一种2100MPa级海工钢丝绳用钢及生产方法与流程

本发明属于钢丝绳生产
技术领域：
，涉及一种2100mpa级海工钢丝绳用钢及生产方法。
背景技术：
：钢丝绳，是用多根或多股细钢丝拧成的挠性绳索。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠。由于钢丝绳独特性能，迄今为止国内外还未找到一种更理想的产品来全面或在一个领域内替代钢丝绳。常见的高碳钢丝绳用钢牌号均采用c-si-mn成分体系。如果仅仅依靠c或si、mn强化，虽然也可以实现强度要求，但极易出现网状渗碳体和心部马氏体，严重损害材料的性能，特别是塑韧性急剧降低。另外，钢丝在热镀锌时发生回复，抵消一部分的拉拔强度增量，也会降低扭转次数，这是钢丝加工过程中难以避免的问题。中国专利cn105671443b公开了1960mpa级缆索镀锌钢丝用热轧盘条及生产方法，该方法所得盘条经过拉拔、镀锌、稳定化处理后，钢丝抗拉强度满足≥1960mpa，扭转指标≥14次，可用于生产1960mpa级别桥梁缆索镀锌钢丝，但该方法生产的钢丝达不到2000mpa级及以上钢丝绳的材料要求。中国专利cn103498355b公开了一种耐腐蚀钢丝绳，该专利提供的钢丝绳用钢成分突出了其防腐性能，故无需在其上镀锌。然而该专利中添加大量的cr、ni、mo等贵金属元素，成本高，且c含量较低，无法保证钢丝绳的强度。吴光虎等人发表名为“1960mpa级制绳钢丝生产工艺研究”论文报道，介绍了采用82b盘条加工1960mpa级海洋用镀锌钢丝绳的生产工艺，其探讨了拉拔过程中影响钢丝性能的因素，通过实验使得拉拔后的制绳钢丝具有强度高、韧性好等特点，不足之处是镀锌钢丝绳的强度只达到1960mpa级别。海工钢丝绳是指海洋工程装备所使用的钢丝绳，当前我国海洋经济发展正从浅海走向深海，海洋工程建设蓬勃开展，随之海工钢丝绳需求量越来越大，质量要求越来越高；目前国内已成功开发了1470mpa至1960mpa级别的钢丝绳，但随着国家建设需求尤其是海洋工程装备要求的不断提高，急需开发2100mpa级更高强度的海工钢丝绳专用钢盘条。技术实现要素：为解决上述问题，本发明提供一种海工钢丝绳用钢及生产方法，采用特定的化学成分和盘条生产工艺，轧制的热轧盘条具有优良的力学性能和较高的索氏体化率；加工的钢丝绳强度达到2100mpa以上，且具有较好的扭转性能、弯曲性能，适合制作2100mpa级高强度海工钢丝绳。本发明的具体技术方案为：一种2100mpa级海工钢丝绳用钢，所述2100mpa级海工钢丝绳用钢包括以下重量百分比的化学成分：c0.95％～1.10％、si0.10％～0.50％、mn0.60％～1.20％、cr0.10％～0.50％、nb0.02％～0.10％、ni0.01％～0.50％、al≤0.005％、p≤0.015％，s≤0.015％、o≤0.0015％、n≤0.006％，其余为fe和不可避免的杂质元素。c：c是钢丝绳用钢中最基本有效的强化元素。但随着其含量增大，延展性降低，c含量控制在0.95％～1.10％。si：si在钢中可起脱氧的作用，同时通过固溶强化提高钢的强度。但过量的si会恶化钢的冷拉丝性能，此外si元素的提高会增加钢中碳的扩散，加剧钢材的脱碳，si含量控制在0.10％～0.50％。mn：mn和fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度。但过量的mn增加晶界的偏析，会导致盘条形成马氏体组织，导致钢丝拉拔时断裂，mn含量控制在0.60％～1.20％。cr：cr元素在钢中增加奥氏体稳定性，细化珠光体片层，提高材料的强韧性。但cr增加钢的淬透性，过量的cr导致热轧盘条出现过异常组织，cr含量控制在0.10％～0.50％。nb：nb在热轧过程中推迟晶粒长大和发生再结晶来细化晶粒，同时在退火过程中限制形核和晶粒长大，从而提高钢的强度和韧性。nb过量后晶粒细化作用不在明显，且增加成本，nb含量控制在0.02％～0.10％。ni：ni能与fe生成无限互溶的固溶体，强化铁素体并细化和增多珠光体，提高钢的强度和韧性。但镍是贵金属元素，过量添加成本较高。ni含量控制在0.01％～0.50％。al：al在钢中易产生脆性非金属夹杂al2o3，危害钢丝绳用钢的拉拔性能和疲劳性能，控制al含量≤0.005％。s和p：硫容易在钢中与锰形成mns夹杂；p是具有强烈偏析倾向的元素，通常还引起硫和锰的共同偏聚，对产品组织和性能的均匀性有害，控制p≤0.015％，s≤0.015％。o和n：o在钢中形成氧化物夹杂，控制t.o≤0.0015％；n在钢中析出fe4n，扩散速度慢，导致钢产生时效性，同时n还会降低钢的冷加工性能，控制n≤0.006％。一种2100mpa级海工钢丝绳用钢的生产方法，步骤如下：采用电弧炉冶炼→lf炉精炼→rh真空脱气→矩形坯连铸→加热→小方坯轧制→扒皮→加热→高速线材控制轧制→斯太尔摩冷却线控制冷却→线材盘条成品；其中线材轧制时，采用控轧控冷工艺进行轧制，控冷工艺参数为：加热温度1000～1100℃，开轧温度900～980℃，吐丝温度850～900℃；斯太尔摩快冷段冷速10～15℃/s，在550～650℃时进行等温相变，集卷温度350～450℃。进一步地，所述生产方法获得的热轧盘条的力学性能为：抗拉强度rm≥1350mpa，延伸率a≥10％，断后面缩率z≥35％，索氏体化率95％。进一步地，所述生产方法获得的热轧盘条，经过直进式连续拉丝机拉拔、镀锌、稳定化处理后，得到的海工用镀锌钢丝绳的力学性能为：抗拉强度rm≥2100mpa，扭转次数≥29次，弯曲次数≥14次。与现有技术方法相比，本发明生产的2100mpa级海工用镀锌钢丝绳用钢，其热轧盘条的性能可达到下列要求：抗拉强度rm≥1350mpa，延伸率a≥10％，断后面缩率z≥35％，索氏体化率95％；制作的镀锌钢丝的力学性能可达到下列要求：抗拉强度rm≥2100mpa，扭转次数≥29次，弯曲次数≥14次，可以完全满足2100mpa级高强度海工钢丝绳的使用要求。附图说明图1为实施例1的盘条热轧态组织图。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步地描述。表1本发明实施例化学成分(wt％)案例csimncrnbnialpson实施例11.010.250.790.280.0430.220.0040.0070.0020.00080.0035实施例20.950.371.020.410.0500.340.0040.0100.0020.00070.0039实施例31.070.180.670.220.0330.180.0030.0080.0010.00090.0035对比例0.880.210.78///0.0200.0110.0010.00140.0033表2本发明实施例和对比例线材的制造方法具体工艺参数表3本发明热轧盘条的力学性能与索氏体化率表4本发明实施例和对比例镀锌钢丝的力学性能实施例rm/mpa360°扭转/次180°弯曲/次实施例121953115实施例222132914实施例322283015对比例19712613本发明钢种的具体实施见下表1～4，采用电弧炉冶炼→lf炉精炼→rh真空脱气→380mm×450mm矩形坯连铸→加热→轧制为150mm×150mm方坯→扒皮→加热→高速线材控制轧制→斯太尔摩冷却线控制冷却→线材盘条成品。其中线材轧制时，采用控轧控冷工艺进行轧制，控冷工艺参数为：加热温度1000～1100℃，开轧温度900～980℃，吐丝温度850～900℃；斯太尔摩快冷段冷速10～15℃/s，在550～650℃时进行等温相变，集卷温度350～450℃。热轧盘条的力学性能及金相组织见表3。本发明的钢丝绳以上述热轧盘条为原料，利用直进式连续拉丝机、铅浴淬火、镀锌、绞线机等设备以及常规的钢丝绳生产工艺生产，经过拉拔、镀锌、稳定化处理后，得到的海工用镀锌钢丝绳力学性能如表4所示。对比例的抗拉强度为1971mpa，扭转次数为26次，弯曲次数为13次，对比例达不到生产2100mpa级海工用镀锌钢丝绳。而实施例1-3的抗拉强度≥2100mpa，扭转次数达到29次以上，弯曲次数达到14次以上，可以完全满足2100mpa级高强度海工钢丝绳的使用要求。上述说明仅对本发明进行了具体的示例性描述，需要说明的是本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3