一种超高破断力胶带钢丝用钢及生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种超高破断力胶带钢丝用钢及生产方法，由下述重量百分含量元素组成：C 0.89％～0.94％，Mn 0.20％～0.45％，Cr 0.15％-0.25％，Si 0.20％～0.40％，P≤0.010％，S≤0.010％，V 0.0-0.15％，全氧0.0015％-0.0025％，Cu≤0.05％，其余为Fe及不可避免杂质。本发明的优点是：通过在钢中增加Mn、Cr和v元素增加盘条的强度，提高盘条的抗松弛性能。通过控制精炼过程项渣成分，降低微量元素含量，提高钢质洁净度。通过控制钢坯的加热温度，保留适当的碳铬化合物质点，提高盘条制成钢丝的抗松弛性能。
【专利说明】
一种超高破断力胶带钢丝用钢及生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种超高破断力胶带钢丝用钢及生产方法，属于精细加工用钢产品 类。
【背景技术】
[0002] 随着工业生产的发展，对于超高强度输送用胶带的需求不断提高。超高强度输送 用胶带钢丝强度由2400MPa，发展到2600-2700MPa。超高强度钢丝对于盘条的化学成分、钢 质洁净度等提出了较高要求。
[0003] 超细钢丝用高碳钢线材及制造方法（专利号为CN200910060815. 8)公开了一种 超细钢丝用高碳钢线材及制造方法。该线材中的化学成份按重量百分数计为C :0. 60~ 1. 2、Si :0· 10 ~0· 50、Mn :0· 10 ~0· 60、P 彡 0· 020、S 彡 0· 020、Ti 彡 0· 002、A1 彡 0· 005、 N < 0. 006,余量为Fe及不可避免的夹杂。其制法包括如下步骤：按超纯净钢工艺进行冶 炼、铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、采用Ca0/Si02 = 0. 5~1. 6的低碱度钢渣进行钢包吹氩 精炼和炉外精炼、浇注成方坯、加热炉对方坯进行750~850°C奥氏体化处理、高速线材控 乳控冷处理，乳制温度控制在750~900°C，最终制得线材。采用该线材可有效避免在拉拔 工艺中的断丝现象，拉拔单丝至少120万米以上不断丝，可生产出直径小于0. 50mm、具有高 强度、高韧性的超细钢丝，满足汽车、橡胶工业以及道路、桥梁建设的需要。
[0004] 上述专利仅介绍了超细钢丝用高碳钢线材化学成分及制造方法，并未对超高强度 输送用胶带钢丝进行介绍。特别是，上述专利未考虑超高强度钢丝的时效后的力学性能变 化。超高强度输送用胶带在使用过程承受较大应力，如果出现松弛，将会大大降低输送效 率。因此，必须尽量减轻超高强度输送用胶带钢丝的时效松弛。为了开发超高强度输送用 胶带钢丝必须在化学成分、精炼工艺和乳制工艺方面进行开发，满足用户的使用要求。
【发明内容】
[0005] 为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超高破断力胶带钢丝用钢及生 产方法，通过钢种成分设计及冶炼和乳制工艺设计，形成一种独特的生产工艺，提高产品质 量，满足用户的使用要求。
[0006] 为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
[0007] -种超高破断力胶带钢丝用钢，由下述重量百分含量元素组成：C 0.89%~ 0. 94 %，MnO. 20 % ~0. 45 %，Cr 0. 15 % -0. 25 %，Si 0. 20 % ~0. 40 %，P 彡 0. 010 %， S 彡 0· 010%，V 0·0-0· 15%，全氧 0.0015% -0· 0025%，Cu 彡 0.05%，其余为 Fe 及不可避 免杂质。
[0008] -种超高破断力胶带钢丝用钢的生产方法，包括以下步骤：
[0009] 1)铁水脱硫预处理、转炉冶炼和LF精炼：通过铁水脱硫预处理将铁水中的硫 含量控制到〇. 005%以下，转炉采用双渣法进行冶炼，降低钢液磷含量；转炉冶炼终点 要求P < 0.009%，转炉终点钢液温度控制在1580°C -1620°C ;LF精练过程温度控制在 1530°C -1590°C，时间 50-120 分钟；
[0010] 2)连铸：采用断面尺寸（200-400mm)*(300-500mm)的大方坯连铸生产钢坯；在连 铸过程中间包钢水过热度不大于35°C ;
[0011] 3)连乳和线材乳制：将连铸坯经过连乳和线材乳制生产出直径5. 0-6. 0mm的高碳 钢盘条；盘条相变前冷却速度控制在15-25°C /s，控制开始相变温度在620-660°C。
[0012] 其中：碳是钢中的主要强化元素，碳含量越高，盘条和钢丝的抗拉强度越高。但是 过高的碳含量导致盘条在拉拔过程的断丝率和出现分层的现象增加。因此，为了生产超高 破断力胶带钢丝用盘条，将钢中碳含量控制在〇. 89% -0. 94%。
[0013] 锰也是一种提高盘条强度的元素，锰元素在凝固过程的偏析较为严重，因此在 设计超高破断力胶带钢丝用盘条成分中，适当降低盘条锰含量，因此钢中锰含量控制在 0. 20%~0. 45%。
[0014] 铬是一种提高盘条强度的元素，该元素也能提高盘条的淬透性，细化高碳钢盘条 的组织，减小索氏体片层间距，提高盘条的拉拔性能。过高的铬含量也会使盘条的强度和硬 度增加过多，导致盘条在拉拔过程的加工硬化严重，并且磨耗增加，降低盘条拉拔性能。通 过微量的铬元素的添加，降低夹杂物的熔点，使之易于上浮排出钢液，降低夹杂物尺寸。因 此，钢中铬含量控制在0. 15% -0. 25%。
[0015] 硅是超高破断力胶带钢丝用钢冶炼过程的主要脱氧元素。硅含量低将导致钢液脱 氧不足；但是，过高的硅含量导致钢中残余氧化物夹杂粗大，对钢的应用性能不利。因此，钢 中硅含量控制在〇. 20 %~0. 40 %。
[0016] 磷硫都是钢中有害杂质元素，要求盘条0.010%，0.010%，在不造成其他 影响的情况下，越低越好。
[0017] 盘条中的全氧含量是代表盘条洁净度的一个重要指标。较低的盘条全氧含量易于 提高盘条的加工性能。但是，过低的盘条氧含量不利于盘条中夹杂物变形性的改善，因此盘 条的全氧含量控制在0.0015% -0.0025%。
[0018] 钒是提高盘条强度，细化晶粒的元素。适量的钒将有利于保证超高破断力胶带钢 丝用盘条抗拉强度。过高的V含量既不利于控制盘条成本，也不利于盘条组织控制，因此盘 条的钒含量控制在〇. 〇% -〇. 15%。
[0019] 盘条中的铜降低其加工性能，导致盘条在拉拔合股过程的断丝，因此其含量 Cu 彡 0· 05%〇
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0021] 通过在钢中增加 Mn、Cr和V元素增加盘条的强度，提高盘条的抗松弛性能。通过 控制精炼过程顶渣成分，降低微量元素含量，提高钢质洁净度。通过控制钢坯的加热温度， 保留适当的碳铬化合物质点，提高盘条制成钢丝的抗松弛性能。通过控制盘条吐丝温度和 相变前冷却速度，进一步保留钢中碳铬化合物，并防止质点长大。采用该方法生产的直径 5. Smm盘条用于直径1. 1mm超高破断力胶带钢丝的生产，单丝抗拉强度达到2600-2700MPa。 钢丝生产过程断丝率不大于0. 2次/吨，满足了用户的使用要求。
【具体实施方式】
[0022] 下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方 式。
[0023] -种超高破断力胶带钢丝用钢，其特征在于，由下述重量百分含量元素组成： C0. 89 % ~0. 94 %，Μη 0. 20 % ~0. 45 %，Cr 0. 15 % -0. 25 %，Si 0. 20 % ~0. 40 %， P 彡 0· 010%，S 彡 0· 010%，V 0· 0-0· 15%，全氧 0· 0015% -0· 0025%，Cu 彡 0· 05%，其余 为Fe及不可避免杂质。
[0024] 这些成分的范围设定理由如下所述：
[0025] 碳是钢中的主要强化元素，碳含量越高，盘条和钢丝的抗拉强度越高。但是过高的 碳含量导致盘条在拉拔过程的断丝率和出现分层的现象增加。因此，为了生产超高破断力 胶带钢丝用盘条，将钢中碳含量控制在0. 89% -0. 94%。
[0026] 锰也是一种提高盘条强度的元素，锰元素在凝固过程的偏析较为严重，因此在 设计超高破断力胶带钢丝用盘条成分中，适当降低盘条锰含量，因此钢中锰含量控制在 0. 20%~0. 45%。
[0027] 铬是一种提高盘条强度的元素，该元素也能提高盘条的淬透性，细化高碳钢盘条 的组织，减小索氏体片层间距，提高盘条的拉拔性能。过高的铬含量也会使盘条的强度和硬 度增加过多，导致盘条在拉拔过程的加工硬化严重，并且磨耗增加，降低盘条拉拔性能。通 过微量的铬元素的添加，降低夹杂物的熔点，使之易于上浮排出钢液，降低夹杂物尺寸。因 此，钢中铬含量控制在0. 15% -0. 25%。
[0028] 硅是超高破断力胶带钢丝用钢冶炼过程的主要脱氧元素。硅含量低将导致钢液脱 氧不足；但是，过高的硅含量导致钢中残余氧化物夹杂粗大，对钢的应用性能不利。因此，钢 中硅含量控制在〇. 20 %~0. 40 %。
[0029] 磷硫都是钢中有害杂质元素，要求盘条[P]彡0.010%，[S]彡0.010%，在不造成 其他影响的情况下，越低越好。
[0030] 盘条中的全氧含量是代表盘条洁净度的一个重要指标。较低的盘条全氧含量易于 提高盘条的加工性能。但是，过低的盘条氧含量不利于盘条中夹杂物变形性的改善，因此盘 条的全氧含量控制在0.0015% -0.0025%。
[0031] 钒是提高盘条强度，细化晶粒的元素。适量的钒将有利于保证超高破断力胶带钢 丝用盘条抗拉强度。过高的V含量既不利于控制盘条成本，也不利于盘条组织控制，因此盘 条的钒含量控制在〇. 〇% -〇. 15%。
[0032] 盘条中的铜降低其加工性能，导致盘条在拉拔合股过程的断丝，因此其含量 [Cu]彡 0· 05%〇
[0033] 本发明中涉及的超高破断力胶带钢丝用钢其生产工艺如下：
[0034] 1)铁水脱硫预处理、转炉冶炼和LF精炼：要求通过铁水脱硫预处理将铁水中的硫 含量控制到0. 005%以下，最好控制到0. 002%以下。转炉采用双渣法进行冶炼，降低钢液 磷和镁含量。转炉冶炼终点要求P < 〇. 009%，转炉终点钢液温度控制在1580°C -1620°C。 LF精练过程温度控制在1530°C -1590°C范围内，时间50-120分钟。
[0035] 2)连铸：采用断面尺寸（200-400mm)*(300-500mm)的大方坯连铸生产钢坯。在连 铸过程中间包钢水过热度不大于35°C。
[0036] 3)连乳和线材乳制：将连铸坯经过连乳和线材乳制生产出直径5. 0-6. 0mm的高碳 钢盘条。盘条相变前冷却速度控制在15-25°C /s，控制开始相变温度在620-660°C防止盘条 冷却过快，造成盘条强度过高；同时也保证盘条的索氏体化率控制在85 %以上，满足超高 破断力胶带钢丝的生产要求。
[0037] 实施例：
[0038]
[0039] 采用该方法生产的直径5. 5mm盘条用于直径1. 1mm超高破断力胶带钢丝的生产， 单丝抗拉强度达到2600-2700MPa。钢丝生产过程断丝率不大于0. 2次/吨，满足了用户的 使用要求。
[0040] 本发明通过在钢中增加 Mn、Cr和V元素增加盘条的强度，提高盘条的抗松弛性能。 通过控制精炼过程顶渣成分，降低微量元素含量，提高钢质洁净度。通过控制钢坯的加热温 度，保留适当的碳铬化合物质点，提高盘条制成钢丝的抗松弛性能。通过控制盘条吐丝温度 和相变前冷却速度，进一步保留钢中碳铬化合物，并防止质点长大。
【主权项】
1. 一种超高破断力胶带钢丝用钢，其特征在于，由下述重量百分含量元素组成： C0. 89 % ~0. 94 %，Μη 0. 20 % ~0. 45 %，Cr 0. 15 % -0. 25 %，Si 0. 20 % ~0. 40 %， P 彡 0· 010%，S 彡 0· 010%，V 0· 0-0· 15%，全氧 0· 0015% -0· 0025%，Cu 彡 0· 05%，其余 为Fe及不可避免杂质。2. 根据权利要求1所述的一种超高破断力胶带钢丝用钢的生产方法，其特征在于，包 括以下步骤： 1) 依次经铁水脱硫预处理、转炉冶炼和LF精炼：通过铁水脱硫预处理将铁水中的 硫含量控制到〇. 005%以下，转炉采用双渣法进行冶炼，降低钢液磷含量；转炉冶炼终点 要求P < 0.009%，转炉终点钢液温度控制在1580°C -1620°C ;LF精练过程温度控制在 1530°C -1590°C，时间 50-120 分钟： 2) 连铸：采用断面尺寸（200-400mm)*(300-500mm)的大方坯连铸生产钢坯；在连铸过 程中间包钢水过热度不大于35°C ; 3) 连乳和线材乳制：将连铸坯经过连乳和线材乳制生产出直径5. 0-6. 0mm的高碳钢盘 条：盘条相变前冷却速度控制在15_25°C /s，控制开始相变温度在620-660°C。
【文档编号】C22C38/24GK105986183SQ201510079723
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月13日
【发明人】王宁, 郭大勇, 常宏伟, 栾花冰, 孙振宇, 陈兆军
【申请人】鞍钢股份有限公司