承鋼低碳拉絲用盤條的研制與開發(fā).doc

承鋼CL08拉絲用盤條的研制與開發(fā)關(guān)叢英1 光 輝1 王金星2(1承德新新釩鈦股份有限公司技術(shù)中心) （2承德新新釩鈦股份有限公司煉鋼廠） 摘要：CL08低碳拉絲用盤條系低碳低硅鎮(zhèn)靜鋼，采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉吹氬喂線方坯連鑄高速線材軋機(jī)生產(chǎn)。通過對化學(xué)成分科學(xué)合理設(shè)計(jì)及采取冶煉、連鑄技術(shù)和軋制等工藝措施，使得盤條具有強(qiáng)度低、塑性高、易拉拔等特點(diǎn)。用該工藝生產(chǎn)的拉絲用盤條，產(chǎn)品質(zhì)量完全用戶的使用要求，遠(yuǎn)銷韓國，為企業(yè)創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：CL08 盤條 拉絲 低碳低硅鎮(zhèn)靜鋼 力學(xué)性能 產(chǎn)品開發(fā)1 前言拉絲用盤條主要供金屬制品行業(yè)作為原料，經(jīng)拉拔加工成生產(chǎn)鍍鋅鐵絲、過濾網(wǎng)、絲網(wǎng)、紙箱扁絲和鐵釘?shù)任褰鹬破?，市場需求量較大。隨著承鋼高線生產(chǎn)線的順利投產(chǎn)，開發(fā)盤條新產(chǎn)品便成為充分發(fā)揮高線優(yōu)勢進(jìn)一步提高公司效益的重要任務(wù)。目前，高線產(chǎn)品主要是建筑用線材，產(chǎn)品單一，不能很好地適應(yīng)市場的需求變化。低碳拉絲用盤條是目前市場上需求量較大的一個產(chǎn)品，且以公司現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，具有開發(fā)該產(chǎn)品的能力，因此公司決定試制CL08低碳拉絲用盤條鋼。2 主要工藝設(shè)備2.1 30t氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐。2.2 4機(jī)4流方坯連鑄機(jī)。2.3 頂交45無扭控冷高速線材軋機(jī)。3 試制工藝 低碳拉絲用線材要經(jīng)受很大的拉拔變形，要求線材的強(qiáng)度低、塑性好，具有良好的拉拔性能。因此，在對拉絲用鋼進(jìn)行成分設(shè)計(jì)時，既要考慮各元素對線材的強(qiáng)度、塑性的影響，又要考慮連鑄鋼水的脫氧及可澆性。同時軋制的控制冷卻對盤條鋼力學(xué)性能影響很大。所以產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵在于控制碳含量和采取合理的控冷工藝。3.1 煉鋼工藝 工藝流程如下：高爐鐵水混鐵爐氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐吹氬喂線方坯連鑄（全程保護(hù)澆注）檢驗(yàn)熱裝熱送。3.1.1 化學(xué)成分設(shè)計(jì)3.1.1.1 鋼中含碳量碳是決定碳鋼在緩冷后組織和性能的主要元素。對于低碳鋼線材，碳含量每下降0.1%，抗拉強(qiáng)度下降78.4N/2，延伸率上升4%。因此，最終設(shè)計(jì)CL08鋼中的C0.08%。3.1.1.2 鋼中硅含量 硅對碳鋼的性能有較大的影響。當(dāng)?shù)吞间摴韬扛哂?.12%時，隨著硅含量的增加，鋼的抗拉強(qiáng)度的增大與塑性的下降更加顯著。為此，最終設(shè)計(jì)CL08鋼中的Si0.10%。而鎮(zhèn)靜鋼的硅含量一般為0.12%0.30 %，因此，采用方坯連鑄工藝，將鋼水的含硅量控制得如此嚴(yán)格正是開發(fā)該鋼種的難點(diǎn)所在。3.1.1.3 鋼中錳含量在碳鋼的錳含量范圍內(nèi)，每增加0.1%，大約使鋼在熱軋狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度增加7.812.7 N/2，而伸長率約減少0.4%。因此，最終設(shè)計(jì)CL08鋼中的0.15%0.30%。3.1.1.4 鋼中磷、硫含量對碳鋼來說，磷、硫均是有害元素。磷能提高鋼的強(qiáng)度，使塑性降低。硫會使鋼的熱裂敏感性提高，鋼在熱加工時容易產(chǎn)生熱脆。因此，最終設(shè)計(jì)CL08鋼中的磷、硫含量P、S各0.035%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），并在實(shí)際生產(chǎn)中盡量降低P、S含量。綜合以上分析，根據(jù)拉絲用鋼的特點(diǎn)，結(jié)合承鋼的實(shí)際情況，在認(rèn)真考慮各元素對盤條的強(qiáng)度、塑性指標(biāo)的影響、連鑄鋼水的脫氧及可澆性的基礎(chǔ)性，編制了CL08低碳拉絲用盤條煉鋼工藝要點(diǎn)。其化學(xué)成分見表1。表1 CLO8化學(xué)成分元素牌號化學(xué)元素，%CLO8CSiMnSP0.080.100.150.300.0350.0353.1.2 冶煉工藝要求3.1.2.1 原料盡量組織用低硫半鋼冶煉，半鋼S0.040%，P0.110%。3.1.2.2 終點(diǎn)控制終點(diǎn)成分控制，C 0.04-0.05%，S0.020%， P0.018%。掌握好出鋼溫度，降低鋼水氧化性。3.1.2.3 脫氧合金化 拉絲用鋼的Si0.10%。為了獲得較穩(wěn)定的脫氧效果，我們選擇了強(qiáng)脫氧劑和復(fù)合脫氧劑來完成鋼水的脫氧。并使用鋼水快速定氧儀，根據(jù)鋼中含氧量確定脫氧劑加入量。同時，加強(qiáng)出鋼口的維護(hù)，采用雙擋渣法出鋼，盡量減少出鋼時進(jìn)入鋼包的渣量。3.1.2.4 吹氬喂線處理吹氬精煉時進(jìn)行喂線深脫氧和夾雜物變形處理，要求喂線插入位置對準(zhǔn)鋼水液面蠕動位置，保證吹氬時間5min，均勻鋼水成分，便于夾雜物上浮。3.1.3 連鑄 在澆注過程中，大包采用保護(hù)套管進(jìn)行大包注流保護(hù)，中間包至結(jié)晶器采用浸入式水口保護(hù)澆注工藝，減少鋼水的二次氧化，提高連鑄坯的內(nèi)在質(zhì)量和表面質(zhì)量。3.2 軋鋼工藝3.2.1 軋制工藝流程軋制工藝流程如下：加熱軋制吐絲散卷冷卻集卷打包稱重掛牌成品庫。3.2.2 軋制工藝參數(shù)拉絲用線材在較高的終軋溫度和吐絲溫度下，能獲得較大的奧氏體晶粒，可以減少隨后冷卻相變時鐵素體的形核率。同時，吐絲溫度較高，冷卻速度較慢，奧氏體分解可在高溫區(qū)進(jìn)行，并且分解轉(zhuǎn)變的時間較長，從而有利于先共析鐵素體的充分析出和長大，粗大的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮蔫F素體和少量的珠光體組織，這樣可得到低強(qiáng)度、高塑性、適于冷拉拔的性能。因此，為了獲得良好的拉拔性能，拉絲用線材的終軋溫度、吐絲溫度應(yīng)適當(dāng)?shù)馗咝?，采用延遲型冷卻的方式對線材進(jìn)行緩慢冷卻。經(jīng)過綜合考慮開軋溫度、吐絲溫度、冷卻速率對盤條鋼性能的影響，制訂工藝參數(shù)如下：開軋溫度10801180，吐絲溫度105020，風(fēng)機(jī)全部關(guān)閉，保溫罩全關(guān)，冷卻速度16/S。3.2.3 軋制情況2006年7月份進(jìn)行了首次試軋，軋制成6.5的盤條332.289t，化學(xué)成分全部符合內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，力學(xué)性能檢驗(yàn)全部合格，產(chǎn)品開發(fā)獲得成功。截至2006年12月底共計(jì)組織生產(chǎn)了六次，生產(chǎn)量累計(jì)達(dá)到13349.280t，煉鋼冶煉命中率達(dá)到95%，軋鋼合格率達(dá)到99.265%，軋鋼成材率達(dá)到97.082%，銷售總量達(dá)到13349.280t，主要是出口韓國。從生產(chǎn)過程的情況看，軋制過程的開軋溫度和控冷工藝對盤條鋼性能有較大影響，首先是風(fēng)機(jī)的開關(guān)影響最大，關(guān)掉風(fēng)機(jī)的試軋工藝均能生產(chǎn)出符合要求的盤條；此外，開軋溫度不能過低，否則會造成產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度超標(biāo)。輥道速度對產(chǎn)品性能的影響不明顯。力學(xué)性能指標(biāo)見表2。表2 CL08拉絲用盤條的力學(xué)性能指標(biāo)指標(biāo)批次力學(xué)性能冷彎試驗(yàn)180d：彎心直徑a：盤條直徑Rm N/mm2A %標(biāo)準(zhǔn)39030d=a第一批3503803336.5合格批量35038530.536.5合格平均37035.28合格4 試驗(yàn)結(jié)果及分析4.1 化學(xué)成分分及脫氧的影響從該產(chǎn)品開發(fā)過程中可以看出，碳是很重要的元素，它不僅對連鑄工藝有重要影響，而且碳高造成盤條強(qiáng)度升高，延伸率下降。經(jīng)過試驗(yàn)，其它元素含量變化不大時，碳直接影響到盤條的強(qiáng)度和延伸率。鋼水的氧含量對連鑄生產(chǎn)有很大影響。脫氧不良，鑄坯容易出現(xiàn)皮下氣泡等缺陷，影響鑄坯質(zhì)量。而脫氧過度，加鋁量過多，鋼水流動性變差，容易引起水口結(jié)瘤堵塞。要避免水口結(jié)瘤，必須減少鋼水氧化性，同時改變結(jié)瘤化合物的組成，以降低其熔點(diǎn)。這就要求在操作中準(zhǔn)確控制終點(diǎn)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以避免鋼水的過氧化。脫氧操作中除加復(fù)合脫氧劑外，再輔以Al線和BaCaSi進(jìn)行深脫氧，對水口結(jié)瘤物的化學(xué)組成進(jìn)行變形處理，降低結(jié)瘤物的熔點(diǎn)，從而避免水口結(jié)瘤，保證連鑄生產(chǎn)順行。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，CL08低碳拉絲用盤條所制定的化學(xué)成分，既降低鋼水氧化性，使鋼水具有較好的流動性，又便于爐前操作，降低了成本。而且盤條鋼的力學(xué)性能也達(dá)到了要求。4.2 控冷工藝對低碳拉絲用盤條力學(xué)性能的影響控冷工藝對盤條鋼力學(xué)性能的影響冷卻制度對鋼材的性能有決定性影響，通過合理的控冷工藝，可以獲得理想的組織性能。影響低碳鋼線材性能的原因有兩個，即鐵素體晶粒大小和鐵素體中的碳飽和程度。鐵素體的形成是形核長大的過程，形核主要是在奧氏體晶界上。因此奧氏體晶粒大小直接影響鐵素體晶粒大小。為了得到較大的鐵素體晶粒，就需要有較高的吐絲溫度以及緩慢的冷卻速度，先得到較大的奧氏體晶粒，同時要求鋼中雜質(zhì)含量少。鐵素體中過飽和的碳，以兩種形式存在：一種是固溶在鐵素體中起到固溶強(qiáng)化的作用；另一種是從鐵素體中析出起沉淀強(qiáng)化作用，兩者都對鋼有強(qiáng)化作用。但對于低碳鋼來說，沉淀強(qiáng)化對硬化影響較小，因此必須通過緩慢冷卻過程使溶于鐵素體中的過飽和的碳沉淀出來。4.3 產(chǎn)品金相檢驗(yàn)產(chǎn)品的金相檢驗(yàn)結(jié)果可知，CL08的金相組織為鐵素體加少量珠光體，晶粒度為9級，夾雜物級別在3.54.5級之間。從拉拔試驗(yàn)看，CL08的夾雜物含量及金相組織均能滿足拔絲的要求。由試驗(yàn)可知，過高的冷卻速度使奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變時間縮短，導(dǎo)致組織中珠光體比例高，盤條鋼強(qiáng)度升高，延伸率降低。因此嚴(yán)格控制冷卻速度，使盤條鋼在保溫罩中產(chǎn)生較多數(shù)量的鐵素體組織，使奧氏體組織發(fā)生較充分的相變，是生產(chǎn)盤條鋼較為理想的控冷措施。所以對CL08的工藝要求是高吐絲溫度，緩慢冷卻，以便先共析鐵素體充分析出，并有利于碳的脫溶。這樣線材的組織為粗大的鐵素體晶粒，接近單一的鐵素體組織。它具有強(qiáng)度低、塑性高，延性大的特點(diǎn)，便于拉拔加工。5 結(jié)論5.1 以承鋼公司現(xiàn)有的煉鋼、軋鋼工藝裝備及技術(shù)操作水平，采用氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氬喂線