高强钢丝用SWRH82A热轧盘条开发

 第47卷  第3期金 属 制 品2021年6月 Vol 47  No 3MetalProductsJune2021  doi:10.3969/j.issn.1003-4226.2021.03.007
高强钢丝用SWRH82A热轧盘条开发
张德勇, 牛治凯, 王 博, 李 伟, 祁敏翔
(五矿营口中板有限责任公司, 辽宁 营口 115000)
摘要:介绍了高强钢丝用SWRH82A热轧盘条冶炼及轧制生产工艺,冶炼过程中转炉采用高拉补吹操作,严控终点高碳含量,LF炉精炼过程中控制软吹氩时间不小于15min,连铸过程中采用低过热度恒速保护浇铸,结晶器末端使用电磁搅拌;轧制中精轧入口温度(900±20)℃,吐丝温度860~890℃。生产的盘条索氏体体积分数85%以上,抗拉强度1140~1210MPa,断面收缩率和断后伸长率分别为35%~48.5%和10%~15.5%,产品符合用户要求。
关键词:SWRH82A;力学性能;夹杂物;碳偏析;高强钢丝
中图分类号:TG335.6   文献标识码:A
DevelopmentofSWRH82Ahotrolledwirerodforhighstrengthsteelwire
ZhangDeyong,NiuZhikai,WangBo,LiWei,QiMinxiang
控制器外壳(MinmetalsYingkouMediumPlateCo.,Ltd.,Yingkou115000,China)
Abstract:TointroducesmeltingandrollingproductionprocessofhotrolledwirerodSWRH82Aforhighstrengthsteelwire.Theconverteradoptshighstretchingsupplementaryblowingoperationinsmeltingprocess,andend pointhighcarboncon tentisstrictlycontrolled.DuringrefiningprocessofLFfurnace,thesoftargonblowingtimeiscontrollednotlessthan15minutes.Thecontinuouscastingprocessadoptslowsuperheatconstantspeedprotectioncastin
g,andelectromagneticstirringisusedattheendofthemold;thefinishingtemperatureatentranceofrollingis(900±20)℃,andthelaytemper atureis860~890℃.thewirerodhassorbitecontentmorethan85%,tensilestrength1140~1210MPa,reductionofareaandelongationafterfracture35%~48.5%and10%~15.5%respectively.Theproductmeetsrequirementsofusersandhasgooduseeffect.
Keywords:SWRH82A;mechanicalproperty;inclusion;carbonsegregation;highstrengthsteelwire
  随着钢铁行业市场竞争的加剧,各企业均加大了高附加值、市场效益好的产品研发力度[1]。我国金属制品行业,港口吊装用钢丝绳、矿井提升用钢丝绳、电缆用钢丝绳、高压胶管增强用钢丝、胶带用钢丝的用量越来越大[2],对SWRH82A盘条的质量提出了更高的要求。SWRH82A是JIS3506中的高碳钢牌号,SWRH82A盘条对质量要求十分严格,需稳定控制化学成分,较低的P、S含量,稳定的力学性能,良好的表面质量及尺寸精度,较低的夹杂物级别,较高的索氏体含量且不允许有影响拉拔的马氏体、网状渗碳体等组织。
五矿营口中板有限责任公司具有丰富的精细钢丝用高碳钢盘条生产经验,根据用户高端产品需求开发SWRH82A盘条。经过近一年的试制及小批量生产,累计生产超3000t。盘条经国内某钢丝生产企业使用,产品性能优良,质量稳定,获得用户的认可。
1 工艺路线
SWRH82A盘条生产工艺路线:铁水预处理→转炉冶炼→LF炉精炼→钢坯连铸→钢坯缓冷→加热→轧制→控制冷却→取样、检验→打包→包装、入库。使用150mm×150mm铸坯,经过高速线材无扭轧机轧制盘条规格为 6.5~12mm。
2 坯料生产
2.1 化学成分
SWRH82A热轧盘条要求控制钢的碳偏析,C、Si、Mn含量波动不大,严格限制P、S及残余元素的含量。化学成分要求见表1。膜盒
要求残余元素Ni、Cr、Cu质量分数控制在0.10%以内,实际控制范围为w(Cr)≤0.05%,w(Ni)≤0.04%,w(Cu)≤0.01%。
金  属  制  品第47卷
表1 SWRH82A盘条化学成分
Table1 ChemicalcompositionofSWRH82Awirerod
w/%
CSiMnPSAlsTi0.80~0.84
0.20~0.30
汽车扎带0.45~0.55
≤0
.020≤0
.015≤0
.003≤0
.0032.2 夹杂物控制
夹杂物控制是开发SWRH82A盘条的关键,钙铝酸盐、Al2O3、TiN等夹杂物在钢中是脆性夹杂物,对钢材质量危害很大。夹杂物的控制水平是衡量钢材质量的标志。拉拔过程是将 5.5mm的盘条拉拔成最细 0.39mm的钢丝,此过程使钢丝长度增加约1
99倍,截面积约减小到原来的0.5%,对夹杂物在钢中的要求很严格。大颗粒夹杂物的存在,特别是变形性较差的脆性夹杂物如Al2O3及TiN等是导致线材拉拔断裂的主要原因。精炼处理过程中要完成降低夹杂物的数量、尺寸和夹杂物类型的转化,为有效控制夹杂物,制定工艺控制要求如下。
(1)冶炼时选用低Ti铁水,选用不含Al、Ti废钢,禁止使用冶炼含Al、Ti钢种后的钢包。
(2)转炉采用高拉补吹操作,严格控制终点碳质量分数,减少出钢及精炼过程碳粉加入量,从而减少钢中夹杂物的产生,在出钢过程中采用硅钙钡脱氧,使用低铝硅铁+高碳锰铁对合金成分进行调整,禁止使用含Al物料,在合金脱氧过程中减少Al2O3脆性夹杂物的产生,出钢时进行双挡渣作业,严格控制下渣量,加入活性石灰进行洗渣,并在整个钢包过
程中吹氩,以促进脱氧产物的去除[3]。同时,为了
减轻LF精炼的负担,使夹杂物在精炼过程中有足够的上浮时间,在转炉出钢过程中加预顶渣,每炉平均添加石灰量约245kg,萤石118kg。
(3)精炼过程中钢包全程吹氩,采用硅铁粉、电石脱氧,造低碱度还原性渣,并根据渣况加入少量萤石,保证炉渣良好的流动性及对夹杂物的吸附能力,处理中期完成成分的调整,避免后期加入碳粉、合金等物料,精炼炉精炼时间应保持在40min以上,白渣保持时间至少1
3min,处理后软吹时间应控制在15min以上。(4)方坯连铸采用长水口+浸入式水口保护浇铸,防止钢水二次氧化,浇铸温度控制在1480~
1490℃,过热度≤35℃[4],拉速控制在2.0~2.2
m/min,拉速保持稳定。
冶炼过程中保持工艺稳定,可有效控制钢中T[O]在0.0040%以内,Als、Ti质量分数在0.003%以内。对盘条进行非金属夹杂物检验结果见表2。2.3 低倍检验及碳偏析
由于SWRH82A钢对低倍组织和中心碳偏析有
严格的要求,高碳钢连铸坯的低倍组织和中心碳偏析相互影响,因此控制低倍质量和中心碳偏析是开发S
WRH82A钢的重点。表2 SWRH82A盘条非金属夹杂物
Table2 NonmetallicinclusionsinSWRH82Awirerod类别ABCDDSA+B+C+D等级
0~1.0
0~1.0
0.5~1.5
  连铸采取中包钢水低过热度、恒拉速浇钢及结晶器+末端电磁搅拌技术等控制铸坯内部质量,方坯低倍检验结果见表3。
表3 SWRH82A方坯低倍检验结果
Table3 Low powertestresultofSWRH82Abillet内部缺陷
缩孔中心偏析中心疏松等级
0~0.5
0.5~1.0
1.0~1.5
  在铸坯横截面对角线上取样,取样位置如图1所示。对所取样品进行碳硫检验,碳质量分数相对稳定。根据检验数据计算铸坯碳偏析指数均控制在1.05以内,分别在0.96~1.04和0.98~1.03。碳质量分数及碳偏析指数波动情况如图2
所示。
图1 铸坯对角线取样位置
Fig.1 Diagonalsamplingpositionofcastingbille
图2 铸坯对角线碳质量分数及碳偏析指数Fig.2 Carbonmassfractiona
ndcarbonsegregation
indexondiagonalofbillet
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03·
 第3期张德勇,等:高强钢丝用SWRH82A热轧盘条开发
3 轧制
为控制盘条表面脱碳,减少氧化铁皮的产生,坯
料加热过程采用微还原性气氛,防止脱碳层超标,生
产异常时进行降温操作[5]。高碳钢盘条作为拉丝
的原料,最好的组织为索氏体,主要是其具有较大的
冷塑性变形能力[6]。为了获得有利于拉拔的索氏
体组织,制定了SWRH82A盘条轧制工艺见表4。
表4 SWRH82A盘条轧制工艺
Table4 RollingprocessofSWRH82Awirerod
均热段温度/℃精轧入口
温度/℃
吐丝
温度/℃
起始辊道速度/
(m·s-1)
1180±30880±20860~8900.93.1 钢坯加热
均热段温度1150~1210℃,目标控制1180℃。钢坯头、中、尾温差应小于50℃,不应
出现过热、过烧现象,炉内保持微还原性气氛,如果停轧时间超过30min,应立即降低加热炉温度至900℃保温。
免烧砖机模具3.2 轧制过程中温度控制
轧制过程中精轧入口温度860~900℃,吐丝温度860~890℃,目标温度875℃。水箱各段需给水均匀,根据轧制速度变化和加热情况,随时调整水箱各段给水情况,确保吐丝温度符合要求。
3.3 风冷线控制
SWRH82A属于过共析钢;控冷时要避免组织出现二次渗碳体,同时尽可能获得具有良好综合力学性能的索氏体,采用强制快冷,使盘条冷却快速通过二次渗碳体析出温度区,同时应快速进入索氏体相变区,并在索氏体相变区充分完成奥氏体相变,不允许奥氏体进入较低转变温度的马氏体相变区,应控制相变前的冷却速度大于10℃/s,以抑制先共析渗碳体的析出,否则盘条在拉拔过程中易发生脆断[7-10]。因此,控制冷却时1#、2#风机开启80%,3#、4#风机开启75%,5#、6#风机开启50%。
SWRH82A盘条尺寸偏差按GB/T14981中B级精度控制,尺寸偏差控制在±0.15mm,
不圆度≤0.30mm。为控制SWRH82A盘条表面质量,采取在C型钩上安装胶皮、盘条两端加垫片、盘卷套袋、吊具加套管、盘卷层间及车厢加垫布等措施,防止盘条表面擦伤。
3.4 力学性能和金相组织
对SWRH82A盘条取样进行力学性能和金相组织检验,力学性能见表5,金相组织见表6。
表5 SWRH82A盘条力学性能
Table5 MechanicalpropertiesofSWRH82Awirerod项目A/%Rm/MPaZ/%
范围10~15.51140~121035~48.5
均值11.9117638.8
表6 SWRH82A盘条金相组织
Table6 MicrostructureofSWRH82Awirerod项目
索氏
体/%
中心碳
偏析/级
脱碳层
深度/mm
网状渗
碳体/级范围85~901.0~2.00.01~0.040
均值881.70.030
  由表5、表6可以看出:(1)SWRH82A盘条的索氏体率为88%,抗拉强度1140~1210MPa,平均抗拉强度1176MPa,抗拉强度满足后续深加工产品的力学性能要求;(2)SWRH82A盘条的断面收缩率较好,平均值为38.8%,保证其具有良好拉拔性能。取样并放置1d后进行同圈性能检验,伸长率及断面收缩率较稳定,抗拉强度同圈性能差为38MPa。3.5 金相组织
SWRH82A盘条金相组织以索氏体+少量珠光体为主,索氏体含量达到85%以上。另外组织中未发现马氏体和全封闭网状渗碳体等有害组织,如图3
所示。
)内部金相组织
b)表面脱碳层
图3 SWRH82A盘条金相组织
Fig.3 MicrostructureofSWRH82Awirerod
(下转第43页)
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 第3期邹志远,等:新型布膜式蒸发器在线材加工污水处理上的应用
耗低、处理量可扩展、自动化程度高、结构紧凑等诸多优点,对线材加工污水可进行高效高质的处理,
具有广阔的技术和市场前景。但需注意的是,在选择何种蒸发工艺时,应依据当时、当地的蒸汽价格、电价和投资来综合决定。
参考文献
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(收稿日期:2021-03-21)
作者简介
邹志远 1972年生,威海润蓝水处理设备有限公司高级工程师。
汤华伟 1973年生,工程师,威海润蓝水处理设备有限公司总工程师。
陈彦平 1986年生,助理工程师,威海润蓝水处理设备有限公司研发中心工程师。
董雪娇 1990年生,助理工程师,威海润蓝水处理设备有限公司研发中心工程师
櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢櫢
(上接第31页)钢帘线
4 使用效果
SWRH82A盘条在客户使用时生产工艺流程为: 5.5mmSWRH82A盘条在线酸洗磷化→拉拔至 1.65、1.85mm→铅浴→水箱拉拔→单股捻制→并股。在每个加工工序的拉拔过程中未出现断丝,单股钢丝抗拉强度均达到2700MPa,制绳后性能满足对应标准要求。陆续生产约3000t,均使用正常。SWRH82A盘条符合用户生产需要,性能满足产品的要求。
5 结论
SWRH82A钢冶炼工艺设计合理,可实现对成分稳定控制,钢中磷、硫含量低,残余元素低,夹杂物尺寸、数量、形态得到有效控制,钢水纯净度高;铸坯质量良好,未出现严重缩孔,中心偏析为0.5~1.0级,碳偏析指数控制在1.05以内;SWRH82A盘条显微组织控制较好,索氏体率在85%以上,未发现马氏体和全封闭网状渗碳体等有害组织;SWRH82A盘条符合用户要求,使用效果良好,产品质量得到用户认可。
参考文献
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[10] 马志军,李子林,孙浩然,等.钢绞线用SWRH82A盘条的控冷工艺及组织性能[J].轧钢,2006,23(2):
56-57.
(收稿日期:2021-01-20)
作者简介
张德勇 1989年生,五矿营口中板有限责任公司钢铁研究发展处产品工程师。
牛治凯 1983年生,五矿营口中板有限责任公司冶金技术处工程师。
王 博 1988年生,五矿营口中板有限责任公司冶金技术处工程师。
李 伟 1987年生,五矿营口中板有限责任公司冶金技术处技术主管。
祁敏翔 1982年生,五矿营口中板有限责任公司冶金技术处金相工程师。
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