一种热轧复相1860MPa级绞线用盘条及其制造方法与流程

本发明属于热轧盘条，具体涉及一种热轧复相1860mpa级绞线用盘条及其制造方法。

背景技术：

1、1860mpa级钢绞线作为钢绞线典型代表产品，广泛应用于采矿、建筑、铁路路、桥梁系统。钢绞线由热轧盘条作为母材，经过酸洗、多道次拉丝、收卷、放线、编绳等工序制成，绞线用母材盘条规格的提升，有助于绞线高强化和轻量化的应用发展，因此促进1860mpa级钢绞线用大规格母材热轧盘条需求不断上升，但母材规格亦导致盘条网状碳化物、马氏体等异常组织和组织均匀性控制难度增加，从而导致盘条在拉丝过程中断丝风险提高。现有技术中的1860mpa级钢绞线用盘条一般采用82b成分，结合轧后斯太尔摩风冷线生产为11~13mm规格的细片层珠光体钢盘条，因此制造规格较大、强塑性和组织均匀性更好、材料成本更低、易于高效生产的1860mpa级钢绞线用盘条还存在以下技术难点：

2、盘条中c和mn作为提高钢材强度的元素，含量较高，会加剧连铸坯中心偏析、提高盘条淬透性，进而在轧后斯太尔摩控冷过程中，容易形成劣化大规格高碳钢盘条塑性和拉拔性能的网状碳化物、硬脆相马氏体等异常组织，导致盘条组织均匀性下降、力学性能波动增加，在后续深拉拔过程中引起断丝，因此为了改善此问题，例如：专利cn108004470b公开了一种高强钢绞线用低锰高碳钢盘条及制备方法，采用降低mn含量的c-si-mn-cr成分设计结合轧后提高吐丝温度、斯太尔摩先快后慢冷却，来获得索氏体含量≥90％的盘条，收窄性能波动范围，但：

3、一、降低mn含量后会带来较大的强度损失，需要提高减面率来达到绞线钢丝的强度等级，过程中塑性损失较大，提高了断丝风险，而若继续添加v、b等合金元素来提高盘条强度，则会增加材料成本。

4、二、虽然通过吐丝后的大风量冷却来抑制网状渗碳体析出，但斯太尔摩风冷线的最高冷却能力有限，一般仅能达到10℃/s，盘条经过二次渗碳体析出区间的时间仍较长，仍会存在网状碳化物问题，同时风机风量的增加会进一步增加风速、风温的不可控影响，即使降低盘条堆积密度，盘条受风面与被风面仍有较大温差，使得部分位置在更快的冷速下形成对拉拔不利的硬脆相贝氏体或马氏体组织，盘条截面上边部到芯部之间的温度梯度较大，使得边部到芯部的索氏体含量分布有较大差异，在连续风冷降温控制过程中异常组织的析出不可控，影响盘条组织均匀性和塑性，进而加剧拉拔断丝风险。

5、三、为了尽量提高降低mn含量后的盘条强度，虽然采用提高吐丝温度和快冷后慢冷来尽量延长盘条相变时间，以便细化片层间距同时来提高组织中拉拔性能和强度较好的索氏体含量，但一方面，提高吐丝温度和结合降低风机风量的慢冷冷却工艺，会使得盘条的斯太尔摩冷却线上的在线时间较长，影响加工效率，另一方面，降低mn含量后盘条淬透性下降，且轧后风冷快冷的最高冷却能力有限，会使得珠光体组织粗化，难以获得片层间距更细的索氏体组织，带来一定强度损失，即使进一步降低盘条相变过程中的冷速，但斯太尔摩风冷线的最低冷却能力有限，在连续冷却过程中盘条相变孕育时间有限，会使得最终索氏体含量不够高，也会带来强度损失，同时盘条经过渗碳体片层较粗会增加软化难度，经过索氏体孕育后盘条已处于低温状态，热动力不足，会使得所得索氏体或珠光体组织的组织应力和位错密度较高，塑性变形抗力较大，cr在相变过程中的析出粗化也会损失强塑性能，进而造成盘条强塑性不足，导致盘条在拉丝过程中断丝风险提高。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本发明提供一种热轧复相1860mpa级绞线用盘条及其制造方法，能够提高盘条组织均匀性、调控盘条复相组织，实现盘条高强度与塑性匹配，高效生产，用于1860mpa级绞线制造，能够降低盘条在拉丝过程中的断丝风险。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种热轧复相1860mpa级绞线用盘条的制造方法，其制造方法包括：

4、按热轧复相盘条的化学成分轧制生产线材，所述热轧复相盘条的化学成分及质量百分比包括：c：0.80％~0.84％、si：0.20％~0.40％、mn：0.20％~0.35％、cr：0.15％~0.25％、p≤0.014％、s≤0.014％，其余为fe和不可避免杂质；所述线材按≥895℃的吐丝温度吐丝为盘条后，经过在线熔盐等温淬火处理，使盘条先经过前段熔盐并以≥39℃/s的冷速降温，从奥氏体状态进入珠光体相区，使部分奥氏体相变形成以索氏体为主的组织，再经过后段熔盐降温促进残余奥氏体转变为淬火贝氏体，促进索氏体与淬火贝氏体等温回火，促使部分渗碳体片发生微球化，最后经过辊道强缓冷，制为显微组织包括体积百分比占81%~87%的回火索氏体、体积百分比占7%~12%的回火贝氏体，其余为回火铁素体和微球化碳化物所组成复相组织的热轧复相盘条。

5、上述热轧复相盘条的化学成分及质量百分比设计依据包括：

6、（1）碳：c作为钢中基本的强化元素，可以通过固溶强化提高盘条的抗拉强度，但c含量过高，会使得大规格高碳钢合金凝固过程中的中心偏析、脱碳和网状渗碳体的析出倾向加剧，进而降低同圈均匀性和盘条塑性，因此为了兼顾1860mpa级绞线的高强度、降低组织均匀性的控制难度和出于材料成本考虑，更有利于在线熔盐等温淬火时能细化渗碳体片，来降低软化难度，c的质量百分比控制为0.80％~0.84％。

7、（2）硅：si元素在冶炼过程中常作为脱氧剂，可以通过固溶强化提高盘条强度，对获得更细的索氏体组织有利，同时能够抑制渗碳体的粗化、加快碳的扩散速度，有利于促进部分渗碳体片发生微球化，但过高的硅会促使c脱溶，延长相变时间，对在线熔盐等温淬火过程中快速相变和回火不利，因此si的质量百分比控制为0.20％~0.40％。

8、（3）锰：mn在炼钢过程可作为脱氧剂添加，可以固溶于奥氏体中使基体得到强化，同时增加奥氏体的稳定性，提高盘条淬透性，降低相变温度，进而形成以细片层间距为主的索氏体组织和淬火贝氏体组织来提高基体强度，但mn的含量过高时会增加钢坯的中心合金元素偏析，增加异常组织析出风险和材料成本，同时降低碳的扩散活度，对等温回火时促进索氏体与淬火贝氏体快速回火软化、渗碳体片微球化不利，进而降低盘条的拉拔性能，故为了兼顾热轧复相盘条具有较高的强塑性配合和同圈均匀性，同时进一步降低材料成本，选择更低的mn含量，mn的质量百分比控制为0.20％~0.35％。

9、（4）铬：cr是高碳钢中的中强碳化物形成元素，能够存在于渗碳体片层中，提高奥氏体的稳定性，阻止轧制时晶粒的长大，使得钢的连续冷却转变曲线右移，在相同的冷速下可以细化索氏体片层间距、促进淬火贝氏体形核，从而使回火贝氏体占比更易控制，在降低mn含量下弥补强度损失，但高cr含量会加剧偏析，过低的相变温度对索氏体与淬火贝氏体的快速软化不利，因此cr的质量百分比控制为0.15％~0.25％。

10、（5）磷、硫：p元素和s元素属于杂质元素，越低越好，因此控制p≤0.014％、s≤0.014％。

11、上述热轧复相盘条采用c-si-mn-cr成分设计，mn含量相对更低，不含有v、b等贵价合金元素，可以进一步降低材料成本和偏析影响，调控索氏体与淬火贝氏体的峰值析出温度适当降低，使网状碳化物的析出更易控制，抑制渗碳体的粗化、提高碳的扩散活度，为片层间距更细的索氏体和可控的淬火贝氏体相变形核、快速回火软化提供有利条件，在此基础上，制造方法选用较高的吐丝温度，确保盘条处于高温奥氏体化状态，防止吐丝阶段网状碳化物析出，吐丝后直接进行在线熔盐强淬火处理：

12、一、相较于现有斯太尔摩风冷线的最高冷却能力有限，导致网状碳化物难以控制、珠光体片层间距较粗，盘条经过前段熔盐能利用熔盐的快速换热能力，提高盘条冷速，一方面，在降低偏析影响下，有效减少盘条经过700~800℃的网状碳化物析出区间，可以有效抑制网状碳化物形成，提高碳元素的利用价值和强化作用，避免网状碳化物对组织均匀性和塑性的不利影响，另一方面，盘条能够从高温奥氏体状态快速进入珠光体相区，形成更大的温度梯度和过冷度，促进大量奥氏体组织向索氏体组织转变，索氏体组织片层间距更细，对提高基体强度、降低等温回火难度有利，同时由于盘条快速降温，可以有效减少盘条在线时间，不必如斯太尔摩风冷线需要考虑高温吐丝对在线加工时间的不利影响，提高加工效率。

13、二、相较于现有斯太尔摩风冷线因提高风冷强度，增加马氏体等异常组织和组织均匀性的控制难度，一方面，盘条经过熔盐时，熔盐能覆盖在盘条表面进行更均匀的强换热，不存在受风面与背风面的问题，并可以进一步减小盘条截面上边部到芯部的温度梯度，温度更为可控，故盘条的相变更为均匀，可以避免部分位置过度冷却而形成劣化拉拔性能的马氏体组织，另一方面，盘条经过前段熔盐，在珠光体相区进行索氏体相变后，再经过后段熔盐的降温等温处理，可以促进未转变残余奥氏体快速转变为淬火贝氏体组织，可以使常规被视为异常组织的淬火贝氏体的少量析出变得更为可控，进而较传统索氏体+铁素体的基体强度更高，不仅能弥补降低mn含量带来的强度损失，还能够进一步提高盘条强度。

14、三、相较于现有斯太尔摩风冷线因慢冷持续冷却相变，在线时间较长、组织中软相铁素体占比仍较高、索氏体组织应力和位错密度较大，影响盘条塑性和拉拔性能，一方面，盘条先经过前段熔盐形成片层间距更细的索氏体组织，为后段熔盐的快速等温回火和渗碳体片微球化提供有利条件，另一方面，盘条经过后段熔盐降温等温处理，而非持续冷却，盘条可以维持在适当温度下，促进淬火贝氏体相变同时，促进先形成的索氏体组织和后形成的淬火贝氏体进行等温回火，并促使部分渗碳体片发生微球化，使索氏体的组织应力和位错密度得到降低，淬火贝氏体的位错密度下降转变为既强又韧的回火贝氏体组织，微球化碳化物均匀分布在塑性基体上，进而提高盘条塑性，合理转变和利用淬火贝氏体，利用这种等温回火处理使回火索氏体和回火贝氏体的占比更为可控，同时这种梯度降温使得后段熔盐温度不必过高，控制难度和生产能耗更小，cr也不会在过高的熔盐温度下粗化而对强塑性能不利。

15、在进一步的辊道强缓冷过程中，可以延续盘条经过后段熔盐的高温状态，通过降低盘条冷却速度促进盘条组织进一步韧化，提高盘条回火软化效果，从而实现盘条的复相组织调控、高强塑性匹配和快速生产。

16、由于c含量相对较高，轧制前通过进一步控制加热炉参数降低钢坯在炉内的脱碳风险，并促进成分均匀扩散，在优选的实施例中，所述轧制前，控制加热炉内残氧含量为1.3%~2.3%，加热炉均热温度为1090~1120℃，在炉时间为2.5~4h。

17、钢坯经加热炉加热后，通过高压除鳞水进一步去除钢坯表面氧化皮，避免氧化皮被轧入线材而影响线材表面质量，在优选的实施例中，经过加热炉后的除鳞水压力为14~17mpa。

18、由于吐丝温度相对较高，可以选用合适的轧制温度和压下量，促进终轧轧制过程动态再结晶细化晶粒，以提高基体强度和轧制效率，在优选的实施例中，所述轧制时，控制初轧温度为1055~1085℃，重载精轧压下量为22%~28%，终轧温度≥915℃。

19、在优选的实施例中，所述前段熔盐的熔盐温度为500~520℃，处理时间为30~50s，前段熔盐的熔盐温度越低、处理时间越长，则形成的索氏体越多、索氏体片层间距越细，对渗碳体片向微球转变有利，会提高组织中的回火索氏体占比，回火贝氏体占比下降，使得基体塑性上升，但熔盐温度过低、处理时间过长，对淬火贝氏体转变不利，会导致盘条强度不足；反之熔盐温度越高、处理时间越短，则形成的索氏体越少、索氏体片层间距增大，使得组织中留有更多残余奥氏体能够向淬火贝氏体组织转变，故降低组织中的回火索氏体占比，提高回火贝氏体占比，使得基体强度上升，但熔盐温度过高，对形成对拉拔有利的索氏体组织不利，甚至形成珠光体或过多铁素体组织，对后续等温回火软化不利，造成基体强度损失，处理时间过短，对索氏体孕育不利，会使得复相组织中的回火贝氏体占比过高，塑性不足，因此可以控制前段熔盐的熔盐温度和处理时间，促进大部分奥氏体组织向片层间距较细的索氏体转化，为后续淬火贝氏体相变及等温回火提供有利条件。

20、由于盘条由吐丝温度降至珠光体相区的冷速较快、温差较大，前段熔盐选用较高的熔盐循环量可以降低熔盐温升，促进形成的索氏体组织片层间距均匀细化，在优选的实施例中，所述前段熔盐的熔盐循环量为500~650t/h，熔盐温升≤5℃。

21、在优选的实施例中，所述后段熔盐的熔盐温度为430~470℃，处理时间为30~50s，后段熔盐考虑淬火贝氏体的峰值析出温度及等温回火热动力，后段熔盐的熔盐温度越低、处理时间越长，有利于促进经过前段熔盐后组织中未转变的残余奥氏体，快速转变为淬火贝氏体组织，接着在较长时间的等温回火下促进组织韧化软化，部分渗碳体片发生微球化，提高基体强塑性能，但熔盐温度过低，热动力不足，会降低等温回火效果，使盘条塑性不足，处理时间过长，有过于软化、cr的析出粗化而劣化强塑性能的风险，同时对高效生产不利；反之，熔盐温度越高、处理时间越短，则不利于残余奥氏体快速转变为淬火贝氏体组织，造成回火贝氏体占比下降，基体强度下降，熔盐温度过高，则回火贝氏体占比过低，盘条易过于软化，盘条强度不足，处理时间过短，则残余奥氏体未充分转变，等温回火软化和韧化效果下降，易造成力学性能波动增加、盘条脆性增加，故可以进一步控制后段熔盐的熔盐温度和处理时间，调控复相组织的形成与韧化，兼顾高效生产，以调控盘条的强塑性能匹配。

22、由于盘条由前段熔盐降至后段熔盐的熔盐温度，温差较小，可以选用较小的熔盐循环量，在控制熔盐温升精度的同时，能降低生产能耗，在优选的实施例中，所述后段熔盐的熔盐循环量为300~450t/h，熔盐温升≤3℃。

23、在优选的实施例中，所述辊道强缓冷控制盘条以0.1~0.3℃/s的缓冷速度冷却至300℃以下进行集卷，控制经过后段熔盐的盘条易较低的缓冷速度缓慢降温，强缓冷处理可以延续盘条经过熔盐后的高温状态，促进盘条组织进一步韧化，提高盘条回火软化效果。

24、在优选的实施例中，所述辊道强缓冷采用保温罩关闭，将在线熔盐等温淬火处理时盐浴槽上方≥300℃的高温气体吹至输送辊道，由输送辊道输送盘条进入保温罩内，可以回收利用在线熔盐等温淬火处理时盐浴槽上方的高温气体，既保持保温罩内热气氛以避免输送速度过低而影响生产节奏，又能够节约生产能耗。

25、一种热轧复相1860mpa级绞线用盘条，所述热轧复相盘条由上述任意一项所述的热轧复相1860mpa级绞线用盘条的制造方法制造获得。

26、上述热轧复相盘条采用c-si-mn-cr成分设计，且mn含量更低，可以进一步降低材料成本，同时相较于传统以珠光体/索氏体+铁素体的绞线钢盘条显微组织，所述热轧复相盘条的显微组织以大部分回火索氏体、少部分回火贝氏体为主，其余为回火铁素体和微球化碳化物，索氏体较珠光体的片层间距更细、拉拔性能和强度更好，索氏体经回火转变为回火索氏体，部分渗碳体片发生微球化转变为微球化碳化物，组织应力和位错密度得以进一步降低，使得塑韧性能得以提升，相较于常规被视为异常组织的淬火贝氏体，淬火贝氏体的强度和畸变较高，相变及形成变得更为可控，淬火贝氏体经过等温回火转变为回火贝氏体，位错密度降低，得到既强又韧的组织，降低回火铁素体占比，不含有马氏体异常组织，因此不仅能弥补降低mn含量带来的强度损失，能充分发挥c、cr的强化作用，利用复相组织进一步提高盘条强度，还能够通过回火态的组织调控提高盘条塑性，更适用于较大规格的盘条作为母材制造1860mpa级绞线，降低拉拔和编绳时的断丝风险。

27、回火索氏体的片层间距越细，对提高基体拉拔性能有利，但回火索氏体片层间距过细，伴随前段熔盐的熔盐温度下降、随时间延长，索氏体相变较多影响淬火贝氏体相变，会引起盘条强度下降，在优选的实施例中，所述回火索氏体的片层间距为75~115nm。

28、在优选的实施例中，所述热轧复相盘条的网状碳化物级别为0级，可以避免网状碳化物盘条组织均匀性，特别是盘条塑性的不利影响，进而降低拉拔断丝风险。

29、在优选的实施例中，所述热轧复相盘条的力学性能同圈差≤30mpa，力学性能波动更小，可以降低盘条拉拔断丝风险。

30、在优选的实施例中，所述热轧复相盘条的直径为12~15mm，抗拉强度为1290~1340mpa，断面收缩率为41%~46%，盘条直径规格较大，由于绞线高强化和轻量化，盘条抗拉强度较高有利于降低减面率和拉拔道次，提高绞线生产效率，避免过程中过度损失盘条塑性而引起断丝风险，盘条塑性较高，表现为具有更高的断面收缩率，能进一步降低盘条拉拔变形抗力，降低盘条拉拔断丝风险。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：

32、（1）针对1860mpa级钢绞线母材规格的提升导致盘条网状碳化物、马氏体等异常组织和组织均匀性控制难度增加，从而导致盘条在拉丝过程中断丝风险提高的现状，本发明的制造方法通过c-si-mn-cr化学成分设计结合在线熔盐等温淬火技术，通过前段熔盐控制盘条从高温奥氏体状态快速略过网状碳化物区间进入珠光体相区，抑制网状碳化物形成并形成以细片层间距索氏体组织为主的组织，再通过后段熔盐降温等温回火，促进未转变残余奥氏体快速转变为淬火贝氏体组织，同时促进先形成的索氏体组织和后形成的淬火贝氏体进行等温回火，并促使部分渗碳体片发生微球化，以调控盘条的强塑性匹配，最后辊道强缓冷促进盘条组织进一步韧化，不仅能够提高盘条组织均匀性、调控盘条复相组织，实现盘条高强度与塑性匹配，还能够进行高效生产，具有良好工业适应性。

33、（2）针对860mpa级钢绞线母材盘条力学性能波动大、强塑性不足的现状，本发明的热轧复相盘条，mn含量更低，可以进一步降低偏析影响和材料成本，显微组织类型为大部分回火索氏体、少部分回火贝氏体、其余为回火铁素体和微球化碳化物所组成的复合组织，能够避免网状碳化物、马氏体等异常组织难以抑制而削弱其强化作用，既有效利用常规被视为淬火贝氏体，转变为既强又韧的回火贝氏体组织，来提高盘条强度，弥补降低mn含量带来的强度损失，通过复相组织进一步提高盘条强度，又利用回火态的组织调控提高盘条塑性，可以达到产品抗拉强度为1290~1340mpa，断面收缩率为41%~46%，组织均匀性更好，力学性能波动更小，适用于作为母材制造1860mpa级绞线，降低拉拔和编绳时的断丝风险，具有良好的市场应用前景。