本發(fā)明屬于電梯鋼絲繩用鋼技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼及生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對生產(chǎn)乘客電梯或載貨電梯的曳引用鋼絲繩的需求日益增長。目前國內(nèi)的電梯用鋼絲繩的生產(chǎn)需要滿足gb8903-2005的國家標(biāo)準(zhǔn)，而制繩用鋼絲應(yīng)符合gb/t8919-1996的規(guī)定，在該標(biāo)準(zhǔn)中，對鋼絲繩的內(nèi)層鋼絲的要求為1570或1770n/mm²的抗拉強(qiáng)度。對于用戶更高的要求制造高速電梯和超高速電梯用鋼絲繩，如生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到3000mpa的超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼，則鋼不僅需要非常好的拉拔性能。因?yàn)樵诟邚?qiáng)度鋼絲的制造過程中，最大的問題是由于鋼基體中存在的雜物，在拉拔及其捻制過程中極易發(fā)生脆斷。因此，應(yīng)該充分提高鋼的純凈度,嚴(yán)格控制鋼中夾雜物含量，同時對夾雜物形態(tài)及尺寸也進(jìn)行要求，以確保高強(qiáng)度下的低斷絲頻率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明目的是提供一種采用鐵水脫硫、擋渣出鋼、lf爐精煉、高堿度深脫硫等一系列冶煉技術(shù)，滿足對超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼對鋼的夾雜物大小的要求的方法。

本發(fā)明提供一種超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼，該鋼的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：c：0.64～0.69％、si：0.10～0.30％、mn：0.30～0.60％、p≤0.020％、s≤0.010％，其余為fe和不可避免的雜質(zhì)，夾雜物尺寸控制在8μm以下。

優(yōu)選的，該鋼的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：c：0.65％、mn：0.50％、si：0.15％。

本發(fā)明提供一種超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼的生產(chǎn)方法，具體步驟如下：

1)鐵水脫硫：入廠鐵水中各元素質(zhì)量百分比為：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入爐鐵水硫的質(zhì)量百分比s≤0.001％；

2)轉(zhuǎn)爐冶煉：終點(diǎn)碳控制目標(biāo)≥0.10％，擋渣出鋼，渣層厚度≤50mm，終渣堿度3.0～4.0，出鋼溫度控制在1620～1660℃，出鋼時間≥3min；

3)脫氧及合金化：出鋼水1/3時開始加入合金，加入合金順序：al丸、si、mn、c粉，出鋼2/3前加完，大包造新渣，加入活性石灰、螢石；

4)吹氬：底吹3～5min，氬氣壓力為0.5～0.6mpa，氬氣流量為7.0～10.0nm³/min，到站吹氬1min后，測溫、取樣，加鋁進(jìn)行終脫氧，再吹氬3min后轉(zhuǎn)至lf爐；

5)lh爐處理：全程吹氬，對鋼水測溫、化完渣時取樣進(jìn)行全分析，夾雜物尺寸控制在8μm以下，根據(jù)渣況適當(dāng)加入石灰、瑩石等調(diào)整熔渣，渣堿度目標(biāo)值控制在1.5～3.5，處理時間＞20min，軟吹3min后轉(zhuǎn)至連鑄；

6)連鑄：中包溫度控制目標(biāo)為：鋼液液相線溫度+25±5℃；

7)方坯加熱：斷面溫差≤30℃，爐壓保持微正壓，爐內(nèi)氣氛保持弱還原性氣氛；

8)高線軋制：除鱗，粗軋開軋溫度為1050±30℃，精軋機(jī)入口溫度為910±15℃，減定徑機(jī)入口溫度為910±10℃；

9)斯太爾摩控冷：吐絲溫度為：880±10℃，斯太爾摩控冷線輥道速度設(shè)定方案為：ф5.5～8.5mm規(guī)格的鋼，入口速度為0.40～0.70m/s，最大速度為0.70～0.90m/s；ф9～12mm規(guī)格的鋼，入口速度為0.60～0.80m/s，最大速度為0.80～0.95m/s；風(fēng)機(jī)及保溫蓋處理方案：ф5.5～8.5mm規(guī)格的鋼，1號、2號風(fēng)機(jī)開60％，7號～倒數(shù)第二號開60％，其余全開，保溫蓋全開；ф7.0～8.5mm規(guī)格的鋼，1號、2號風(fēng)機(jī)開70％，7號～倒數(shù)第二號開70％，其余全開，保溫蓋全開；ф9.0～12mm規(guī)格的鋼，1號、2號風(fēng)機(jī)開80％，7號～倒數(shù)第二號開80％，其余全開，保溫蓋全開；盤條的平均冷速在8～10℃/s，600℃后集卷冷卻到室溫。

具體的，步驟6)連鑄時，采用長水口和浸入式水口保護(hù)澆注，浸入深度100～150mm，結(jié)晶器保護(hù)渣采用中碳鋼保護(hù)渣。

具體的，步驟6)連鑄時，拉速為1.1～1.4m/min，鑄坯斷面尺寸為200*200。

具體的，步驟7)方坯加熱時，加熱段溫度：1050～1150℃，均熱段溫度：1150±50℃，在爐時間：150±30min。

具體的，步驟8)除鱗時，采用高壓水除鱗，每個水龍頭均打開，水壓正常。

一種利用上述超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼制備電梯鋼絲繩的方法，包括以下步驟：將盤條經(jīng)過機(jī)械除鱗、拉拔、退火、再拉拔、再退火后拉拔得到鋼絲，最后捻股形成電梯鋼絲繩半成品。

具體的，將盤條經(jīng)過多次拉拔得到的鋼絲直徑小于0.2mm。

本發(fā)明成分范圍設(shè)定的理由，尤其是c的含量的選擇基于冷拔強(qiáng)度增量的公式，σb＝σb+δσb(1)

式中：σb：鋼絲冷拉后抗拉強(qiáng)度，kg/mm²；

σb：鋼絲鉛淬火后抗拉強(qiáng)度，kg/mm²；

δσb：鋼絲冷拉后抗拉強(qiáng)度增加值，kg/mm²，

式中：c：鋼的碳含量，％；

q：拉拔總壓縮率，％；

d：拉拔前直徑，mm；

d：拉拔后直徑，mm；

n：拉拔道次；

qcp：鋼絲部分壓縮率，％；

當(dāng)n為6，d為0.9mm，d為0.17mm時，

q＝(1-(d²/d²))×100％＝96.4％

qcp＝42.5％

σb＝100c+49

σb＝100c+49+177.3c+79.35(kg/mm²)

若要鋼絲冷拉后抗拉強(qiáng)度σb大于3000mpa，則(100c+49+177.3c+79.35)×9.8≥3000，則c≥0.64％，在冷拉狀態(tài)下，鋼的抗拉強(qiáng)度隨著含碳量的增加而不斷提高、塑性隨著碳含量的增加而降低。確保制得的產(chǎn)品滿足超高強(qiáng)的抗拉要求和一定的韌性，因此選擇c的化學(xué)成分質(zhì)量百分比在0.64～0.69的范圍。

p、s等元素含量要求盡可能低。因?yàn)榱自阡撝芯哂腥菀自斐善?、降低鋼的低溫沖擊韌性、提高脆性轉(zhuǎn)變溫度等不利影響。硫易與錳結(jié)合生成mns夾雜，還影響鋼的低溫沖擊韌性。因此，本發(fā)明盡量減少磷、硫元素對鋼性能的不利影響，通過對鐵水進(jìn)行脫硫處理等手段，控制磷、硫含量，從而減輕其不利影響。

對夾雜物大小的控制，由于鋼中非金屬夾雜物尺寸只要大于被加工鋼絲直徑的5％，即可導(dǎo)致鋼絲在冷拔和捻股過程中脆性斷裂，如果要制得直徑小于0.2mm的鋼絲，為防止斷絲問題，夾雜物的大小應(yīng)控制在10μm以下。因此，本發(fā)明將夾雜物尺寸控制在8μm以下。

夾雜物尺寸的控制的方法在于，在精煉過程中采用低堿度渣在合適的溫度范圍內(nèi)能夠吸附鋼中al2o3夾雜形成低熔點(diǎn)的錳鋁榴石或鈣斜長石夾雜物，這些低熔點(diǎn)的夾雜物隨著鋼的變形而變形，隨著變形程度的增加，從而大大降低夾雜物的尺寸。

本發(fā)明制備鋼絲繩的原理在于：當(dāng)電梯鋼絲繩直徑為比較粗時，如常用的3～5mm，用該鋼制作就不能達(dá)到3000mpa以上，即使達(dá)到3000mpa以上，也幾乎不能用，因?yàn)殡娞蒌摻z繩在使用時，是通過卷揚(yáng)機(jī)使用的，如此硬的粗鋼絲，不能承受如此頻繁的卷曲工作；若用直徑為0.15～0.19mm抗拉強(qiáng)度為3000mpa以上鋼絲，通過多股捻股制成的電梯鋼絲繩，則有如下優(yōu)勢：承受的總力相同，橫截面積將大大縮??；或橫截面積相同，承受的總力將大大增加。由于單個鋼絲很細(xì)，承受頻繁彎曲沒有問題，由于鋼絲繩直徑已足夠小，單個鋼絲可看成是由點(diǎn)串成，整個鋼絲繩受扭時，單個鋼絲之間不會產(chǎn)生剪力，使鋼絲更耐用。因此，由于有鋼中的夾雜物尺寸小于8μm、鋼的拉拔性能好的保證，用直徑小于0.2mm鋼絲代替直徑為3～5mm鋼絲，只要用此鋼制作鋼絲生產(chǎn)過程中，退火時鋼絲直徑與成品鋼絲直徑之比大于5.3，就可生產(chǎn)強(qiáng)度大于3000mpa的超高強(qiáng)電梯鋼絲繩。

本發(fā)明的有益效果在于：1)采用鐵水脫硫、擋渣出鋼、lf爐精煉、高堿度深脫硫等一系列純凈鋼的冶煉技術(shù)，控制夾雜物的尺寸，有效防止拉拔過程出現(xiàn)斷絲；2)該鋼制得的鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到3000mpa，且退火鋼絲直徑與成品直徑比≥5.37，最小直徑達(dá)到0.15mm，具有良好的拉拔性能；3)采用機(jī)械除鱗，免除酸洗對環(huán)境的污染，且操作簡單，滿足生產(chǎn)要求。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不限制本發(fā)明。凡是不背離本發(fā)明構(gòu)思的改變或等同替代均包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

該鋼制作超高強(qiáng)電梯鋼絲繩的工藝：

盤條→機(jī)械除磷→拉拔到→退火→中拉到→退火→細(xì)拉到→強(qiáng)度為3000mpa以上→捻股→半成品。

實(shí)施例1：

一種超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼，其化學(xué)成分按重量比為：c：0.64％、si：0.30％、mn：0.60％、p：0.020％、s：0.010％，其余為fe和雜質(zhì)元素。其工藝包括下列步驟：

1)鐵水脫硫：入廠鐵水中各元素質(zhì)量百分比為：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入爐鐵水硫的質(zhì)量百分比s≤0.001％；

2)轉(zhuǎn)爐冶煉：終點(diǎn)碳控制目標(biāo)≥0.10％，擋渣出鋼，渣層厚度≤50mm，終渣堿度3.0～4.0，出鋼溫度控制在1620～1660℃，出鋼時間≥3min；

3)脫氧及合金化：出鋼水1/3時開始加入合金，加入合金順序：al丸、si、mn、c粉，出鋼2/3前加完；

4)吹氬：底吹3～5min，氬氣壓力為0.5～0.6mpa，氬氣流量為7.0～10.0nm³/min，到站吹氬1min后，測溫、取樣，加鋁進(jìn)行終脫氧，再吹氬3min后轉(zhuǎn)至lf爐；

5)lh爐處理：全程吹氬，對鋼水測溫、化完渣時取樣進(jìn)行全分析，根據(jù)渣況適當(dāng)加入石灰、瑩石等調(diào)整熔渣，渣堿度目標(biāo)值控制在1.5～3.5，處理時間＞20min,軟吹3min后轉(zhuǎn)至連鑄；

6)連鑄：中包溫度控制目標(biāo)為：鋼液液相線溫度+25±5℃；

7)方坯加熱：加熱段溫度：1050～1150℃，均熱段溫度：1200℃，斷面溫差≤30℃，爐壓保持微正壓，爐內(nèi)氣氛保持弱還原性氣氛，在爐時間：180min；

8)高線軋制：采用高壓水除鱗，粗軋開軋溫度為1080℃，精軋機(jī)入口溫度為925℃，減定徑機(jī)入口溫度為920℃，盤條直徑為8.5mm；

9)斯太爾摩控冷：吐絲溫度為：890℃，斯太爾摩控冷線輥道速度設(shè)定方案為：入口速度為0.70m/s，最大速度為0.90m/s；風(fēng)機(jī)及保溫蓋處理方案：1號、2號風(fēng)機(jī)開70％，7號～倒數(shù)第二號開70％，其余全開，保溫蓋全開；盤條的平均冷速在10℃/s，600℃后集卷冷卻到室溫。

實(shí)施例2：

一種超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼，其化學(xué)成分按重量比為：c：0.65％、si：0.25％、mn：0.55％、p：0.015％、s：0.008％，其余為fe和雜質(zhì)元素。其工藝包括下列步驟：

1)鐵水脫硫：入廠鐵水中各元素質(zhì)量百分比為：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入爐鐵水硫的質(zhì)量百分比s≤0.001％；

2)轉(zhuǎn)爐冶煉：終點(diǎn)碳控制目標(biāo)≥0.10％，擋渣出鋼，渣層厚度≤50mm，終渣堿度3.0～4.0，出鋼溫度控制在1620～1660℃，出鋼時間≥3min；

3)脫氧及合金化：出鋼水1/3時開始加入合金，加入合金順序：al丸、si、mn、c粉，出鋼2/3前加完；

4)吹氬：底吹3～5min，氬氣壓力為0.5～0.6mpa，氬氣流量為7.0～10.0nm³/min，到站吹氬1min后，測溫、取樣，加鋁進(jìn)行終脫氧，再吹氬3min后轉(zhuǎn)至lf爐；

5)lh爐處理：全程吹氬，對鋼水測溫、化完渣時取樣進(jìn)行全分析，根據(jù)渣況適當(dāng)加入石灰、瑩石等調(diào)整熔渣，渣堿度目標(biāo)值控制在1.5～3.5，處理時間＞20min,軟吹3min后轉(zhuǎn)至連鑄；

6)連鑄：中包溫度控制目標(biāo)為：鋼液液相線溫度+25±5℃；

7)方坯加熱：加熱段溫度：1050～1150℃，均熱段溫度：1170±50℃，斷面溫差≤30℃，爐壓保持微正壓，爐內(nèi)氣氛保持弱還原性氣氛，在爐時間：170min；

8)高線軋制：采用高壓水除鱗，粗軋開軋溫度為1060℃，精軋機(jī)入口溫度為920℃，減定徑機(jī)入口溫度為915℃，盤條直徑為7.5mm；

9)斯太爾摩控冷：吐絲溫度為：885℃，斯太爾摩控冷線輥道速度設(shè)定方案為：入口速度為0.65m/s，最大速度為0.85m/s；風(fēng)機(jī)及保溫蓋處理方案：1號、2號風(fēng)機(jī)開70％，7號～倒數(shù)第二號開70％，其余全開，保溫蓋全開；盤條的平均冷速在9℃/s，600℃后集卷冷卻到室溫。

實(shí)施例3

一種超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼，其化學(xué)成分按重量比為：c：0.67％、si：0.20％、mn：0.50％、p：0.010％、s：0.007％，其余為fe和雜質(zhì)元素。其工藝包括下列步驟：

1)鐵水脫硫：入廠鐵水中各元素質(zhì)量百分比為：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入爐鐵水硫的質(zhì)量百分比s≤0.001％；

2)轉(zhuǎn)爐冶煉：終點(diǎn)碳控制目標(biāo)≥0.10％，擋渣出鋼，渣層厚度≤50mm，終渣堿度3.0～4.0，出鋼溫度控制在1620～1660℃，出鋼時間≥3min；

3)脫氧及合金化：出鋼水1/3時開始加入合金，加入合金順序：al丸、si、mn、c粉，出鋼2/3前加完；

4)吹氬：底吹3～5min，氬氣壓力為0.5～0.6mpa，氬氣流量為7.0～10.0nm³/min，到站吹氬1min后，測溫、取樣，加鋁進(jìn)行終脫氧，再吹氬3min后轉(zhuǎn)至lf爐；

5)lh爐處理：全程吹氬，對鋼水測溫、化完渣時取樣進(jìn)行全分析，根據(jù)渣況適當(dāng)加入石灰、瑩石等調(diào)整熔渣，渣堿度目標(biāo)值控制在1.5～3.5，處理時間＞20min,軟吹3min后轉(zhuǎn)至連鑄；

6)連鑄：中包溫度控制目標(biāo)為：鋼液液相線溫度+25±5℃；

7)方坯加熱：加熱段溫度：1050～1150℃，均熱段溫度：1150℃，斷面溫差≤30℃，爐壓保持微正壓，爐內(nèi)氣氛保持弱還原性氣氛，在爐時間：150min；

8)高線軋制：采用高壓水除鱗，粗軋開軋溫度為1050℃，精軋機(jī)入口溫度為910℃，減定徑機(jī)入口溫度為910℃，盤條直徑為7mm；

9)斯太爾摩控冷：吐絲溫度為：880℃，斯太爾摩控冷線輥道速度設(shè)定方案為：入口速度為0.60m/s，最大速度為0.80m/s；風(fēng)機(jī)及保溫蓋處理方案：1號、2號風(fēng)機(jī)開70％，7號～倒數(shù)第二號開70％，其余全開，保溫蓋全開；盤條的平均冷速在8.5℃/s，600℃后集卷冷卻到室溫。

實(shí)施例4

一種超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼，其化學(xué)成分按重量比為：c：0.68％、si：0.15％、mn：0.40％、p：0.008％、s：0.006％，其余為fe和雜質(zhì)元素。其工藝包括下列步驟：

1)鐵水脫硫：入廠鐵水中各元素質(zhì)量百分比為：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入爐鐵水硫的質(zhì)量百分比s≤0.001％；

2)轉(zhuǎn)爐冶煉：終點(diǎn)碳控制目標(biāo)≥0.10％，擋渣出鋼，渣層厚度≤50mm，終渣堿度3.0～4.0，出鋼溫度控制在1620～1660℃，出鋼時間≥3min；

3)脫氧及合金化：出鋼水1/3時開始加入合金，加入合金順序：al丸、si、mn、c粉，出鋼2/3前加完；

4)吹氬：底吹3～5min，氬氣壓力為0.5～0.6mpa，氬氣流量為7.0～10.0nm³/min，到站吹氬1min后，測溫、取樣，加鋁進(jìn)行終脫氧，再吹氬3min后轉(zhuǎn)至lf爐；

5)lh爐處理：全程吹氬，對鋼水測溫、化完渣時取樣進(jìn)行全分析，根據(jù)渣況適當(dāng)加入石灰、瑩石等調(diào)整熔渣，渣堿度目標(biāo)值控制在1.5～3.5，處理時間＞20min,軟吹3min后轉(zhuǎn)至連鑄；

6)連鑄：中包溫度控制目標(biāo)為：鋼液液相線溫度+25±5℃；

7)方坯加熱：加熱段溫度：1050～1150℃，均熱段溫度：1130℃，斷面溫差≤30℃，爐壓保持微正壓，爐內(nèi)氣氛保持弱還原性氣氛，在爐時間：130min；

8)高線軋制：采用高壓水除鱗，粗軋開軋溫度為1040℃，精軋機(jī)入口溫度為900℃，減定徑機(jī)入口溫度為905℃，盤條直徑為6.5mm；

9)斯太爾摩控冷：吐絲溫度為：875℃，斯太爾摩控冷線輥道速度設(shè)定方案為：入口速度為0.50m/s，最大速度為0.75m/s；風(fēng)機(jī)及保溫蓋處理方案：1號、2號風(fēng)機(jī)開60％，7號～倒數(shù)第二號開60％，其余全開，保溫蓋全開；盤條的平均冷速在8℃/s，600℃后集卷冷卻到室溫。

實(shí)施例5

一種超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼，其化學(xué)成分按重量比為：c：0.69％、si：0.10％、mn：0.30％、p：0.007％、s：0.005％，其余為fe和雜質(zhì)元素。其工藝包括下列步驟：

1)鐵水脫硫：入廠鐵水中各元素質(zhì)量百分比為：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入爐鐵水硫的質(zhì)量百分比s≤0.001％；

2)轉(zhuǎn)爐冶煉：終點(diǎn)碳控制目標(biāo)≥0.10％，擋渣出鋼，渣層厚度≤50mm，終渣堿度3.0～4.0，出鋼溫度控制在1620～1660℃，出鋼時間≥3min；

3)脫氧及合金化：出鋼水1/3時開始加入合金，加入合金順序：al丸、si、mn、c粉，出鋼2/3前加完；

4)吹氬：底吹3～5min，氬氣壓力為0.5～0.6mpa，氬氣流量為7.0～10.0nm³/min，到站吹氬1min后，測溫、取樣，加鋁進(jìn)行終脫氧，再吹氬3min后轉(zhuǎn)至lf爐；

5)lh爐處理：全程吹氬，對鋼水測溫、化完渣時取樣進(jìn)行全分析，根據(jù)渣況適當(dāng)加入石灰、瑩石等調(diào)整熔渣，渣堿度目標(biāo)值控制在1.5～3.5，處理時間＞20min,軟吹3min后轉(zhuǎn)至連鑄；

6)連鑄：中包溫度控制目標(biāo)為：鋼液液相線溫度+25±5℃；

7)方坯加熱：加熱段溫度：1050～1150℃，均熱段溫度：1120℃，斷面溫差≤30℃，爐壓保持微正壓，爐內(nèi)氣氛保持弱還原性氣氛，在爐時間：120min；

8)高線軋制：采用高壓水除鱗，粗軋開軋溫度為1020℃，精軋機(jī)入口溫度為895℃，減定徑機(jī)入口溫度為900℃，盤條直徑為5.5mm；

9)斯太爾摩控冷：吐絲溫度為：870℃，斯太爾摩控冷線輥道速度設(shè)定方案為：入口速度為0.40m/s，最大速度為0.70m/s；風(fēng)機(jī)及保溫蓋處理方案：1號、2號風(fēng)機(jī)開60％，7號～倒數(shù)第二號開60％，其余全開，保溫蓋全開；盤條的平均冷速在8℃/s，600℃后集卷冷卻到室溫。

以實(shí)施例1～5制得的一種超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼性能。見表1。

表1實(shí)施例1～5制得的超高強(qiáng)電梯鋼絲繩用鋼的性能