一种高碳钢珠光体片层间距控制方法与流程

本发明属于高碳钢
技术领域：
，特别是提供了一种高碳钢珠光体片层间距控制方法，采用cr元素的微合金化在高碳钢中控制珠光体片层间距的控制。
背景技术：
：高碳硬线盘条，如70、80号硬线，72a、82a钢帘线用钢、72b、77b、82b预应力钢丝钢绞线用钢，下游加工企业在不经过任何热处理的条件下，直接进行冷拉拔，拉拔变形量高达80-90％。为了降低拉拔过程中的断丝率，对原始盘条的气体、纯净度、夹杂、表面质量、残余元素、p、s含量、金相组织、力学性能、金相组织等实物质量有很高的要求。其中金相组织要求为索氏体，不得出现低温马氏体组织及影响用户使用的心部网状组织。高碳钢奥氏体相变后的组织更转变温度有直接的关系，片状珠光体是指在a1～650℃温度范围内形成的，在光学显微镜下能明显分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态的珠光体，其片间距大约为150～450nm。在650～600℃温度范围内形成的珠光体，其片间距较小，约为80～150nm，称为索氏体；在600～550℃温度范围内形成的珠光体，其片间距极细，约为30～80nm，称为托氏体(或屈氏体)。对于80#、77b、82b等硬线钢，用户在不经过热处理便直接拉拔，拉拔产生的变形量在80％以上，为了满足用户的加工工艺，要求盘条热轧材的金相组织为索氏体，且比率应控制在80％以上。在成分固定后，影响高碳钢金相组织的直接因素是盘条相变过程中的冷却速度。目前国内外绝大部分高速线材厂轧后都采用斯太尔摩进行控制冷却的方式，风冷线上风机每4.5m布置一个，单个风机风量通常为15.4×104m3/h。当生产产线安装完毕后，风机的最大风冷能力便被最终限定了下来。比如在轧制φ12.5mm规格的82b盘条时，最大冷速在7.0m/s，此种冷速条件下，盘条的正常组织为索氏体，其片层间距大致在0.2μm。但在生产规格大于φ12.5mm规格的盘条时，控冷能力明显不足，其组织多为珠光体，不能满足索氏体率达到80％以上的要求。本发明通过cr微合金化与控制相变相结合技术，成功的解决了在风机风冷能力不足的前提下，如何让高碳钢在相变时发生索氏体转变而非珠光体转变。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种高碳钢珠光体片层间距控制方法，通过cr微合金化与控制相变相结合技术，成功的解决了在风机风冷能力不足的前提下，如何让高碳钢在相变时发生索氏体转变而非珠光体转变。本发明的工艺包括：工业铁水、废钢→100吨转炉冶炼→lf炉精炼→连铸160方坯→铸坯加热→粗轧→中轧→穿水(一次控冷)→精轧(控轧)→穿水(二次控冷)→吐丝→风冷(三次控冷)→集卷→pf线运输→打捆→包装运输，工艺中控制的技术参数如下：(1)通过cr微合金化与控制相变相结合技术，让高碳钢在相变时发生索氏体转变而非珠光体转变，钢中的cr含量范围：0.21-0.26％，目标：0.23％。(2)粗轧温度：950-1050℃，出预穿水温度860-920℃；吐丝温度830-890℃，吐丝后斯太尔控冷线辊道速度及风机开启按表1-2进行控制：表1轧制φ14.0规格的矿用ky82b钢绞线辊道速度控制规格1234567-89-1011-1314-15其余φ14.0300102035455545403530表2轧制φ14.0规格的矿用ky82b钢绞线风机开启方式本发明通过利用cr是cr是中强碳化物形成元素，能推迟碳化物的形核和长大，还能增加固溶体原子间的结合力减少铁的自扩散系数，从而推迟了珠光体转变中γ→α转变。通过热模拟试验显示，在正常普通影响钢80#的基础上，加入cr，经过这种成分变化后，在冷速1-16℃/s范围内，相变变化趋势是：在相同的冷速下，相变开始点和结束点向低温移动，冷却速度越大，向低温移动的差值越大。冷速4℃/s以后，就有了中低温转变组织，而没有添加cr元素的80#钢在16℃/s时仍然是珠光体组织。具体冷却曲线如图1所示。利用cr元素的此种特性，可以根据现场控冷线风机冷却能力的不同，添加不同的cr含量，相变后都可以达到设计者自己的要求。附图说明图1为含0.37％cr与不含cr对c曲线的影响图。图2为原工艺盘条边部组织图。图3为原工艺盘条芯部组织图。图4为工艺改进后盘条边部组织图。图5为工艺改进后盘条边部组织图。具体实施方式本发明可在任何高速线材车间内实施：下面是首钢水钢有限公司采用本发明生产ky82b的实例，其工艺路线为：工业铁水、废钢→90吨转炉冶炼→lf炉精炼→连铸160方坯→铸坯加热→粗轧→中轧→穿水(一次控冷)→精轧(控轧)→穿水(二次控冷)→吐丝→风冷(三次控冷)→集卷→pf线运输→打捆→包装运输实施例：表3、盘条组织控制的成分范围项目c,％si,％mn,％p,％s,％cr,％范围0.78-0.820.17-0.350.6-0.9≤0.025≤0.0250.21-0.26目标0.790.210.810.0170.0080.23此种成分体系为生产φ12.5mm规格普通82b的成分，生产的组织索氏体率在85％以上，且索氏体片层间距在0.2μm。目前此种方式在国内各大高线厂都能生产。本次试验时，直接用改成分体系轧制φ14mm规格普通ky82b。规格增加以后，控冷线上风机的风量还是按照最大的风冷能力开启，同时由于规格增加，现场生产时明显风冷能力不足，将风机多开启了2台风机。采用该工艺生产的ky82b盘条索氏体率在60-65％，组织情况见图2、图3。从图2、图3可以看出，采用生产φ12.5mm规格82b的成分，直接轧制φ14mm规格的盘条，在风机能力开启最大时，盘条的索氏体率在60-65％，盘条芯部组织为粗大的珠光体组织，片层间距为0.36μm。后期结合产线风冷的情况，在生产φ12.5mm规格82b的成分的基础上，多添加了0.04％的cr，其实际冶炼成分如下表所示。表4ky82b盘条成分控制范围项目c,％si,％mn,％p,％s,％cr,％范围0.78-0.820.17-0.350.6-0.9≤0.025≤0.0250.24-0.29内控0.810.220.820.0150.0070.27—开轧温度控制在1050～1100℃,以利于缩孔的焊合。—采用相变后保温导致v的析出强化技术，提高盘条下线后的抗拉强度。—钢坯出炉后进行高压水除磷，除磷完后进行轧制，其轧制工艺按如下进行：—粗轧温度：950-1050℃；出预穿水温度860-920℃；吐丝温度控制在830-890℃；吐丝后斯太尔控冷线辊道速度及风机开启按表1-2控制参数进行控制：表1轧制φ14.0mm规格的矿用钢绞线辊道速度控制规格，mm1234567-89-1011-1314-15其余φ14.0300102035455545403530表2轧制φ14.0mm规格的矿用钢绞线风机开启方式风冷线上风机的开启方式跟以前一样。通过此种cr微合金化以后，盘条的金相组织如图4、图5所示。盘条整体索氏体率80％以上，盘条边部金相组织如图4、心部金相组织如图5。从图4、图5可以看出，通过在生产生产φ12.5mm规格82b的成分的基础上多添加了0.04％的cr，在轧制生产φ14mm规格ky82b盘条时，芯部完成了索氏体转变，片层间距控制在0.22μm。通过此种cr微合金与不同生产产线风冷能力的有效结合，在首钢水钢产线成功开发出了矿用大规格钢绞线用φ14mm规格的ky82b盘条，月产量达到1000吨。当前第1页12