專利名稱：：高碳鋼盤條及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明具體涉及一種高碳鋼盤條及其制備方法，該高碳鋼盤條的抗拉強(qiáng)度在1200MPa以上，面收縮率在35%以上。
背景技術(shù)：
：高碳鋼盤條等線材在用于生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鍍鋅鋼絲、鋼芯鋁絞線、鋼絲繩、彈簧鋼絲和琴鋼絲等產(chǎn)品時(shí)，一般需要經(jīng)過多道次拉拔，其減面率高達(dá)64~96%。為使成品鋼絲具有較好機(jī)械性能，則對(duì)于原始盤條的強(qiáng)度、面縮率、反復(fù)彎曲及扭轉(zhuǎn)性能等均有很高要求。SWRH82B是高碳鋼線材中產(chǎn)量最大、用途最廣的一種產(chǎn)品，其成份位于Fe—C平衡相圖的共析點(diǎn)附近，基本組織為索氏體，片層間距通常為100~200nm,盤條中心部索氏體化率一般高于75%,并另含馬氏體或網(wǎng)狀滲碳體等常見有害組織，而心部馬氏體和網(wǎng)狀滲碳體的存在往往會(huì)引發(fā)拉拔過程中的斷絲事故，降低下游客戶的生產(chǎn)率和最終產(chǎn)品的使用性能。為滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于此類高碳鋼線材性能的越來越高的要求，業(yè)界亟待對(duì)普通SWRH82B盤條等材料的性能做進(jìn)一步改善。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一在于提出一種高碳鋼盤條，其抗拉強(qiáng)度高，面縮率大，可克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種高碳鋼盤條，其抗拉強(qiáng)度在1200MPa以上，其特征在于，該高碳鋼盤條包含的組分及其重量百分比為基本成分:C0.77~0.84%、Si0.20~0.50%、Mn0.60~0.75%、Cr0.30~0.40%和V0.001~0.10%;可選4奪成分Ni0.02~0.15%、Cu0.02~0.25%、Al0.001~0.05%、B0.001~0,005°/。、Ti0.01~0.05%、Nb0.01~0.05°/。和Mo0.01~0.10°/。中的一種或二種以上的組合；以及余量的Fe和雜質(zhì)。具體而言，該高碳鋼盤條的面收縮率在35%以上。本發(fā)明的另一目的在于提出一種制備如上所述高碳鋼盤條的工藝，其包括依次進(jìn)行的冶煉工序、鑄造工序、軋制工序和控冷工序，其特征在于，所述軋制工序的開軋溫度控制在1000~IIO(TC之間，吐絲溫度為870~93(TC;所述控冷工序采用斯太爾摩控制冷卻，在相變之前及相變前期采用快速冷卻，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為100%,在相變后期采用緩慢冷卻方式，風(fēng)機(jī)風(fēng)量在50%以下。進(jìn)一步地講，所述冶煉工序包括依次進(jìn)行的電爐或轉(zhuǎn)爐熔煉工序和鋼包精煉工序。所述鑄造工藝采用方坯連鑄工藝。以下對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容做詳細(xì)說明對(duì)于鋼制品而言，C是最基本的強(qiáng)化元素，過量的C會(huì)促進(jìn)先共析滲碳體的析出，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成網(wǎng)狀滲碳體，降低盤條的塑性，而C含量不足時(shí)會(huì)形成先共析鐵素體，同樣會(huì)降低盤條的性能。如在SWRH82B等材料中，C含量接近平衡相圖中的共析點(diǎn)，其可能含有部分的心部馬氏體或網(wǎng)狀滲碳體，從而影響盤條的性能。而只有在控制盤條中C含量在合適范圍時(shí)，才可使盤條中的組織在工廠生產(chǎn)的冷卻條件下基本形成較之馬氏體等組織具有更好的加工性能和更大的加工硬化率的全珠光體組織，該組織非常適合拉絲加工。同時(shí)，Si亦是一種鐵素體強(qiáng)化元素，其可通過固溶強(qiáng)化提高鐵素體的強(qiáng)度，且Si還是一種重要的脫氧劑，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(huì)引起脫碳，降低表面質(zhì)量。又及，Mn作為一種重要的脫氧劑，可減少S在鋼中的危害，有助于提高盤條的強(qiáng)度。但過多的Mn會(huì)促進(jìn)中心偏析和心部馬氏體的形成，提高拉絲加工過程中發(fā)生斷絲的幾率。另外，Cr是細(xì)化珠光體組織的有效元素，能夠顯著提高線材的強(qiáng)度和硬度，但另一方面會(huì)促進(jìn)中心偏析和心部馬氏體的形成。此外，V可在鋼材中形成細(xì)小的C、N化物，而且在奧氏體溫度區(qū)間具有較大的固溶度，能有效阻止奧氏體晶粒長大，細(xì)化產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品性能，而且能夠有效阻止網(wǎng)狀滲碳體的析出，但過多的V會(huì)使V(C,N)顆粒粗化，降低產(chǎn)品的塑性，而且V的價(jià)格較高，不利于成本控制?？紤]到上述原因，本案發(fā)明人經(jīng)長期研究和實(shí)踐，采用將高碳鋼盤條中的C含量控制在0.77~0.84°/。，Si含量控制在0.20~0.50%,Mn含量控制在0.60~0.75%,Cr含量控制在0.30~0.40%,V含量控制在0.001~0.10%,從而有效提高盤條強(qiáng)度及其它機(jī)械性能，防止心部馬氏體的形成，并降低成本，且實(shí)踐結(jié)果確切表明，由上述含量的組分構(gòu)成的高碳鋼盤條，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)到1200MPa以上，面收縮率可達(dá)到35%以上。為制備上述高碳鋼盤條，本發(fā)明采用了包含冶煉、鑄造、軋制和斯太爾摩控冷等工序的工藝。在冶煉工序中，主要選用優(yōu)質(zhì)廢鋼和鐵水為原料進(jìn)行電爐或轉(zhuǎn)爐熔煉，其中鐵水比率可根據(jù)生產(chǎn)情況和市場行情調(diào)整，以降低生產(chǎn)成本,熔煉完成后，采用鋼包精煉爐法進(jìn)行精煉，并在精煉后期脫氧完成后添加V、Cr等合金元素，最后添加Ti,以提高合金收得率，其后采取方坯連鑄工藝，降低拉坯速率，并在結(jié)晶器和連鑄末端的合適位置使用電磁攪拌，以進(jìn)一步減少中心偏析。在軋制工序中，為確保03(:2的充分溶解，可將加熱溫度和開軋溫度適當(dāng)提高20。C左右，即將開軋溫度控制在1000~IIO(TC之間，吐絲溫度控制在870~930°C。同時(shí)，對(duì)于斯太爾摩控冷工藝，相變前采用快速冷卻，以減少網(wǎng)狀滲碳體的生成，并形成細(xì)小的組織結(jié)構(gòu)，相變后期采用較慢的冷卻速率，以抑制馬氏體的生成，并減少殘余應(yīng)力。該制備工藝是對(duì)常規(guī)的SWRH82B等材料的制備工藝進(jìn)行調(diào)整而得，幾乎不會(huì)增加生產(chǎn)成本，且所需操作人員、工時(shí)、設(shè)備等亦大致相同，但生產(chǎn)所得高碳鋼盤條的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有SWRH82B等材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于該高碳鋼盤條機(jī)械性能優(yōu)良，抗拉強(qiáng)度在1200MPa以上，面收縮率在35%以上，合金元素較少，可廣泛應(yīng)用于各種鋼絲生產(chǎn)工藝，且該高碳鋼盤條的制備工藝僅是對(duì)現(xiàn)有高碳鋼盤條的生產(chǎn)工藝進(jìn)行小幅度調(diào)整而得，幾乎不會(huì)增加任何生產(chǎn)成本。圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式中斯太爾摩在線測量的冷卻曲線圖；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式中高碳鋼盤條橫截面的金相組織照片；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式中高碳鋼盤條橫截面的掃面電鏡照片。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。江蘇省沙鋼集團(tuán)采用如下工藝進(jìn)行高碳鋼盤條的生產(chǎn)，該工藝包括依次進(jìn)行的冶煉工序、鑄造工序、軋制工序和控冷工序。其中，在冶煉工序中，主要選用優(yōu)質(zhì)廢鋼和鐵水為原料進(jìn)行電爐或轉(zhuǎn)爐熔煉，其中鐵水比率可根據(jù)生產(chǎn)情況和市場行情調(diào)整，以降低生產(chǎn)成本，熔煉完成后，釆用鋼包精煉爐法進(jìn)行精煉，并在精煉后期脫氧完成后添加V、Cr等合金元素，最后添加Ti，以提高合金收得率，精煉過程中溫度控制在1490~155(TC，精煉渣二元堿度控制在2.5~3.0，白渣時(shí)間控制在15分鐘以上，精煉出鋼溫度為1530士10。C。精煉后采取方坯連鑄工藝，降低拉坯速率，并在結(jié)晶器和連鑄末端的合適位置使用電磁攪拌等，以進(jìn)一步減少中心偏析，連鑄過程澆注溫度為1490。C，過熱度為30°C，目標(biāo)拉速為2.7m/s,結(jié)晶器液面波動(dòng)控制在士3mm之間，結(jié)晶器電磁攪拌電流為350A,頻率為4Hz,末端電;茲攪拌為400A,頻率為18Hz。在軋制工序中，為確保CrA的充分溶解，可將加熱溫度和開軋溫度適當(dāng)提高2(TC左右，即將開軋溫度控制在1000-1100。C之間，吐絲溫度控制在870~930°C。同時(shí)，對(duì)于斯太爾摩控冷工藝，相變前采用快速冷卻，以減少網(wǎng)狀滲碳體的生成，并形成細(xì)小的組織結(jié)構(gòu)，相變后期釆用較慢的冷卻速率，以抑制馬氏體的生成，并減少殘余應(yīng)力。以13mm盤條為例，斯太爾摩上各^:的輥道速率可分別控制在1.100、1.210、1,331、1.464、1.391、1.252、1.252、1.252、1.252、1.001、0.851和1.000米/秒，亦即，相變前及相變前期盡可能提高輥道速率，以降低堆積密度，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，相變后期降低輥道速率，以實(shí)現(xiàn)緩冷；而對(duì)應(yīng)輥道速率，還設(shè)定了與之配合的風(fēng)機(jī)風(fēng)量，使相變前及相變前期風(fēng)機(jī)開100%,實(shí)現(xiàn)快速冷卻，相變后期風(fēng)機(jī)開在50°/。以下，以實(shí)現(xiàn)緩冷。在此控冷工藝下在線測量的斯太爾摩冷卻曲線如圖1所示。表1列出的是部分根據(jù)上述工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品的化學(xué)成分。如圖2~3所示，金相檢測(500倍)及掃描電鏡測試結(jié)果表明，該等產(chǎn)品基本組織為細(xì)片狀珠光體(即索氏體)，其索氏體化率在93.3%以上(較之普通的SWRH82B高3°/。左右)，片層間距為100~200nm，除此之外產(chǎn)品組織中還含有少量的片層狀珠光體和先共析鐵素體，各類夾雜物都控制在1級(jí)以內(nèi)，同時(shí)，組織中心部馬氏體、網(wǎng)狀碳化物、表面質(zhì)量、晶粒度等其它檢測項(xiàng)目也完全符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和日本JIS標(biāo)準(zhǔn)。該等產(chǎn)品的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，即，產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度在1200MPa以上，面縮率在35°/。以上，無論是強(qiáng)度還是塑性，都普遍高于普通的SWRH82B產(chǎn)品。本發(fā)明的高碳鋼盤條機(jī)械性能優(yōu)良，抗拉強(qiáng)度在1200MPa以上，面收縮率在35%以上，合金元素較少，成本低，可廣泛應(yīng)用于各種鋼絲生產(chǎn)工藝，且該高碳鋼盤條的制備工藝僅是對(duì)現(xiàn)有高碳鋼盤條的生產(chǎn)工藝進(jìn)行小幅度調(diào)整而得，其幾乎不會(huì)增加任何生產(chǎn)成本。6表1部分高碳鋼盤條成品的化學(xué)組分實(shí)施例直徑(咖)CSiMnPSCrNiCuAlTiV1110.820.250.620.0080.0060.340.030.080.00250.00210.00332110.820.270.660.0100.0060.330.030.080.00240.00230.00343110.810.270.640.0120.0090.330.030.090.00250.00230.00334110.810.260.630.0120.0060.340.030.100.00260.00230.0035110.820.250.630.0090.0030.330.030.080.00240.00230.00316110.810.260.630.0110.0070.330.030.080.00270.00240.00347110.820.260.620.0110.0040.330.030.080.00240.00220.00358110.830.260.620.0110.0050.330.030.080.00230.00220.00309110.820.260.630.0140.0040.330.030.080.00300.00220.003210110.810.250.630.0110.0050.320.030.090.00280.00220.003311130.810.250.630.0110.0040.330.040.120.00190.00240.002712130.840.360.770.0120.0060.170.060.120.09640.02200.055013130.800.360.770.0150.0020.170.050.140.01350.02080.063414130.810.230.640.0100.0030.330.090.150.00240.00330.002315130.820.240.640.0110.0070.330.050.120.00220.00290.002116130.820.240.650.0060.0050.330.030.100.00230.00320.00217<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種高碳鋼盤條，其抗拉強(qiáng)度在1200MPa以上，其特征在于，該高碳鋼盤條包含的組分及其重量百分比為基本成分C0.77～0.84％、Si0.20～0.50％、Mn0.60～0.75％、Cr0.30～0.40％和V0.001～0.10％；可選擇成分Ni0.02～0.15％、Cu0.02～0.25％、Al0.001～0.05％、B0.001～0.005％、Ti0.01～0.05％、Nb0.01～0.05％和Mo0.01～0.10％中的一種或二種以上的組合；以及余量的Fe和雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳鋼盤條，其特征在于，該高碳鋼盤條的面收縮率在35°/。以上。3.如權(quán)利要求1所述高碳鋼盤條的制備方法，其包括依次進(jìn)行的冶煉工序、鑄造工序、軋制工序和控冷工序，其特征在于，所述軋制工序的開軋溫度控制在10001100。C之間，吐絲溫度為870~930°C;所述控冷工序采用斯太爾摩控制冷卻，在相變之前及相變前期采用快速冷卻，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為100%，在相變后期采用緩慢冷卻方式，風(fēng)機(jī)風(fēng)量在50%以下。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的如權(quán)利要求1所述高碳鋼盤條的制備方法，其特征在于，所述冶煉工序包括依次進(jìn)行的電爐或轉(zhuǎn)爐熔煉工序和鋼包精煉工序。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的如權(quán)利要求1所述高碳鋼盤條的制備方法，其特征在于，所述鑄造工藝采用方坯連鑄工藝。全文摘要本發(fā)明涉及一種抗拉強(qiáng)度在1200MPa以上，面收縮率在35％以上的高碳鋼盤條及其制備工藝，該盤條包含C、Si、Mn、Cr和V等基本成分，以及Ni、Cu、Al、B、Ti、Nb和Mo等可選擇成分，同時(shí)還包含余量的Fe和雜質(zhì)，其制備工藝包括依次進(jìn)行的冶煉、鑄造、軋制和控冷工序，軋制工序的開軋溫度控制在1000～1100℃之間，吐絲溫度為870～930℃，控冷工序采用斯太爾摩控制冷卻，在相變之前及相變前期采用快速冷卻，在相變后期采用緩慢冷卻方式。該高碳鋼盤條機(jī)械性能優(yōu)良，合金元素較少，成本低，且其制備工藝僅是對(duì)現(xiàn)有高碳鋼盤條的生產(chǎn)工藝進(jìn)行小幅度調(diào)整而得，幾乎不會(huì)增加任何生產(chǎn)成本。文檔編號(hào)C22C38/24GK101649416SQ20091016980公開日2010年2月17日申請(qǐng)日期2009年9月4日優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日發(fā)明者峰公雄,彭天蘭,李水清,沈云霞,雷王,胡顯軍,晗麻,黃文克,齊振余申請(qǐng)人:江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司