本发明属于直条圆钢生产技术领域，涉及一种热轧直条圆棒的生产工艺，尤其是涉及一种矿用圆环链钢的生产工艺。
背景技术：
20MnV、25MnV圆棒是用于制造矿用圆环链的原料，矿用圆环链主要用于煤矿井下刮板输送机、刨煤机、滚筒采煤机及其它机械的牵引链，其质量的好坏直接影响着煤矿设备的使用寿命。生产实践中，通常要求链条有足够的强度、载荷能力，有一定的韧性，防止脆断，还要求有耐疲劳、耐磨损、耐腐蚀等性能。对矿用圆环链钢的要求是：热处理能在水中淬火；链环整个断面完全淬透；良好的冷弯性能适于冷编链；可焊性良好。但我国对于高强度矿用圆环链的研究起步较晚，强度级别低。
水钢生产的φ18mm和φ20mm的20MnV、25MnV直条圆棒是制造高强度圆环链的原料，而高强度圆环链被广泛用于煤矿机械中。根据目前采矿设备行业的发展状况，急需得到足够强度的圆环链钢，以满足安全生产的需要。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种圆环链钢的生产工艺，从而获得了高强度级别的矿用圆环链钢，为矿用机械的安全生产提供了有力的保障。
本发明是通过如下技术方案予以实现的。
一种矿用圆环链钢的生产工艺，包括如下步骤：
(1)转炉冶炼
a.向转炉中兑入铁水，兑入的铁水中成分包括：Si＝0.20～0.80mass％，Mn＝0.30～0.80mass％，P≤0.140mass％，S≤0.040mass％；铁水温度≥1250℃；
吹炼过程中加入的主要造渣材料石灰中成分包括：CaO＞90mass％，SiO2≤1.5mass％，S＜0.15mass％；石灰活性度＞310ml；
b.根据铁水中P的含量选择操作方法，若铁水成分中P＜0.120mass％，采用单渣法操作；若铁水成分中P≥0.120mass％，则采用双渣法操作；终渣碱度控制在3.2～3.6；
c.采用高拉碳补吹氧气，避免多次后吹，确保钢水不过氧化，力争一次拉碳成功，提高钢水中的碳含量；
d.为保证出钢口状况良好，采用挡渣棒挡渣出钢；出钢时确保C≥0.06mass％、P≤0.015mass％；
e.钢包要求：红包出钢，即出钢前的空钢包温度≥900℃，钢包底吹砖畅通，钢包洁净，不得有包沿，确保连铸时钢包水口自动打开；
f.采用硅锰铁配硅，不足锰用锰铁补齐，钒铁配钒；用SiAlCaBa或SiCaBa复合脱氧剂进行终脱氧，加入量为120kg/炉。
(2)LF炉精炼
a.采用电石、SiFe粉造白渣，尽可能减少Al的用量在供电8min内形成液态白渣，并保持白渣时间不小于10min；
b.精炼结束，喂钙线30米/炉进行钢水钙处理，喂线后，软吹氩时间大于8min，软吹氩时，钢包渣面微微涌动不裸露钢水；
(3)连铸：在连铸过程中，采用全保护浇注，避免钢水接触空气，并采用结晶器电搅；连铸浇注时保证满中间包操作。
(4)轧钢
a.轧钢前加热炉温度控制：加热段1100-1200℃，均热段1080-1130℃，开轧温度980-1030℃，目标值1000℃。
b.轧制控制：轧制速度8-15米/秒，轧件入精轧机温度900-970℃，轧制后不穿水冷却，上空冷床空冷，上空冷冷床时的温度：880-930℃。
(5)打捆堆放：钢材打捆后及时吊运堆垛，避风堆冷，堆冷时间≥8h。
进一步地，所述(1)转炉冶炼b步骤中，若选择双渣操作，则吹炼4-6分钟时，倒初期渣。
进一步地，所述(1)转炉冶炼d步骤中，若出钢时C＜0.06mass％或转炉后吹次数大于2次，则改炼普通钢种。
进一步地，所述(1)转炉冶炼f步骤中，若终点钢水氧化性强，则增加SiAlCaBa或SiCaBa复合脱氧剂的用量至121～130kg/炉。
进一步地，所述(2)LF炉精炼a步骤中，所采用的SiFe粉粒度≤3mm。
进一步地，所述步骤(3)中，中间包钢水液面高度为600-700mm，中间包连浇过程液面不得低于400mm；结晶器电磁搅拌电流200A、频率4Hz；拉坯速度1.90m±0.02m/min，二冷段比水量为0.90-1.25L/kg(即每千克钢0.90-1.25升水)；铸坯矫直温度≥900℃。
进一步地，所述(4)轧钢a步骤中，钢坯加热时应均匀，钢坯头、中、尾温差≤30℃。
本发明的有益效果是：
本发明所述的一种矿用圆环链钢的生产工艺，通过转炉冶炼、LF炉精炼、连铸、轧钢等工序，实现了标准化生产，转炉造渣去磷、LF炉白渣精炼和连铸全保护浇注使钢质洁净，产品质量优良。连铸结晶器电磁搅拌，减轻了铸坯中心的成分偏析、缩孔、疏松缺陷，铸坯矫直时避开矫直裂纹敏感温度范围，保证了铸坯质量。轧钢通过控轧控冷、钢材打捆后避风堆冷数小时，生产出了性能优良的20MnV、25MnV圆钢。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
本发明所述的一种矿用圆环链钢的生产工艺，包括如下步骤：
(1)转炉冶炼
a.向转炉中兑入铁水，兑入的铁水中成分包括：Si＝0.20～0.80mass％，Mn＝0.30～0.80mass％，P≤0.140mass％，S≤0.040mass％；铁水温度≥1250℃；
吹炼过程中加入的主要造渣材料石灰中成分包括：CaO＞90mass％，SiO2≤1.5mass％，S＜0.15mass％；石灰活性度＞310ml；
b.根据铁水中P的含量选择操作方法，若铁水成分中P＜0.120mass％，采用单渣法操作；若铁水成分中P≥0.120mass％，则采用双渣法操作；终渣碱度控制在3.2～3.6；若选择双渣操作，则吹炼4-6分钟时，倒初期渣。
c.采用高拉碳补吹氧气，避免多次后吹，确保钢水不过氧化，力争一次拉碳成功，提高钢水中的碳含量；
d.为保证出钢口状况良好，采用挡渣棒挡渣出钢；出钢时确保C≥0.06mass％、P≤0.015mass％；若出钢时C＜0.06mass％或转炉后吹次数大于2次，则改炼普通钢种。
e.钢包要求：红包出钢，即出钢前的空钢包温度≥900℃，钢包底吹砖畅通，钢包洁净，不得有包沿，确保连铸时钢包水口自动打开；
f.采用硅锰铁配硅，不足锰用锰铁补齐，钒铁配钒；用SiAlCaBa或SiCaBa复合脱氧剂进行终脱氧，加入量为120kg/炉。若终点钢水氧化性强，则适当增加SiAlCaBa或SiCaBa复合脱氧剂的用量，可增至121～130kg/炉。
(2)LF炉精炼
a.采用电石、SiFe粉造白渣，尽可能减少Al的用量在供电8min内形成液态白渣，并保持白渣时间不小于10min；所采用的SiFe粉粒度≤3mm。
b.精炼结束，喂钙线30米/炉进行钢水钙处理，喂线后，软吹氩时间大于8min，软吹氩时，钢包渣面微微涌动不裸露钢水；
(3)连铸：在连铸过程中，采用全保护浇注，避免钢水接触空气，并采用结晶器电搅；连铸浇注时保证满中间包操作。中间包钢水液面高度为600-700mm，中间包连浇过程液面不得低于400mm；结晶器电磁搅拌电流200A、频率4Hz，以减轻铸坯中心的成分偏析、缩孔、疏松缺陷；拉坯速度1.90m±0.02m/min，二冷段比水量为0.90-1.25L/kg，即每千克钢0.90-1.25升水；铸坯矫直温度≥900℃，避开矫直裂纹敏感温度范围，此时铸坯受到矫直外力后，不容易开裂。
(4)轧钢
a.轧钢前加热炉温度控制：加热段1100-1200℃，均热段1080-1130℃，开轧温度980-1030℃，目标值1000℃。钢坯加热时应均匀，钢坯头、中、尾温差≤30℃。
b.轧制控制：轧制速度8-15米/秒，轧件入精轧机温度900-970℃，轧制后不穿水冷却，上空冷床空冷，上空冷冷床时的温度：880-930℃。
(5)打捆堆放：钢材打捆后及时吊运堆垛，避风堆冷，堆冷时间≥8h。
实施例
下面以水钢20MnV、25MnV圆钢的生产方法为例，进一步描述本发明的技术方案。下述实施例中未进行详述的步骤，采用常规的方法进行处理。
根据GB/T 10560-2008《矿用高强度圆环链用钢》国家标准规定的20MnV、25MnV钢的化学成分和力学性能，制定了化学成分力学性能的内控目标要求。GB/T 10560-2008标准和内控目标规定的20MnV、25MnV钢的化学成分见表1，力学性能见表2。
20MnV、25MnV圆钢的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T 702-2008《热轧圆钢和方钢尺寸外形重量及允许偏差》的规定。
表1 GB/T 10560-2008标准和内控目标规定的20MnV、25MnV钢的化学成分(mass％)
注：钢中残余元素Cu不大于0.25mass％，Cr、Ni各不大于0.30mass％。
表2 GB/T 702-2008标准和内控目标规定的20MnV、25MnV钢的力学性能
注：力学性能需按标准GB/T10560-2008的规定进行热处理后检验。
水钢煤矿用圆环链钢20MnV、25MnV的生产工艺，其工艺流程为：铁水、废钢—100t顶底复吹转炉冶炼—挡渣出钢—脱氧合金化—LF精炼—连铸—加热—棒材轧制—冷却—打捆。
包括如下操作步骤：
1)转炉冶炼：原料要求：
铁水中包括如下组分：Si＝0.20～0.80mass％，Mn＝0.30-0.80mass％，P≤0.140mass％，S≤0.040mass％，铁水温度≥1250℃。
吹炼过程中加入的主要造渣材料石灰：CaO＞90mass％，SiO2≤1.5mass％，S＜0.15mass％，活性度＞310ml。
2)冶炼操作
(1)根据铁水中P的含量选择操作方法，若铁水成分中P＜0.120mass％，采用单渣法操作，若铁水成分中P≥0.120mass％，则采用双渣法操作；早化渣早去P。若采用双渣操作，则吹炼4～6min时，倒初期渣。终渣碱度按3.2～3.6控制，尽可能降低终点钢水的P、S含量。
(2)采用高拉碳补吹氧气，避免多次后吹，确保钢水不过氧化。力争一次拉碳成功，提高钢水中的碳含量。
(3)保证出钢口状况良好，采用挡渣棒挡渣出钢；出钢时确保C≥0.06mass％、P≤0.015mass％；若出钢C＜0.06mass％或转炉后吹次数大于2次，则改炼普通钢种。
(4)钢包要求：要求红包出钢，即出钢前的钢包温度≥900℃，钢包底吹砖畅通，钢包洁净，不得有包沿，确保连铸时钢包水口自动打开。
(5)脱氧合金化制度
采用硅锰铁配硅，不足锰用锰铁补齐，钒铁配钒；用SiAlCaBa或SiCaBa复合脱氧剂进行终脱氧，加入量为120kg/炉，若终点钢水氧化性强，则适当增加复合脱氧剂的用量至121～130kg/炉。
(6)过程钢水温度控制见表3。
表3 过程钢水温度
3)LF炉精炼
(1)LF炉精炼工艺流程：钢水进精炼站→底吹Ar、测温、取样→入位(进入精炼位置)→送电、破渣壳→加热、造白渣→测温→调温度、调成分→测温→出位→喂丝、取样→软吹Ar→加保温剂→连铸。
(2)进精炼站钢水成分
在转炉冶炼的出钢过程中，通过脱氧合金化，使钢水的成分达到钢种规定的中下限值，减少LF炉精炼过程中的合金加入量，进LF精炼站的钢水成分及温度目标值见表4。
表4 进LF精炼站的钢水成分及温度目标值
(3)精炼操作
①钢水到站，强底吹氩破渣壳，测温。
②在相应的到站温度下，采用相应的电极档位化渣，加入第一批渣料(白灰、精炼渣、铝矾土等)，使用萤石稀渣，在供电8min内形成液态白渣，并保持白渣时间不小于10min。采用电石、SiFe粉(粒度≤3mm)造白渣，尽可能减少Al的用量。精炼过程调节底吹氩气流量，防止精炼大翻溢渣，并调节除尘风机风量，保证精炼炉微正压操作。
③精炼结束，喂钙线30米/炉进行钢水钙处理，喂线后，软吹氩时间大于8分钟，软吹氩时，钢包渣面微微涌动不裸露钢水。
④精炼周期按42±1min控制。
(4)出精炼站钢水成分
在精炼过程中，通过微调钢水成分，使之达到成品要求，出LF精炼站的钢水成分见表5。
表5 出LF精炼站的钢水成分
4)连铸
(1)在连铸过程中，避免钢水接触空气，即全保护浇注，并采用结晶器电磁搅拌。
(2)铸坯断面为150mm×150mm。
(3)计算得出的液相线温度：20MnV是1509℃，25MnV是1507℃。中包钢水温度控制见表6。
表6 中间包钢水温度
(4)连铸浇注时保证满中间包操作，即中间包钢水液面高度为600-700mm，中间包连浇过程液面不得低于400mm。
(5)结晶器电磁搅拌电流200A、频率4Hz。
(6)拉坯速度1.90m±0.02m/min，二冷段比水量为0.90-1.25L/kg(即每千克钢0.90-1.25升水)。
(7)铸坯矫直温度≥900℃，避开矫直裂纹敏感温度范围。
(8)每炉钢取1块铸坯试样进行低倍检验，铸坯低倍检验质量目标要求：中心疏松≤1.0级，缩孔≤0.5级，非金属夹杂物≤0.5级，中心裂纹≤1.0级，中间裂纹≤1.0级，所有检验结果的级别之和不超过3.0级。
(9)铸坯标明炉号、钢种，铸坯堆垛在其它热坯上，避风堆冷，时间≥8h，集中组织轧制。钢坯标识：20MnV标识2V、25MnV标识5V。
5)轧钢
(1)加热温度
加热炉温度控制：加热段1100-1200℃，均热段1080-1130℃，开轧温度980-1030℃，目标值1000℃，控制好炉内气氛，减少氧化铁皮。钢坯加热应均匀，钢坯头、中、尾温差≤30℃，加热过程中，防止钢坯出现过热、过烧等现象。
(2)轧制控制
①轧制规格：φ18mm、φ20mm。
②轧制速度：8～15米/秒。
③轧制前对各机架轧机进出口导卫、轧槽及辊道的使用状况和水冷系统进行检查确认，确保满足生产工艺和产品质量要求。
④轧件入精轧机温度：900～970℃。
⑤轧制后不穿水冷却。
⑥上空冷冷床时的温度：880～930℃。
⑦钢材打捆后及时吊运堆垛，避风堆冷，堆冷时间≥8h。
6)尺寸控制及检验要求
生产过程加大在线取样与尺寸测量频次，开轧或轧制过程异常时应增加取样次数，外形尺寸按照标准GB/T 702-2008标准和用户要求进行控制、检验。