%。
3.如權利要求1所述超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條的制備方法,包括依次進行的電路冶煉、精煉、連鑄、軋制和冷卻工序,其特征在于1)在電爐冶煉工序中,鐵水比控制在40 50%,出鋼量至1/4時開始加入合金料;2)在精煉工序中,精煉合金及其加入順序為錳鐵一硅鐵一鉻鐵一鈦鐵一釩鐵一硼鐵, 精煉終渣二元堿度控制在3. 5 ;3)在連鑄工序中,連鑄坯尺寸為140cmX140cmX16m,連鑄中間包過熱度控制在15 30 0C,拉坯速率為2. 6 2. 7米/分鐘;4)在軋制工序中,高線軋制時,吐絲溫度為880士10°C ;5)在冷卻工序中,斯太爾摩控冷采用快冷一保溫一緩冷工藝,珠光體相變前冷卻速率控制在11 14°C /s,相變后冷速為1. 5 2. 50C /s。
4.根據(jù)權利要求1所述超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條在制備2100MI^級超高強度預應力鋼絞線、1960MPa級鍍鋅鋼絞線以及1860MPa級鍍鋅鋼絲中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條及其制備方法。該盤條系采用釩鈦復合微合金化工藝制成,其包含C、Si、Mn、P、S、V、Ti、Cr、Cu、Ni、O、N等基本成分,以及Al、Ca、B、Mg等可選擇成分,同時還包含余量的鐵和雜質;其制備方法包括依次進行的電路冶煉、精煉、連鑄、軋制和冷卻工序。本發(fā)明盤條的直徑為11~15mm,抗拉強度Rm為1330~1410MPa,平均為1380MPa,斷面收縮率Z≥32%。采用本發(fā)明低合金高碳鋼盤條生產(chǎn)15.2mm預應力鋼絞線的抗拉強度在2140MPa以上,15.2mm鍍鋅鋼絞線的抗拉強度在1960MPa以上,7mm鍍鋅鋼絲的抗拉強度在1860MPa以上。
文檔編號C21D8/06GK102352469SQ201110342720
公開日2012年2月15日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權日2011年11月3日
發(fā)明者李平, 王雷, 麻晗 申請人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司