专利名称：一种含Nb微合金化高碳钢热轧盘条及制造方法
技术领域：
本发明属于热轧盘条技术领域，特别是涉及一种含Nb微合金化高碳钢热轧盘条及制造方法，适用于生产018. 9mm及O21. 6mm、强度1860MPa级钢绞线及08 Ilmm光面钢丝用013 16mm热轧高碳钢盘条。
背景技术：
预应力钢绞线大量应用于矿山、煤矿、深水码头、高速公路、高速铁路、高层建筑、机场等基础设施的建设中，使用钢绞线代替普通钢筋能增加建筑物的跨度，提高使用寿命、降低工程造价。所以，近年来该产品在国内的推广运用速度十分迅速。2000年该产品国 内的用量为10万吨，到目前需求达到250万吨。同时，该产品升级换代也非常快，从以前的 1670MPa 经过 1770MPa、1860MPa 发展到 2000MPa。规格由原来的 09. 53mm、Oil. 11mm、①12. 70mm、①15. 24mm,发展到①17. 8mm的规格。随着国内大多数的矿山、煤矿到了开采的后期，开采的坑道顶部延伸地下更深的位置。坑道对顶部支护的安全系数提出更高的要求，以抵抗不同岩层结构在发生错动时产生的巨大剪切应力。大型矿山和煤矿对O 18. 9及021. 6mm规格的钢绞线有了需求。目前，制作直径017. 8mm强度1860MPa级别的钢绞线原料为直径①13mm的SWRH82B，盘条抗拉强度保持在1200MPa以上。制作O 18. 9及0 21. 6mm规格的钢绞线，直径O 13mm盘条原始强度不低于1250MPa，原来的SWRH82B盘条也不能满足这一要求。需要开发一种比SWRH82B抗拉强度更高的盘条来满足要求制作更大规格钢绞线的要求，为提高盘条的抗拉强度，传统的技术路线是在SWRH82B成分的基础上添加V等合金，利用V的固熔强化与析出强化来提高强度，增加了盘条的生产成本。中国专利ZL200410155452. 3采用转炉冶炼、LF炉精炼、130mmX 130mm断面小方坯、结晶器电磁搅拌，标准斯太尔摩控冷线，其风量仅为83000 m3/h，冷却速度仅为5 8°C的条件下，可以批量生产015. 24mm强度1860MPa级别的钢绞线用C>12 14mm规格盘条。而在该设备条件下生产O 18. 9及021. 6mm强度1820MPa级钢绞线用较大规格O 13 16mm热轧盘条没有报道。中国专利ZL200410155452. 3技术基础之上，采用130mmX 130mm小方还连铸工艺生产抗拉强度大于1150MPa级别规格为012 14mm热轧盘条,主要用于制作①15. 24mml860MPa钢绞线。其最主要盘条规格为12. 5mm盘条,冷加工由C>12. 5mm拉拔成
05. 05和5. 25mm,强度达到1900 1960MPa。生产的O 13mm盘条只能制作15. 24mm强度1860MPa级钢绞线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含Nb微合金化高碳钢热轧盘条及制造方法，针对制作大规格钢绞线所用原盘条要求控制在1250Mpa要求的特点，通过将SWRH82B中的C由原来0. 79 0. 82%提高到0. 85 0. 95%，设计一种新的高碳钢制造方法及成分。本发明热轧盘条的成分以质量％计，C:0.83 1.00%、Si :0. 15 0. 35%、Mn:0. 60 0. 90%、Cr 0 0. 50%, V 0 0. 20%,Nb:0. 01 0. 20%、余量Fe。
本发明的制造方法米用160mmX 160mm连铸还和控轧、控冷工艺生产18. 9及
21.6mm强度1860MPa级钢绞线用O 13 16_规格的SWRH87B热轧盘条，包括铁水脱硫扒渣一转炉冶炼一挡渣出钢一钢包脱氧及合金化一钢包渣改质一LF钢包精炼一喂Si-Ca线—钢包底吹IS软吹一160mmX 160mm小方还全保护烧铸一结晶器配合末端电磁搅拌一加热—控制轧制一控制冷却，在工艺过程中控制如下技术参数转炉采用双渣操作，终点碳按0. 35 0. 70%控制，出钢温度1585 1625°C，挡渣出钢，控制转炉出钢过程中的下渣厚度0 50mm之间；采用低氮增碳剂增碳，用Si-Ca-Ba脱氧，加入量I. 5 2. 5kg/t钢，每炉加650 850kg合成洛；进LF精炼站控制氧活度保持在0 15ppm之间。精炼终渣FeO+MnO之和在0 3%之间； 喂Ca-Si线进行夹杂变性处理；软吹时间保证在15 20分钟，使钢中夹杂最大限度的上浮；160mmX 160mm小方坯连铸，结晶器采用300A、5Hz的电磁搅拌，末端采用400A、5Hz电磁搅拌，采用高碱度大包覆盖剂，大包氩封、中间包全程吹氩、浸入式水口全保护浇铸，浇注按照I. 85m/min恒拉速控制，中间包钢水过热度彡25°C，连铸二冷采用0. 85L/Kg比水量进行浇注。采用合适的开轧温度，开轧温度控制在1020 1150°C，以利于缩孔的焊合，增加缩孔焊合的几率；使用预水冷和相变强化冷却技术控制组织和性能。采用通过盘条相变后在线对盘条进行保温，缩短盘条在后续加工前的时效时间。本发明的盘条用于制作018. 9及021. 6mm强度1820MPa级钢绞线及08 Ilmm光面钢丝。本发明通过盘条相变后在线对盘条进行保温，缩短盘条在后续加工前的时效时间。生产的的盘条C>13 16mm之间，盘条时效后抗拉强度大于1280MPa,面缩率大于30%。使用预水冷和相变强化冷却技术控制组织和性能。本发明成功开辟了一条米用160mmX 160mm连铸小方还生产<!> 18. 9及<!>21. 6mm强度1820MPa级钢绞线用013 16mm规格高碳钢热轧盘条工艺技术路线，生产的盘条质量优良，用户使用良好，效益显著。
具体实施例方式本发明可在钢铁联合企业实施，下面是首钢第二炼钢厂一首钢第一高速线材厂，采用该发明生产的实例。工艺路线为铁水脱硫扒渣一二炼钢210t转炉冶炼一转炉挡渣出钢一钢包脱氧合金化一LF钢包精炼一喂Si-Ca线一钢包底吹氩软吹一160mmX 160mm方坯连铸机一铸坯表面质量检查一加热一高速线材轧机轧制中13 16mm盘条一控制冷却一成品包装。转炉冶炼主要工艺参数炉子公称容量210t，倾动方式全悬挂四点啮合全悬挂扭力杆式，转炉全高H=I 1842mm,炉体回转速度V=0. I lr/min ；LF炉主要工艺参数额定能力单包钢水210t，上口外径4950mm，电极直径500mm，炉盖升降行程600mm ；
连铸机主要工艺参数160mm*160mm方还；8机8流,液位自控全保护带结晶器电磁搅拌；轧钢厂主要工艺参数120t/h步进梁式燃气炉；28机架连轧机组；109. Sm延迟型斯太尔摩控制冷却线，压紧力20 40吨SUND自动打捆机。实施例I :炉号8B05482转炉冶炼，原料铁水加入量180吨，炼钢生铁20. 5吨，废钢4. 6吨，供氧工作氧压7. 5kg/cm2,供氧时间13分40秒；石灰加入量7500kg,轻烧白云石1665kg ;奥矿1765kg ;终点碳:0. 40%，磷:0. 015% ;出钢温度 1610。。。脱氧合金化，娃韩钡300kg,娃猛1000kg,猛铁1000kg,碳素铬铁970kg。LF精炼炉，氩气前期流量为500NL/min，中期流量340NL/min，后期氩气流量·100NL/min,合成洛加入650kg,埋弧洛320kg,出站氧活度6. 2ppm。中包温度1485°C，结晶器水量1650 L/min,拉速I. 85/min。开轧温度1090°C，出精轧温度950°C，吐丝温度890°C。成品成分:C:0.83% ；Si:0. 18% ；Mn:0. 65% ；S:0. 006% ；P:0. 012% ；Cr:0. 29% ；V 0. 07% ；Nb 0. 01%。盘条抗拉强度1290MPa，面缩率36. 5%。实施例2 :炉号8A04946转炉冶炼，原料铁水加入量184吨，炼钢生铁20. 3吨，废钢5吨，供氧工作氧压7. 6kg/cm2,供氧时间12分33秒。石灰加入量13900kg,轻烧白云石260kg ;奥矿4. 6kg ;终点碳:0. 58%，磷:0. 015% ;出钢温度 1590。。。脱氧合金化，娃I丐钡350kg,娃猛89kg,猛铁IlOOkg,碳素铬铁1000kg。LF精炼炉，氩气前期流量为490NL/min，中期流量330NL/min，后期氩气流量30NL/min,合成洛加入600kg,埋弧洛300kg,出站氧活度9ppm。中包温度1480°C，结晶器水量1659 L/min,拉速I. 85/min。开轧温度1070°C，出精轧温度937°C，吐丝温度866°C。成品成分:C:0.87% ；Si:0. 25% ；Mn:0. 75% ；S:0. 009% ；P:0. 015% ；Cr:0. 30% ；V 0. 08% ；Nb 0. 02%。盘条抗拉强度1310MPa，面缩率38. 7%。实施例3 :炉号8B05478转炉冶炼，原料铁水加入量176吨，炼钢生铁15. 3吨，废钢20. 6吨，供氧工作氧压7kg/cm2,供氧时间12分23秒。石灰加入量12600kg,轻烧白云石330kg ;奥矿3070kg ;终点碳:0. 57%，磷:0. 01% ;出钢温度16000C。脱氧合金化,娃韩钡330kg,娃猛920kg,猛铁1550kg,碳素铬铁1000kg。LF精炼炉，氩气前期流量为520NL/min，中期流量330NL/min，后期氩气流量90NL/min,合成洛加入600kg,埋弧洛300kg,出站氧活度6. 8ppm。中包温度1479°C，结晶器水量1655 L/min,拉速I. 85/min。开轧温度1090°C，出精轧温度945°C，吐丝温度889°C。成品成分:C:0.95% ；Si:0. 22% ；Mn:0. 85% ；S:0. 004% ；P:0. 010% ；Cr:0. 32% ；V 0. 05% ；Nb 0. 05%。
盘条抗拉强度1340MPa，面缩34. 5%。实施例4 :炉号8B05455转炉冶炼，原料铁水加入量185吨，炼钢生铁25吨，废钢10吨，供氧工作氧压7. 2kg/cm2，供氧时间13分36秒；石灰加入量14570kg，萤石240kg ;奥矿1950kg ;终点碳
0.70%，磷:0. 012% ;出钢温度 1595。。。脱氧合金化，娃韩钡320kg,娃猛1010kg,猛铁1000kg,碳素铬铁864kg。LF精炼炉，氩气前期流量为542NL/min，中期流量355NL/min，后期氩气流量 100NL/min,合成洛加入660kg,埋弧洛320kg,出站氧活度为6. 7ppm。中包温度1480°C，结晶器水量1657L/min，拉速I. 85/min。开轧温度1090°C，出精轧温度935°C，吐丝温度905°C。成品成:C:1. 0% ；Si:0. 18% ；Mn:0. 85% ；S:0. 010% ；P:0. 013% ；Cr:0. 45% ；V
0.04% ；Nb 0. 15%。盘条抗拉强度1360MPa，面缩36. 7%。
权利要求
1.一种含Nb微合金化高碳钢热轧盘条，其特征在于，成分以质量％计，C:0. 83 I. 00%, Si 0. 15 O. 35%、Mn:O. 6 O. 9%、Cr 0 O. 50%, V :0 O. 15%, Nb:O. 01 O.20%、余量=Fe0
2.—种权利要求I所述的含Nb微合金化高碳钢热轧盘条的制造方法，工艺包括铁水脱硫扒渣一转炉冶炼一挡渣出钢一钢包脱氧及合金化一钢包渣改质一LF钢包精炼一喂Si-Ca线一钢包底吹IS软吹一160mmX 160mm小方还全保护烧铸一结晶器配合末端电磁搅拌一加热一控制轧制一控制冷却，其特征在于，在工艺中控制如下技术参数 转炉采用双渣操作，终点碳按O. 35 O. 70%控制，出钢温度1585 1625°C，挡渣出钢，控制转炉出钢过程中的下洛厚度控制在O 50mm之间； 采用低氮增碳剂增碳，用Si-Ca-Ba脱氧，加入量I. 5 2. 5kg/t钢，每炉加650 850kg合成渣； 出LF精炼站控制氧活度保持在O IOppm之间，精炼终渣FeO+MnO之和在O 3%之间； 喂Ca-Si线进行夹杂变性处理；软吹时间保证在15 20分钟，使钢中夹杂最大限度的上浮； 控制中间包钢水平均过热度控制在15 20°C之间，连铸采用恒拉速I. 85米/分钟和全保护浇铸，采用较强的O. 85L/kg 二冷比水量，结晶器配合末端电磁搅拌以降低铸坯中心碳偏析和缩孔； 开轧温度1020 1150°C;出精轧温度920 960°C;吐丝温度880 920°C，以利于轧材缩孔的焊合。
全文摘要
一种含Nb微合金化高碳钢热轧盘条及制造方法，属于热轧盘条技术领域。成分以质量%计,C:0.83～1.00％、Si0.15～0.35%、Mn:0.6～0.9%、Cr0～0.50％、V0～0.15％、Nb:0.01～0.20％、余量Fe。采转炉采用双渣法高拉碳操作，挡渣出钢；采用低氮增碳剂增碳；出LF精炼站控制氧活度低于10ppm，精炼终渣FeO+MnO之和不超过3%； Ca-Si线进行夹杂变性处理;采用160mm×160mm小方坯，结晶器配合末端电磁搅拌，连铸机全保护、恒拉速浇铸，采用合理二次冷却制度；采用合适的开轧温度控制,来增加缩孔焊合的几率；使用预水冷和相变强化冷却技术控制组织和性能。盘条时效后的力学性能抗拉强度大于1280MPa，面缩率大于30％。
文档编号C21D8/06GK102851579SQ201210331239
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者王全礼, 周德, 李永东, 孔祥涛, 张永青, 叶少锋, 朱殷翔, 李三凯, 程四华, 丁宁, 孙齐松, 史昌 申请人:首钢总公司