專利名稱：一種免退火低碳鋼盤條及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低碳鋼制造領(lǐng)域，尤其涉及一種免退火低碳鋼盤條及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及社會(huì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的進(jìn)一步加強(qiáng)，對(duì)低碳、超低碳鋼有了廣泛的要求，除了傳統(tǒng)低碳拉絲材料外，目前高性能鍍鋅鋼絲、低碳鋼纖維鋼絲和低碳導(dǎo)電鋼絲的市場(chǎng)也在快速發(fā)展。低碳鋼絲的拉拔生產(chǎn)工藝要求盤條具有低強(qiáng)度高塑性，較低的抗拉強(qiáng)度及較高的塑性能夠取消拉拔過程中的退火熱處理工序，從而降低對(duì)環(huán)境的污染，減少碳排放。專利號(hào)為CN200710159224. 7公開了一種冶煉超低碳鋼的方法。冶煉控制方法 包括鐵水預(yù)處理脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、RH真空處理、連鑄工序。轉(zhuǎn)爐不脫氧出鋼，LF進(jìn)行精煉，RH真空處理裝置內(nèi)強(qiáng)制脫氧脫碳。專利號(hào)為CN200910244375. I公開了一種低成本冶煉高級(jí)別低碳鋼的生產(chǎn)工藝。采用轉(zhuǎn)爐、RH精煉、鋼包爐精煉、連鑄工藝生產(chǎn)低碳鋼，轉(zhuǎn)爐承擔(dān)部分脫碳功能，發(fā)揮RH精煉脫碳功能，鋼包爐脫硫、升溫和成分微調(diào)。專利號(hào)PCT/AU2009/000986為公開了一種用傳統(tǒng)煉鋼設(shè)備低成本生產(chǎn)低碳、低硫和低鎳鋼的方法(LOW COST MAKING OF A LOW CARBON, LOW SULFUR, AND LOW NITROGENSTEEL USING CONVENTIONAL STEELMAKING EQUIPMENT 采用 VTD 真空處理脫碳、脫硫。專利CN200710159224. 7、專利 CN200910244375. I 和專利 PCT/AU2009/000986 在生產(chǎn)工藝上均采用真空處理，增加了冶煉成本，傳統(tǒng)的低碳鋼生產(chǎn)工藝為轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、真空處理(RH/VD )、連鑄、軋制，存在工藝流程長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高的問題。專利CN200710023901. 2公開了低碳鋼盤條。盤條中碳為0. 04% 0. 10%,錳為0. 25% 0. 60%,鈮為0. 008% 0. 017%,硼為20 40ppm，盤條強(qiáng)度在430 480MPa。在鋼中加入了鈮、硼合金元素，增加了合金成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述問題和不足而提供一種低成本免退火低碳鋼盤條及其生產(chǎn)方法，保證盤條具有較大的晶粒尺寸、較低的抗拉強(qiáng)度和較高的面縮值，滿足用戶在拉拔生產(chǎn)過程中取消拉拔退火工藝要求，降低對(duì)環(huán)境的污染，減少碳排放。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的該免退火低碳鋼盤條的組成成分重量百分比(Wt%)為[C] :0· 04% 0. 10%, [Si]: 0. 01% 0. 10%, [Mn] 0. 20% 0. 35%, [P] ( 0. 015%,( 0. 010%, [N] ( 0. 0060%,全氧0. 0030% 0. 0060%,全鋁 0. 0020% 0. 0080%,不可避免的雜質(zhì)不高于0. 1%，其余為鐵。本發(fā)明成分設(shè)計(jì)理由如下碳在鋼中與鐵形成間隙固溶體，有助于提高鋼的強(qiáng)度。但從鋼絲拉拔工藝要求和盤條強(qiáng)度控制的角度來看，要求盡可能低。但是極低的碳含量需要進(jìn)行真空脫碳處理，增加生產(chǎn)成本。因此將碳控制在0. 04% 0. 10%。
硅大部分固溶于鐵素體中，能提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)具有脫氧作用，能消除FeO夾雜對(duì)鋼的品質(zhì)的不良影響。從提高鋼絲拉拔性能角度來說，硅含量要求盡可能低。但是，極低的硅含量需要在精煉過程采用專用鋼包和耐火材料，增加鋼種生產(chǎn)成本。因此本專利硅要控制在O. 01% O. 10%O錳具有很好的脫氧作用，能夠清除鋼中的FeO，大大改善鋼的品質(zhì)，特別是降低鋼的脆性，錳可以和硫形成MnS，以消除硫的有害作用，改善鋼的加工性能，因此鋼中必須保證一定的錳含量，同時(shí)錳還具有固溶強(qiáng)化的作用。為了充分地發(fā)揮其作用，要將錳控制在O. 2%以上，但如果錳過剩會(huì)使鋼材脆化，降低拔絲性能，因此錳要控制在O. 20% O. 35%。磷、硫都是鋼中有害雜質(zhì)元素，磷會(huì)在鋼中析出脆性很大的Fe3P，使鋼在室溫下強(qiáng)度提高，脆性增加，即增加鋼的冷脆性，同時(shí)磷在鋼的結(jié)晶過程中容易偏析且難以消除。硫在鐵中幾乎不溶解，而與鐵形成FeS，F(xiàn)eS與Fe形成低熔點(diǎn)的共晶體，在熱加工時(shí)由于分布于晶界的共晶體容易融化導(dǎo)致開裂，即增加鋼的熱脆性。為保證盤條具有良好的性能，要求鋼中[P]彡0.015%，[S]彡O. 010%，在不造成其他影響的情況下，越低越好。
鋁在鋼中一般用于脫氧，降低鋼的全氧含量，同時(shí)具有細(xì)化晶粒的作用，主要是由于鋁在鋼中和其它元素形成細(xì)小彌散分布的難熔化合物起到抑制晶粒長(zhǎng)大的作用，主要是AlN的影響。細(xì)小的晶粒對(duì)于控制盤條的強(qiáng)度和拉拔工藝不利，因此要降低鋼中全鋁含量；過低的鋁含量對(duì)控制鋼的氧含量不利。因此本專利將鋼中的全鋁含量控制在O. 0020%-0. 0080% 之間。氮在鋼中的溶解度很低，過剩的氮便過飽和地溶解在鋼中，在加熱過程中會(huì)發(fā)生氮化物析出現(xiàn)象，使鋼的硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降，增加鋼的加工硬化率，對(duì)鋼絲拉拔帶來不利影響，其含量應(yīng)盡可能低，因此鋼中氮含量要求不大于O. 0060%。鋼中的全氧含量代表鋼的潔凈度，含氧量增加會(huì)使鋼的強(qiáng)度、塑性降低，為保證用戶的拉拔要求，需將其控制在一定范圍。過高的全氧含量容易產(chǎn)生鑄坯氣孔缺陷，給鋼坯連鑄帶來困難，過低的全氧含量需要鋁脫氧劑強(qiáng)脫氧，并保證較高的鋼液鋁含量，從而使盤條鋁含量也較高，其晶粒細(xì)化效果顯著，反而提高盤條強(qiáng)度，不能保證用戶的拉拔要求。因此盤條全氧含量控制在O. 0030% O. 0060%O本發(fā)明中的低碳鋼盤條基本成分如上所述，其余部分為鐵及不可避免的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)隨著原材料等混入，也是允許的，但是雜質(zhì)含量不得高于O. 1%。本發(fā)明中涉及的免退火低碳鋼盤條生產(chǎn)方法如下1)轉(zhuǎn)爐冶煉轉(zhuǎn)爐采用不完全脫氧低碳出鋼，出鋼碳含量控制在O. 03%-0. 06%，轉(zhuǎn)爐爐后加入碳錳鐵2-2. 5Kg/t、鋁錳鐵5-6Kg/t脫氧，抑制精煉過程鋼液增碳。2) LF精煉采用埋弧加熱，防止鋼水增氮，合金化用中碳錳鐵或金屬錳，LF搬出全鋁不大于O. 012%。3)連鑄采用大方坯保護(hù)澆鑄，防止鋼水增氮，鋼坯斷面尺寸280mm*380mm，中間包鋼水過熱度不大于30°C，電磁攪拌電流彡400A,防止鋼還產(chǎn)生氣孔缺陷，拉速控制在在O. 5m/min-0. 7m/min之間。4)軋制入雙模塊溫度控制在900-920°C，保持較高的軋制溫度以獲得較大的晶粒尺寸，吐絲溫度870-900°C，輥道速度O. 2-0. 4m/s，關(guān)閉風(fēng)機(jī)，保證盤條在較低的冷速下獲得低強(qiáng)度。本發(fā)明低碳鋼盤條的晶粒尺寸控制在20-30um，抗拉強(qiáng)度彡350MPa，面縮指標(biāo)^ 75%。本發(fā)明的低碳鋼盤條通過成分設(shè)計(jì)并采用轉(zhuǎn)爐爐后不完全脫氧工藝，提高精煉過程鋼液氧活度，降低脫氧成本。利用鋼液較高的氧活度，降低鋼液的鋁含量、防止鋼液增鋁，減小其細(xì)化晶粒的作用；同時(shí)，利用鋼液較高的氧活度，抑制精煉過程鋼液增碳，為降低盤條的強(qiáng)度創(chuàng)造條件。通過采取上述冶煉措施，并結(jié)合軋制工藝設(shè)計(jì)，開發(fā)了一種免退火低碳鋼盤條，并在生產(chǎn)過程中減少了冶煉工序，即無真空處理(RH/VD)工序，縮短工藝流程，降低生產(chǎn)成本，滿足了用戶在拉拔過程中取消退火工藝的要求。按照本發(fā)明中涉及的成分和生產(chǎn)方法生產(chǎn)的免退火低碳鋼盤條，其晶粒尺寸控制在20-30um，抗拉強(qiáng)度彡350MPa，面縮^ 75%。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)技術(shù)方案的組分配比，進(jìn)行冶煉與軋制。本發(fā)明實(shí)施例鋼的化學(xué)成分見表I。本發(fā)明實(shí)施例鋼的軋制工藝及性能見表2。轉(zhuǎn)爐吹煉過程加入脫氧劑中碳錳鐵2-2. 5Kg/t、鋁錳鐵5_6Kg/t不完全脫氧，出鋼·碳含量控制在O. 03%-0. 06% ；LF爐精煉埋弧加熱、吹氬，加入中碳錳鐵或金屬錳合金化，LF爐搬出全鋁不大于O. 012%，保證搬出溫度1620°C ;連鑄方坯規(guī)格280X380mm，中間包鋼水過熱度25°C _30°C，電磁攪拌電流400-450A，拉速O. 5 m/min -O. 6m/min ;線材軋制入雙模塊溫度905°C -920°C，吐絲溫度880°C -900°C，輥道速度O. 25-0. 4m/s，風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，軋制盤條直徑Φ5. 5mm,應(yīng)用本發(fā)明生產(chǎn)的Φ5. 5mm的盤條在用戶生產(chǎn)中取消退火直接拉拔到Φ0. 6-Φ I. Omm0表I本發(fā)明實(shí)施例鋼的化學(xué)成分(wt%)
權(quán)利要求
1.一種免退火低碳鋼盤條，其特征在于其化學(xué)成分重量百分比為[c] :0. 04% O. 10%, [Si] : O. 01% O. 10%, [Mn] 0. 20% O. 35%, [P] ( O. 015%, [S] ( O. 010%,[N] ( O. 0060%,全氧0. 0030% O. 0060%,全鋁O. 0020% O. 0080%,不可避免的雜質(zhì)不高于O. 1%，其余為鐵。
2.—種權(quán)利要求I所述免退火低碳鋼盤條的制造方法，其特征在于，采用“轉(zhuǎn)爐冶煉—LF精煉一連鑄一軋制”的工藝路線 1)轉(zhuǎn)爐冶煉不完全脫氧低碳出鋼，出鋼碳含量控制在O.03%-0. 06%，轉(zhuǎn)爐爐后加入中碳錳鐵2-2. 5Kg/t、鋁錳鐵5-6Kg/t脫氧； 2)LF精煉埋弧加熱，合金化用中碳錳鐵或金屬錳，LF搬出全鋁不大于O. 012% ； 3)連鑄大方坯保護(hù)澆鑄，鋼坯斷面尺寸280mm*380mm，中間包鋼水過熱度不大于30°C,電磁攪拌電流彡400A,拉速控制在在O. 5m/min-0. 7m/min ； 4)軋制入雙模塊溫度900-920°C，吐絲溫度870-900°C，輥道速度O.2-0. 4m/s,關(guān)閉風(fēng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種免退火低碳鋼盤條及其生產(chǎn)方法，其化學(xué)成分 [C] :0.04%～ 0.10%， [Si]: 0.01%～ 0.10%，[Mn]0.20%～0.35%，[P]≤0.015%，[S]≤0.010%，[N]≤0.0060%，全氧0.0030%～0.0060%，全鋁0.0020%～0.0080%，不可避免的雜質(zhì)不高于0.1%，其余為鐵。其制造方法包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、連鑄、軋制，轉(zhuǎn)爐爐后不完全脫氧，利用鋼液較高的氧活度，降低鋼液的鋁含量，抑制精煉過程鋼液增碳，大方坯保護(hù)澆鑄，入雙模塊溫度控制在900-920℃，吐絲溫度870-900℃，輥道速度0.2-0.4m/s，關(guān)閉風(fēng)機(jī)。無真空處理工序，縮短工藝流程，降低生產(chǎn)成本，滿足了用戶在拉拔過程中取消退火工藝的要求。按照本發(fā)明中涉及的成分和生產(chǎn)方法生產(chǎn)的免退火低碳鋼盤條，其晶粒尺寸控制在20-30um，抗拉強(qiáng)度≤350MPa，面縮≥75%。
文檔編號(hào)B21B1/46GK102899554SQ20121040816
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者王秉喜, 任玉輝, 郭大勇, 薛軍, 高航 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司