专利名称：一种免退火低碳钢盘条及其生产方法
技术领域：
本发明属于低碳钢制造领域，尤其涉及一种免退火低碳钢盘条及其制造方法。
背景技术：
随着国民经济的快速发展以及社会环境保护意识的进一步加强，对低碳、超低碳钢有了广泛的要求，除了传统低碳拉丝材料外，目前高性能镀锌钢丝、低碳钢纤维钢丝和低碳导电钢丝的市场也在快速发展。低碳钢丝的拉拔生产工艺要求盘条具有低强度高塑性，较低的抗拉强度及较高的塑性能够取消拉拔过程中的退火热处理工序，从而降低对环境的污染，减少碳排放。专利号为CN200710159224. 7公开了一种冶炼超低碳钢的方法。冶炼控制方法 包括铁水预处理脱硫、转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理、连铸工序。转炉不脱氧出钢，LF进行精炼，RH真空处理装置内强制脱氧脱碳。专利号为CN200910244375. I公开了一种低成本冶炼高级别低碳钢的生产工艺。采用转炉、RH精炼、钢包炉精炼、连铸工艺生产低碳钢，转炉承担部分脱碳功能，发挥RH精炼脱碳功能，钢包炉脱硫、升温和成分微调。专利号PCT/AU2009/000986为公开了一种用传统炼钢设备低成本生产低碳、低硫和低镍钢的方法(LOW COST MAKING OF A LOW CARBON, LOW SULFUR, AND LOW NITROGENSTEEL USING CONVENTIONAL STEELMAKING EQUIPMENT 采用 VTD 真空处理脱碳、脱硫。专利CN200710159224. 7、专利 CN200910244375. I 和专利 PCT/AU2009/000986 在生产工艺上均采用真空处理，增加了冶炼成本，传统的低碳钢生产工艺为转炉冶炼、LF精炼、真空处理(RH/VD )、连铸、轧制，存在工艺流程长，生产成本高的问题。专利CN200710023901. 2公开了低碳钢盘条。盘条中碳为0. 04% 0. 10%,锰为0. 25% 0. 60%,铌为0. 008% 0. 017%,硼为20 40ppm，盘条强度在430 480MPa。在钢中加入了铌、硼合金元素，增加了合金成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种低成本免退火低碳钢盘条及其生产方法，保证盘条具有较大的晶粒尺寸、较低的抗拉强度和较高的面缩值，满足用户在拉拔生产过程中取消拉拔退火工艺要求，降低对环境的污染，减少碳排放。本发明是这样实现的该免退火低碳钢盘条的组成成分重量百分比(Wt%)为[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%,全铝 0. 0020% 0. 0080%,不可避免的杂质不高于0. 1%，其余为铁。本发明成分设计理由如下碳在钢中与铁形成间隙固溶体，有助于提高钢的强度。但从钢丝拉拔工艺要求和盘条强度控制的角度来看，要求尽可能低。但是极低的碳含量需要进行真空脱碳处理，增加生产成本。因此将碳控制在0. 04% 0. 10%。
硅大部分固溶于铁素体中，能提高钢的强度，同时具有脱氧作用，能消除FeO夹杂对钢的品质的不良影响。从提高钢丝拉拔性能角度来说，硅含量要求尽可能低。但是，极低的硅含量需要在精炼过程采用专用钢包和耐火材料，增加钢种生产成本。因此本专利硅要控制在O. 01% O. 10%O锰具有很好的脱氧作用，能够清除钢中的FeO，大大改善钢的品质，特别是降低钢的脆性，锰可以和硫形成MnS，以消除硫的有害作用，改善钢的加工性能，因此钢中必须保证一定的锰含量，同时锰还具有固溶强化的作用。为了充分地发挥其作用，要将锰控制在O. 2%以上，但如果锰过剩会使钢材脆化，降低拔丝性能，因此锰要控制在O. 20% O. 35%。磷、硫都是钢中有害杂质元素，磷会在钢中析出脆性很大的Fe3P，使钢在室温下强度提高，脆性增加，即增加钢的冷脆性，同时磷在钢的结晶过程中容易偏析且难以消除。硫在铁中几乎不溶解，而与铁形成FeS，FeS与Fe形成低熔点的共晶体，在热加工时由于分布于晶界的共晶体容易融化导致开裂，即增加钢的热脆性。为保证盘条具有良好的性能，要求钢中[P]彡0.015%，[S]彡O. 010%，在不造成其他影响的情况下，越低越好。
铝在钢中一般用于脱氧，降低钢的全氧含量，同时具有细化晶粒的作用，主要是由于铝在钢中和其它元素形成细小弥散分布的难熔化合物起到抑制晶粒长大的作用，主要是AlN的影响。细小的晶粒对于控制盘条的强度和拉拔工艺不利，因此要降低钢中全铝含量；过低的铝含量对控制钢的氧含量不利。因此本专利将钢中的全铝含量控制在O. 0020%-0. 0080% 之间。氮在钢中的溶解度很低，过剩的氮便过饱和地溶解在钢中，在加热过程中会发生氮化物析出现象，使钢的硬度、强度提高，塑性下降，增加钢的加工硬化率，对钢丝拉拔带来不利影响，其含量应尽可能低，因此钢中氮含量要求不大于O. 0060%。钢中的全氧含量代表钢的洁净度，含氧量增加会使钢的强度、塑性降低，为保证用户的拉拔要求，需将其控制在一定范围。过高的全氧含量容易产生铸坯气孔缺陷，给钢坯连铸带来困难，过低的全氧含量需要铝脱氧剂强脱氧，并保证较高的钢液铝含量，从而使盘条铝含量也较高，其晶粒细化效果显著，反而提高盘条强度，不能保证用户的拉拔要求。因此盘条全氧含量控制在O. 0030% O. 0060%O本发明中的低碳钢盘条基本成分如上所述，其余部分为铁及不可避免的杂质，这些杂质随着原材料等混入，也是允许的，但是杂质含量不得高于O. 1%。本发明中涉及的免退火低碳钢盘条生产方法如下1)转炉冶炼转炉采用不完全脱氧低碳出钢，出钢碳含量控制在O. 03%-0. 06%，转炉炉后加入碳锰铁2-2. 5Kg/t、铝锰铁5-6Kg/t脱氧，抑制精炼过程钢液增碳。2) LF精炼采用埋弧加热，防止钢水增氮，合金化用中碳锰铁或金属锰，LF搬出全铝不大于O. 012%。3)连铸采用大方坯保护浇铸，防止钢水增氮，钢坯断面尺寸280mm*380mm，中间包钢水过热度不大于30°C，电磁搅拌电流彡400A,防止钢还产生气孔缺陷，拉速控制在在O. 5m/min-0. 7m/min之间。4)轧制入双模块温度控制在900-920°C，保持较高的轧制温度以获得较大的晶粒尺寸，吐丝温度870-900°C，辊道速度O. 2-0. 4m/s，关闭风机，保证盘条在较低的冷速下获得低强度。本发明低碳钢盘条的晶粒尺寸控制在20-30um，抗拉强度彡350MPa，面缩指标^ 75%。本发明的低碳钢盘条通过成分设计并采用转炉炉后不完全脱氧工艺，提高精炼过程钢液氧活度，降低脱氧成本。利用钢液较高的氧活度，降低钢液的铝含量、防止钢液增铝，减小其细化晶粒的作用；同时，利用钢液较高的氧活度，抑制精炼过程钢液增碳，为降低盘条的强度创造条件。通过采取上述冶炼措施，并结合轧制工艺设计，开发了一种免退火低碳钢盘条，并在生产过程中减少了冶炼工序，即无真空处理(RH/VD)工序，缩短工艺流程，降低生产成本，满足了用户在拉拔过程中取消退火工艺的要求。按照本发明中涉及的成分和生产方法生产的免退火低碳钢盘条，其晶粒尺寸控制在20-30um，抗拉强度彡350MPa，面缩^ 75%。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一步的说明。本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行冶炼与轧制。本发明实施例钢的化学成分见表I。本发明实施例钢的轧制工艺及性能见表2。转炉吹炼过程加入脱氧剂中碳锰铁2-2. 5Kg/t、铝锰铁5_6Kg/t不完全脱氧，出钢·碳含量控制在O. 03%-0. 06% ；LF炉精炼埋弧加热、吹氩，加入中碳锰铁或金属锰合金化，LF炉搬出全铝不大于O. 012%，保证搬出温度1620°C ;连铸方坯规格280X380mm，中间包钢水过热度25°C _30°C，电磁搅拌电流400-450A，拉速O. 5 m/min -O. 6m/min ;线材轧制入双模块温度905°C -920°C，吐丝温度880°C -900°C，辊道速度O. 25-0. 4m/s，风机全部关闭，轧制盘条直径Φ5. 5mm,应用本发明生产的Φ5. 5mm的盘条在用户生产中取消退火直接拉拔到Φ0. 6-Φ I. Omm0表I本发明实施例钢的化学成分(wt%)
权利要求
1.一种免退火低碳钢盘条，其特征在于其化学成分重量百分比为[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%,全铝O. 0020% O. 0080%,不可避免的杂质不高于O. 1%，其余为铁。
2.—种权利要求I所述免退火低碳钢盘条的制造方法，其特征在于，采用“转炉冶炼—LF精炼一连铸一轧制”的工艺路线 1)转炉冶炼不完全脱氧低碳出钢，出钢碳含量控制在O.03%-0. 06%，转炉炉后加入中碳锰铁2-2. 5Kg/t、铝锰铁5-6Kg/t脱氧； 2)LF精炼埋弧加热，合金化用中碳锰铁或金属锰，LF搬出全铝不大于O. 012% ； 3)连铸大方坯保护浇铸，钢坯断面尺寸280mm*380mm，中间包钢水过热度不大于30°C,电磁搅拌电流彡400A,拉速控制在在O. 5m/min-0. 7m/min ； 4)轧制入双模块温度900-920°C，吐丝温度870-900°C，辊道速度O.2-0. 4m/s,关闭风机。
全文摘要
本发明提供了一种免退火低碳钢盘条及其生产方法，其化学成分 [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%，全铝0.0020%～0.0080%，不可避免的杂质不高于0.1%，其余为铁。其制造方法包括转炉冶炼、LF精炼、连铸、轧制，转炉炉后不完全脱氧，利用钢液较高的氧活度，降低钢液的铝含量，抑制精炼过程钢液增碳，大方坯保护浇铸，入双模块温度控制在900-920℃，吐丝温度870-900℃，辊道速度0.2-0.4m/s，关闭风机。无真空处理工序，缩短工艺流程，降低生产成本，满足了用户在拉拔过程中取消退火工艺的要求。按照本发明中涉及的成分和生产方法生产的免退火低碳钢盘条，其晶粒尺寸控制在20-30um，抗拉强度≤350MPa，面缩≥75%。
文档编号B21B1/46GK102899554SQ20121040816
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者王秉喜, 任玉辉, 郭大勇, 薛军, 高航 申请人:鞍钢股份有限公司