一种70kg级圆环链用盘条及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及冶金行业高速线材产品及其生产工艺，尤其涉及一种70kg级圆环链用盘条及其制备方法。所述盘条由以下质量配比原料制成：C0.15~0.23%、Si0.15~0.55%、Mn1.20~1.90%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr0.10~0.50%，余量为Fe。所述盘条的制备方法步骤如下：转炉冶炼—LF精炼—方坯连铸—加热—轧制—吐丝—冷却—集卷。本发明产品可以免除前期的球化退火工艺直接用于拉拔、编链，大大降低了制备成本和设备投资，有效提升了用户生产效率；采用本发明技术制作的圆环链具有强度均匀、耐磨、冲击韧性好的优点。
【专利说明】一种70kg级圆环链用盘条及其制备方法【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金行业高速线材产品及其生产工艺，尤其涉及一种70kg级圆环链用盘条及其制备方法。
【背景技术】
[0002]圆环链用钢作为线棒材产品的一个重要分支，尤其是矿用圆环链用钢在采煤机械和工程机械中有着广泛的应用。近年来在煤矿开采强度加大的要求下，煤矿机械向大型化、高功率发展，与之相配套的关键部件矿用圆环链，也随之向大规格、高强度方向发展，其市场需求日益增大。作为采煤和运输机械重要的组成部分，矿用圆环链既属于关键部件，又属于易损部件，其需求量大，技术要求高，其质量性能的好坏直接影响着采煤机械设备的运行。
[0003]近年来普遍采用的20Mn2A圆环链用钢已不能满足用户的强度需求，国家标准对20Mn2A的规定是制作630MPa高强度圆环链，其中部分产品无法满足70kg级(70kg级是指用户用于制作的圆环链强度达到700MPa以上)的强度要求，但下游用户均希望使用它来制作70kg级圆环链,这样通过微合金化的70kg级圆环链用钢便应运而生。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术不足，本发明提供了一种70kg级圆环链用盘条及其制备方法，本发明通过在对制作630MPa高强度圆环链用的20Mn2A钢微合金化，优化组分配比，并通过生产工艺参数的特殊、精确控制来实现制备所得产品的组织和性能最佳化。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
一种70kg级圆环链用盘条，由以下质量配比原料制成:C0.15^0.23%、Si0.15^0.55%、Mnl.20~1.90%、P ≤ 0.020%、S ≤ 0.015%、Cr0.10~0.50%，余量为 Fe。
[0006]C是有效的固溶强化元素，能显著提高钢的强度，同时也显著降低钢的韧性和塑性，尤其对于低碳钢影响更为明显，另外C还会促使焊缝金属冷裂纹敏感性增加，所以本发明中将C的质量配比控制在0.15^0.23%范围内；
Si在冶炼中的作用是脱氧，以固溶态的形式存在时可提高钢的强度，但一定程度上降低了钢的韧性和塑性，所以本发明中将Si的质量配比控制在0.15^0.55%范围内；
Mn的加入提高了钢的强度，对塑性略有降低，由于Mn是良好的脱氧剂与脱硫剂，它能消除或减弱因硫引起的热脆性，从而可以改善钢的热加工性能，但Mn含量过高易造成偏析，在偏析区易产生马氏体或贝氏体组织，本发明中将Mn控制在1.2(Tl.90%范围内；
P、S作为有害元素，对焊缝金属低温韧性有不利影响，按下限控制，其质量配比分别控制在0.020%和0.015%以下;
Cr固溶于钢中形成渗碳体，能够产生固溶强化作用，使钢的强度提高，是较好的淬透性元素，但Cr还使C曲线右移，同时改变C曲线的形状，使珠光体和贝氏体转变曲线出现过冷奥氏体稳定区，本发明中将Cr控制在0.10-θ.50%范围内。[0007]上述质量配比组分制成的产品，具有良好的淬透性、焊接性能和均匀的组织晶粒度，且可不经前期的球化退火直接拉拔、编链、焊接使用，制成的圆环链强度适宜、耐磨、冲击性能好，其各项性能指标能够满足70kg级圆环链标准要求，具有较好的市场推广前景。
[0008]一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，步骤如下:转炉冶炼一LF精炼一方坯连铸一加热一轧制一吐丝一冷却一集卷。
[0009]在转炉炉料中适当加入污泥球，全程化好渣，控制前期升温速度，选用低碳、低成本合金脱氧合金化，转炉冶炼控制出钢温度为1620-1660°C。然后将转炉冶炼好的钢水进行LF精炼等后续工艺。
[0010]优选的，LF精炼步骤中，时间保持在45min以上，其中白渣保持15min以上；白渣后喂钙铁线200-400m/炉，喂线速度不低于5m/s ;喂线后弱搅拌时间不低于lOmin。
[0011]LF炉精炼前期以脱氧化渣调整成分为主，后期以软搅拌调温(温度为1575~1585°C)为主。
[0012]优选的，方坯连铸步骤中，稳定拉速为2.3^2.7m/min,中包温度为1520°C "1540°C ；采用频率为5HZ、电流180-230Α的结晶器电磁搅拌，二冷区的比水量为0.4-0.1L/kg。
[0013]连铸全程保护浇注，保证浸入式水口对中良好，浇注过程要求液面稳定。
[0014]优选的，加热步骤采用加热炉，加热炉的加热段温度为98(Tl040°C，均热段温度为106(Tll20°C，加热时间12(Tl60min，钢坯入炉时采用冷装。
[0015]方坯连铸过程采用冷装，避免混晶组织的出现。
[0016]优选的，轧制步骤的粗轧开轧温度为95(Tl010°C，精轧机入口温度为90(T960°C，减定径入口温度为86(T920°C。
[0017]优选的，吐丝步骤中，温度为85(T910°C。
[0018]优选的，冷却步骤为斯太尔摩延迟冷却工艺，保温罩全部关闭，斯太尔摩运输机入口段辊道速度6.0-14.0m/min，后一段辊道速度为前一段辊道速度的105%。
[0019]本发明的制备方法按线材生产常规流程进行，制备方法的工艺流程为:将原料放入转炉中冶炼，冶炼出钢后进入LF炉精炼，然后进行方坯连铸，将铸成的方形钢坯放入加热炉中加热，然后通过高线轧机控制进行数道次的粗轧、中轧、预精轧和精轧，精轧后的钢通过减定径，然后进入吐丝机进行吐丝，最终通过斯太尔摩冷却、集卷、精整、检验、打捆和称重,即得一种70kg级圆环链用盘条。
[0020]在转炉炉料中适当加入污泥球，全程化好渣，控制前期升温速度，选用低碳、低成本合金脱氧合金化，转炉冶炼控制出钢温度为1620-1660°C;LF精炼保证足够的精炼时间和白渣保持时间；连铸全程保护浇注，保证浸入式水口对中良好，并保证合适的过热度和稳定的拉速；连铸坯冷装加热，粗中轧、预精轧、精轧、减定径及吐丝温度精确控制，斯太尔摩冷却线采用延迟冷却，保温罩全关，选用较低的辊道速度。
[0021]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
I)本发明产品可以免除前期的球化退火工艺直接用于拉拔、编链，大大降低了制备成本和设备投资，有效提升了用户生产效率。
[0022]2)使用本发明产品为原材料制作的圆环链具有强度均匀、耐磨、冲击韧性好的优点。
[0023]3)本发明在通用的工艺流程中进行生产，通过生产工艺参数的特殊、精确控制来实现产品组织和性能最佳化，具有广泛实用性。
【具体实施方式】
[0024]以下通过具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1:
按照各化学成分质量百分含量为C0.15%,Si0.15%、Μη1.20%,P ( 0.020%,S ( 0.015%、Cr0.10%，余量为Fe准备原料。
[0025]将准备好的原料转炉冶炼出钢，钢水温度为1620°C，然后进行LF精炼，LF精炼时间保持在45min，白渣保持时间为15min ；白渣后喂钙铁线200m/炉，喂线速度为5m/s ;喂线后弱搅拌时间为IOmin ；
LF精炼后的钢水进行方坯连铸，稳定拉速为2.3m/min,中包温度为1520°C，使用结晶器电磁进行搅拌，结晶器电磁的频率为5HZ、电流为180A，二冷区的比水量为0.4L/kg，连铸成150mmX 150mm的钢还；
将钢坯冷装送入加热炉加热120min，加热炉中的加热段温度为980°C，均热段温度为1060 0C ；
将加热后的钢坯通过高线轧机控轧:粗、中轧，粗轧的开轧温度950°C，粗轧为6道，中轧8道；然后进行预精轧和精轧，精轧机入口温度为900°C，预精轧机和精轧机分别轧制4道次和2道次；
经过精轧后的钢经过长距离的跑槽进入减定径，减定径入口温度860°C，之后经由夹送棍送入吐丝机制成Φ 12mm的盘卷， 吐丝温度850°C ;经过吐丝机的钢丝进入斯太尔摩冷却线上采用延迟冷却，保温罩全部关闭，其中斯太尔摩冷却线上入口段段辊道速度为6m/min，后一段辊道速度为前一段辊道速度的105% ；
冷却后的钢丝经过集卷、精整、检验、打捆和称重，即得一种70kg级圆环链用盘条。
[0026]实施例2:
按照各化学成分质量百分含量为C0.23%,Si0.55%、Μη1.90%,P ( 0.020%,S ( 0.015%、Cr0.50%，余量为Fe准备原料。
[0027]将准备好的原料转炉冶炼出钢，然后进行LF精炼，LF精炼时间保持在55min，白渣保持时间为25min ;白渣后喂钙铁线400m/炉，喂线速度为10m/S ;喂线后弱搅拌时间为20min ；
LF精炼后的钢水进行方坯连铸，稳定拉速为2.7m/min,中包温度为1540°C，使用结晶器电磁进行搅拌，结晶器电磁的频率为5HZ、电流为230A，二冷区的比水量为1.0L/kg，连铸成150mmX 150mm的钢还；
将钢坯冷装送入加热炉加热160min，加热炉中加热段的温度为1040°C，均热段的温度为 1120 0C ；
将加热后的钢坯通过高线轧机轧制:粗、中轧，开轧温度1010°C，粗轧为6道，中轧8道；然后进行预精轧和精轧，精轧机入口温度为960°C，预精轧机和精轧机分别轧制2道次和4道次；
经过精轧后的钢经过长距离的跑槽进入减定径，减定径入口温度920°C，之后经由夹送棍送入吐丝机制成Φ 12mm的盘卷，吐丝温度910°C ;经过吐丝机的钢丝进入斯太尔摩冷却线上采用延迟冷却，保温罩全部关闭，其中斯太尔摩冷却线上入口段段辊道速度为14m/min，后一段辊道速度为前一段辊道速度的105% ；
冷却后的钢丝经过集卷、精整、检验、打捆和称重，即得一种70kg级圆环链用盘条。
[0028]实施例3
按照各化学成分质量百分含量为C0.2%、Si0.3%、Mnl.5%、P≤0.020%、S≤0.015%、Cr0.35%，余量为Fe准备原料。
[0029]将准备好的原料转炉冶炼出钢，然后进行LF精炼，LF精炼时间保持在50min，白渣保持时间为20min ；白渣后喂钙铁线300m/炉，喂线速度为7m/s ;喂线后弱搅拌时间为15min ；
LF精炼后的钢水进行方坯连铸，稳定拉速为2.5m/min,中包温度为1530°C，使用结晶器电磁进行搅拌，结晶器电磁的频率为5HZ、电流为200A，二冷区的比水量为0.7L/kg，连铸成150mmX 150mm的钢还；
将钢坯冷装送入加热炉加热140min，加热炉中的加热段温度为1010°C，均热段温度为1090 0C ；
将加热后的钢坯通过高线轧机控轧:粗、中轧，开轧温度980°C，粗轧为6道次，中轧8道次；然后进行预精轧和精轧，精轧机入口温度为900°C，预精轧机和精轧机分别轧制2道次和2道次；
经过精轧后的钢经过长距离的跑槽进入减定径，减定径入口温度890°C，之后经由夹送棍送入吐丝机制成Φ 20mm的盘卷，吐丝温度880°C ;经过吐丝机的钢进入斯太尔摩冷却线上采用延迟冷却，保温罩全部关闭，其中斯太尔摩冷却线上入口段段辊道速度为10m/min，后一段辊道速度为前一段辊道速度的105% ；
冷却后的钢丝经过集卷、精整、检验、打捆和称重，即得一种70kg级圆环链用盘条。
[0030]经检验，本实施例中制得的公称直径为Φ12πιπι、Φ 20mm的盘条屈服强度在37(T460MPa，抗拉强度在58(T690MPa，断面收缩率在50%以上；组织结构为F+ P，F晶粒度为8.5^9.5级。用于制作规格为Φ 10mm、Φ 18mm的圆环链，抗拉强度在77(T830MPa，断后伸长率均在23%以上，各项指标满足70kg级圆环链标准要求。
【权利要求】
1.一种70kg级圆环链用盘条，其特征在于，由以下质量配比原料制成:C0.15≤0.23%、Si0.15~0.55%、Mnl.20~1.90%、P ≤ 0.020%、S ≤ 0.015%、Cr0.10~0.50%，余量为 Fe。
2.如权利要求1所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于，步骤如下:转炉冶炼一LF精炼一方坯连铸一加热一轧制一吐丝一冷却一集卷。
3.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于:LF精炼步骤中，时间保持在45min以上，其中白渣保持15min以上；白渣后喂钙铁线200_400m/炉，喂线速度不低于5m/s ;喂线后弱搅拌时间不低于lOmin。
4.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于:方坯连铸步骤中，稳定拉速为2.3~2.7m/min,中包温度为1520°C~1540°C ;采用频率为5HZ、电流180-230Α的结晶器电磁搅拌，二冷区的比水量为0.Π.0L/kgo
5.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法,其特征在于:加热步骤采用加热炉，加热炉的加热段温度为98(Tl040°C，均热段温度为106(Tll20°C，加热时间12(Tl60min，钢坯入炉时采用冷装。
6.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于:轧制步骤的粗轧开轧温度为950- IOI (TC，精轧机入口温度为90(T960°C，减定径入口温度为860~920。。。
7.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于:吐丝步骤中，温度为85(T910°C。
8.如权利要求2所述的一种70kg级圆环链用盘条的制备方法，其特征在于:冷却步骤为斯太尔摩延迟冷却工艺，保温罩全部关闭，斯太尔摩运输机入口段辊道速度6.0-14.0m/min,后一段棍道速度为前一段棍道速度的105%。
【文档编号】C21D8/06GK103469078SQ201310370620
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】赵自义, 曹树卫, 宋万平, 张全刚, 董光欣, 邓保全, 翟林甫 申请人:安阳钢铁股份有限公司