一种制绳用高碳钢热轧盘条的生产方法
【专利说明】一种制绳用高碳钢热轧盘条的生产方法
[0001]【技术领域】 本发明涉及金属的乳制方法，进一步来说，涉及乳制线材的方法，具体而言，涉及高碳 钢热乳盘条的生产。
[0002] 【【背景技术】】 高碳钢热乳盘条是金属制品行业用于拉拔钢丝、捻制钢绳的原料，需要经过多道次的 拉拔，拉拔成单丝后，再对单丝进行高速捻股制成钢绳。盘条在整个加工过程中始终处于高 应力状态，任何缺陷都会导致钢丝断裂，用户希望断丝率越低越好，制成的钢丝、钢绳具有 高强度、高塑性，并且性能波动小，因此对原料盘条质量有以下要求:①钢质洁净，无脆性夹 杂物;②钢中有害元素 P、s含量低;③成分波动小;④盘条中心无网状渗碳体;⑤盘条微观组 织索氏体化率高且均匀;⑥盘条强度高，塑性好，表面光洁，无耳子等缺陷，尺寸精度高。
[0003] 中国专利数据库中，涉及用高碳钢热乳盘条生产相关的申请件不多，如 CN101327490B号《拉拔用优质高碳钢热乳盘条的生产方法》、CN102851579A号《一种含Nb微 合金化高碳钢热乳盘条及制造方法》、CN102560047B号《一种控制高碳钢盘条晶界脆化的热 乳方法》、CN103028599B号《一种用于热乳带肋钢筋钢盘条的生产方法》、CN103305675B号 《一种钢帘线用热乳盘条表面脱碳层的控制方法》等。上述专利技术都还不能完全满足用户 对制绳用高碳钢热乳盘条的质量要求。目前尚无制绳用高碳钢热乳盘条生产的专利申请 件。
[0004] 【
【发明内容】
】 本发明旨在提供一种制绳用高碳钢热乳盘条的生产方法，使Φ 5.5~14mm的60#~80# 盘条的质量和性能满足用户使用要求。
[0005] 发明人针对Φ5.5~14mm的60#、65#、70 #、75#和80#高碳钢热乳盘条的生产技术进行 了攻关，采用以下工序生产:顶底复吹转炉冶炼、挡渣出钢、钢包脱氧合金化、LF炉精炼、软 吹氩、方坯连铸、铸坯加热、高速线材乳机乳制、风冷线冷却、收集、精整、打捆、称重挂牌、卸 卷入库;本发明方法的技术要点在于： (1) 成分和性能设计 制绳用高碳钢盘条的成分既要满足成品钢丝的强度和塑性要求，又要满足拔丝、捻股 加工过程中不断丝的要求，因此必须设计高碳钢中碳、硅、锰、磷、硫、氮、铜、镍、铬各元素和 酸溶铝Als的控制目标值； 制绳用高碳钢盘条的性能要满足抗拉强度和断面收缩率的要求，故必须设计各种型号 高碳钢盘条的抗拉强度和断面收缩率； (2) 转炉冶炼中采用高磷铁水，通过双渣操作、出钢双挡渣工艺，使钢水按质量分数计 含 Ρ<0·015%; (3) LF炉精炼:采用电石、SiFe粉造白渣，采用MnFe调锰、SiFe调硅，在钢水成分和温度 达到要求后，喂SiCa线对钢中夹杂物进行变性处理;喂SiCa线完毕软吹氩去除钢中夹杂物， 软吹氩时间控制在lOmin以上，流量控制在20~80 L/min; (4) 控制钢中铝的来源：为控制炉渣中AI2O3含量将钢中Als含量控制在lOppm以下，要 求使用A1含量低的脱氧剂或不用铝脱氧，还要控制合金及其他原料中铝的含量，减少铝的 来源； (5) 连铸过程须减少大颗粒夹杂物:在钢水连浇过程中要求下一包钢水坐上大包回转 台后，前一包钢水才能停浇，要求连铸换大包时间控制在3min以内，中间包钢水液面确保 400mm以上;大包采用引流砂自开浇技术，自开浇率100%;大包带Ar封保护套管浇注，中间包 采用浸入式水口、采用挡渣坝和气幕挡墙改变钢水流场，使钢水中夹杂物充分上浮，净化钢 水； (6) 减轻铸坯中心缺陷:采取控制中间包钢水过热度，优化结晶器电磁搅拌，稳定铸坯 拉坯速度和改善二冷条件，减轻铸坯中心缺陷； (7) 连铸过程采用全保护浇铸:从盛钢桶到中间包的钢流采用长保护套管输送，并用吹 氩气的方法进行密封；中间包采用专用覆盖剂覆盖钢水，使空气与钢水隔绝，同时对钢水保 温；从中间包到结晶器的钢流采用长套管输送，使钢流与空气隔绝；结晶器采用专用保护 渣，使钢水与空气隔绝，同时对钢坯表面进行润滑，提高铸坯表面质量； (8) 制定钢坯加热制度:按炉组坯，加热炉温度控制:钢坯加热要应均匀，钢坯头、中、尾 温差< 50°C，加热过程中防止钢坯出现过热、过烧等现象；要求铸坯在低温阶段加热缓慢， 而在高温阶段加热快速，尽量缩短在高温段的滞留时间； (9) 高压水除"鳞"：利用高压水的机械冲击力来除去钢坯表面氧化形成的铁皮： (10) 控乳控冷:控制乳件出预穿水温度和吐丝温度，并对风冷进行控制，使盘条的微 观组织索氏体化率达到80%以上。
[0006] 上述技术要点（1)中，所述各元素和酸溶铝Als的控制目标值是:碳含量的控制目 标是设计成分的中线± 0.01%，硅含量0.21%~0.25%，锰含量0.65%~0.68%，磷P < 0.015%， 硫S < 0.015%，酸溶错Als < lOppm，氮含量80ppm，Cu含量不超过0.20%，镍含量不超过 0.15%，络含量不超过0.10%;所述设计的抗拉强度和断面收缩率是:将60 #~80#盘条的性能 设计如下:抗拉强度Rm为900~1050MPa，断面收缩率为25%。
[0007] 上述技术要点（3)中，所述软吹氩时间控制在lOmin以上，流量控制在20~80 L/ min〇
[0008] 上述技术要点(4)中，所述A1含量低的脱氧剂是铝含量小于1%的脱氧剂。
[0009] 上述技术要点（6)中，所述中间包钢水过热度控制在20°C~30°C;所述优化结晶器 电磁搅拌的措施是60#~70 #的结晶器电磁搅拌频率为4Hz、电流240A，75#~80#的结晶器电 磁搅拌频率为5Hz、电流320A;所述稳定铸坯拉坯速度的要求是60 #~75#的铸坯拉坯速度稳 定在1.90 ± 0.02 m/min，二冷比水量为0.71 L/kg，80#的铸坯拉坯速度稳定在1.73 ± 0.02 m/min，二冷比水量为0.60 L/kg。
[0010] 上述技术要点（8)中，所述加热炉温度控制为加热段1130°C~1180°C，均热段控制 为1100°C~1150°C，乳机入口钢坯温度控制为980°C~1050°C，目标温度控制为1015°C。 [0011] 上述技术要点（10)中，所述乳件出预穿水温度控制在880°C~910°C，吐丝温度控 制在820°C ~860°C。
[0012]发明人指出："碳含量的控制目标是设计成分的中线"是为了控制碳含量变化小使 盘条强度波动小，例如70#钢碳的中线是0.70%，则控制在0.69%~0.71%，65#钢碳中线是 0.65%，则控制在0.64%~0.66%，如此类推。
[0013]本发明对60#~80#钢的成分进行了优化设计，通过对转炉冶炼、LF炉精炼、连铸的 过程控制，减少钢中的Al2〇3、TiN等脆性夹杂物，减轻铸坯的中心缺陷，通过控制乳制控制冷 却工艺，改善盘条的微观组织，提高盘条表面质量，用本发明方法生产的盘条供钢丝绳厂制 造钢丝及钢绳，钢丝用于制造弹簧和钢绳，广泛用于煤矿、海洋、港口、电梯等拖拉、提升设 备。
[0014] 【【具体实施方式】】 以申请人公司炼钢厂和乳钢厂采用本发明生产制绳用60#~80#高碳钢热乳盘条为例， 进一步说明本发明。
[0015] 该厂生产工艺包括以下工序：100吨顶底复吹转炉冶炼，挡渣出钢，钢包脱氧合金 化，LF炉精炼，软吹氩，150方坯连铸(钢水与空气隔绝的全保护浇注，六机六流连铸，结晶器 配有电磁搅拌，二冷段气雾冷却红坯），铸坯加热，高速线材乳机乳制（除鳞，粗乳，切头尾， 中乳，切头尾，预精乳，预穿水，切头尾，精乳，乳后穿水，夹送，吐丝），stel lmor风冷线冷却， 收集，精整，打捆，称重挂牌，卸卷，入库。
[0016] 炼钢 1.1 100t顶底复吹转炉冶炼 原料条件：铁水成分以质量分数计为Si=0.30 %~0.80 %、Μη=0.30 %~0.80 %、P < 0 · 120 %、S < 0 · 040 %，Cr < 0 · 12%，Ni < 0 · 10%，Cu < 0 · 15%，铁水温度 2 1250°C，采用优质废 钢，石灰成分以质量分数计为Ca0>90%、Si02 < 1.5%、S<0.15%，石灰活性度>310ml。 [0017]装入制度:钢铁料入炉总量为90t，其中铁水80t，废钢lot。
[0018] 造渣制度：当铁水含P以质量分数计>0.100%时，采用双渣操作，当铁水P < 0.100 %时，采用单渣操作。
[0019] 终点控制:采用高拉补吹，避免多次后吹，确保钢水不过氧化，出钢成分以质量分 数计含C 2 0.08 %、P < 0.012 %、S < 0.030 %。若终点C<0.08%，则改炼其它钢种。要求等样 出钢，首先保证0.012%。
[0020] 出钢操作：保证出钢口状况良好，出钢时间2 3min，采用挡渣塞+挡渣棒双挡渣出 钢，钢包渣层厚度< 50mm。
[0021] 钢包要求:要求用红钢包，钢包温度2 900°C，底吹砖畅通，钢包洁净，不得有包沿， 确保大包水口自开。
[0022] 脱氧合金化:80#钢采用低氮增碳剂增碳，其它牌号钢采用普通增碳剂增碳，采用 硅锰铁+锰铁配锰，不足硅用硅铁补齐。采用SiCaBa合金进行终脱氧，加入量60~120kg/炉， 当终点氧化性强时，适当增加 SiCaBa合金的加入量。合金加入顺序为硅锰铁一增碳剂一硅 铁一 SiCaBa合金。
[0023] 转炉温度控制：以保证钢水到精炼站温度为目标，出钢温度=1600~1640°C，到精 炼站温度=1500~1530°C。
[0024]钢水成分控制：转炉冶炼钢包脱氧合金化后的钢水成分按成品成分的中下限控 制，再通过LF精炼工艺调整成分到产品目标成分。钢水进LF炉精炼站成分如下： 1.2 LF炉精炼 精炼工艺流程:钢水进站-测温、预吹Ar-入位-一次加热-测温、取样-成分粗调- 加热、造白渣-测温、取样-成分精调、精炼-测温-出位-喂丝、取样-软吹Ar、测温-加 保温剂-连铸。
[0025] 精炼操作:在相应的到站温度下，采用相应的档位化渣，在供电lOmin内形成液态 白渣，必须保证供电15min内形成白渣，并保持白渣时间不小于lOmin，加入合成渣、精炼渣 造渣，并根据炉内温度、钢水硫含量和化渣情况增加合成渣用量。采用电石、SiFe粉、铝粒 (粒度< 3mm)和铝钒土造白渣。精炼过程调节钢包底吹氩气流量，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。
[0026] 喂丝及软吹氩：LF炉精炼处理完毕，喂SiCa线或纯钙线进行钙处理，喂丝完毕后 软吹氩时间大于lOmin，以钢包渣面微微涌动不裸露钢液面