本发明属于电梯钢丝绳用钢技术领域，具体提供一种超高强电梯钢丝绳用钢及生产方法。
背景技术：
随着市场经济的发展，对生产乘客电梯或载货电梯的曳引用钢丝绳的需求日益增长。目前国内的电梯用钢丝绳的生产需要满足gb8903-2005的国家标准，而制绳用钢丝应符合gb/t8919-1996的规定，在该标准中，对钢丝绳的内层钢丝的要求为1570或1770n/mm2的抗拉强度。对于用户更高的要求制造高速电梯和超高速电梯用钢丝绳，如生产强度达到3000mpa的超高强电梯钢丝绳用钢，则钢不仅需要非常好的拉拔性能。因为在高强度钢丝的制造过程中，最大的问题是由于钢基体中存在的杂物，在拉拔及其捻制过程中极易发生脆断。因此，应该充分提高钢的纯净度,严格控制钢中夹杂物含量，同时对夹杂物形态及尺寸也进行要求，以确保高强度下的低断丝频率。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明目的是提供一种采用铁水脱硫、挡渣出钢、lf炉精炼、高碱度深脱硫等一系列冶炼技术，满足对超高强电梯钢丝绳用钢对钢的夹杂物大小的要求的方法。
本发明提供一种超高强电梯钢丝绳用钢，该钢的化学成分的质量百分比为：c：0.64～0.69％、si：0.10～0.30％、mn：0.30～0.60％、p≤0.020％、s≤0.010％，其余为fe和不可避免的杂质，夹杂物尺寸控制在8μm以下。
优选的，该钢的化学成分的质量百分比为：c：0.65％、mn：0.50％、si：0.15％。
本发明提供一种超高强电梯钢丝绳用钢的生产方法，具体步骤如下：
1)铁水脱硫：入厂铁水中各元素质量百分比为：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入炉铁水硫的质量百分比s≤0.001％；
2)转炉冶炼：终点碳控制目标≥0.10％，挡渣出钢，渣层厚度≤50mm，终渣碱度3.0～4.0，出钢温度控制在1620～1660℃，出钢时间≥3min；
3)脱氧及合金化：出钢水1/3时开始加入合金，加入合金顺序：al丸、si、mn、c粉，出钢2/3前加完，大包造新渣，加入活性石灰、萤石；
4)吹氩：底吹3～5min，氩气压力为0.5～0.6mpa，氩气流量为7.0～10.0nm3/min，到站吹氩1min后，测温、取样，加铝进行终脱氧，再吹氩3min后转至lf炉；
5)lh炉处理：全程吹氩，对钢水测温、化完渣时取样进行全分析，夹杂物尺寸控制在8μm以下，根据渣况适当加入石灰、莹石等调整熔渣，渣碱度目标值控制在1.5～3.5，处理时间＞20min，软吹3min后转至连铸；
6)连铸：中包温度控制目标为：钢液液相线温度+25±5℃；
7)方坯加热：断面温差≤30℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛；
8)高线轧制：除鳞，粗轧开轧温度为1050±30℃，精轧机入口温度为910±15℃，减定径机入口温度为910±10℃；
9)斯太尔摩控冷：吐丝温度为：880±10℃，斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为：ф5.5～8.5mm规格的钢，入口速度为0.40～0.70m/s，最大速度为0.70～0.90m/s；ф9～12mm规格的钢，入口速度为0.60～0.80m/s，最大速度为0.80～0.95m/s；风机及保温盖处理方案：ф5.5～8.5mm规格的钢，1号、2号风机开60％，7号～倒数第二号开60％，其余全开，保温盖全开；ф7.0～8.5mm规格的钢，1号、2号风机开70％，7号～倒数第二号开70％，其余全开，保温盖全开；ф9.0～12mm规格的钢，1号、2号风机开80％，7号～倒数第二号开80％，其余全开，保温盖全开；盘条的平均冷速在8～10℃/s，600℃后集卷冷却到室温。
具体的，步骤6)连铸时，采用长水口和浸入式水口保护浇注，浸入深度100～150mm，结晶器保护渣采用中碳钢保护渣。
具体的，步骤6)连铸时，拉速为1.1～1.4m/min，铸坯断面尺寸为200*200。
具体的，步骤7)方坯加热时，加热段温度：1050～1150℃，均热段温度：1150±50℃，在炉时间：150±30min。
具体的，步骤8)除鳞时，采用高压水除鳞，每个水龙头均打开，水压正常。
一种利用上述超高强电梯钢丝绳用钢制备电梯钢丝绳的方法，包括以下步骤：将盘条经过机械除鳞、拉拔、退火、再拉拔、再退火后拉拔得到钢丝，最后捻股形成电梯钢丝绳半成品。
具体的，将盘条经过多次拉拔得到的钢丝直径小于0.2mm。
本发明成分范围设定的理由，尤其是c的含量的选择基于冷拔强度增量的公式，σb＝σb+δσb(1)
式中：σb：钢丝冷拉后抗拉强度，kg/mm2；
σb：钢丝铅淬火后抗拉强度，kg/mm2；
δσb：钢丝冷拉后抗拉强度增加值，kg/mm2，
式中：c：钢的碳含量，％；
q：拉拔总压缩率，％；
d：拉拔前直径，mm；
d：拉拔后直径，mm；
n：拉拔道次；
qcp：钢丝部分压缩率，％；
当n为6，d为0.9mm，d为0.17mm时，
q＝(1-(d2/d2))×100％＝96.4％
qcp＝42.5％
σb＝100c+49
σb＝100c+49+177.3c+79.35(kg/mm2)
若要钢丝冷拉后抗拉强度σb大于3000mpa，则(100c+49+177.3c+79.35)×9.8≥3000，则c≥0.64％，在冷拉状态下，钢的抗拉强度随着含碳量的增加而不断提高、塑性随着碳含量的增加而降低。确保制得的产品满足超高强的抗拉要求和一定的韧性，因此选择c的化学成分质量百分比在0.64～0.69的范围。
p、s等元素含量要求尽可能低。因为磷在钢中具有容易造成偏析、降低钢的低温冲击韧性、提高脆性转变温度等不利影响。硫易与锰结合生成mns夹杂，还影响钢的低温冲击韧性。因此，本发明尽量减少磷、硫元素对钢性能的不利影响，通过对铁水进行脱硫处理等手段，控制磷、硫含量，从而减轻其不利影响。
对夹杂物大小的控制，由于钢中非金属夹杂物尺寸只要大于被加工钢丝直径的5％，即可导致钢丝在冷拔和捻股过程中脆性断裂，如果要制得直径小于0.2mm的钢丝，为防止断丝问题，夹杂物的大小应控制在10μm以下。因此，本发明将夹杂物尺寸控制在8μm以下。
夹杂物尺寸的控制的方法在于，在精炼过程中采用低碱度渣在合适的温度范围内能够吸附钢中al2o3夹杂形成低熔点的锰铝榴石或钙斜长石夹杂物，这些低熔点的夹杂物随着钢的变形而变形，随着变形程度的增加，从而大大降低夹杂物的尺寸。
本发明制备钢丝绳的原理在于：当电梯钢丝绳直径为比较粗时，如常用的3～5mm，用该钢制作就不能达到3000mpa以上，即使达到3000mpa以上，也几乎不能用，因为电梯钢丝绳在使用时，是通过卷扬机使用的，如此硬的粗钢丝，不能承受如此频繁的卷曲工作；若用直径为0.15～0.19mm抗拉强度为3000mpa以上钢丝，通过多股捻股制成的电梯钢丝绳，则有如下优势：承受的总力相同，横截面积将大大缩小；或横截面积相同，承受的总力将大大增加。由于单个钢丝很细，承受频繁弯曲没有问题，由于钢丝绳直径已足够小，单个钢丝可看成是由点串成，整个钢丝绳受扭时，单个钢丝之间不会产生剪力，使钢丝更耐用。因此，由于有钢中的夹杂物尺寸小于8μm、钢的拉拔性能好的保证，用直径小于0.2mm钢丝代替直径为3～5mm钢丝，只要用此钢制作钢丝生产过程中，退火时钢丝直径与成品钢丝直径之比大于5.3，就可生产强度大于3000mpa的超高强电梯钢丝绳。
本发明的有益效果在于：1)采用铁水脱硫、挡渣出钢、lf炉精炼、高碱度深脱硫等一系列纯净钢的冶炼技术，控制夹杂物的尺寸，有效防止拉拔过程出现断丝；2)该钢制得的钢丝绳的抗拉强度可达到3000mpa，且退火钢丝直径与成品直径比≥5.37，最小直径达到0.15mm，具有良好的拉拔性能；3)采用机械除鳞，免除酸洗对环境的污染，且操作简单，满足生产要求。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不限制本发明。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
该钢制作超高强电梯钢丝绳的工艺：
盘条
实施例1：
一种超高强电梯钢丝绳用钢，其化学成分按重量比为：c：0.64％、si：0.30％、mn：0.60％、p：0.020％、s：0.010％，其余为fe和杂质元素。其工艺包括下列步骤：
1)铁水脱硫：入厂铁水中各元素质量百分比为：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入炉铁水硫的质量百分比s≤0.001％；
2)转炉冶炼：终点碳控制目标≥0.10％，挡渣出钢，渣层厚度≤50mm，终渣碱度3.0～4.0，出钢温度控制在1620～1660℃，出钢时间≥3min；
3)脱氧及合金化：出钢水1/3时开始加入合金，加入合金顺序：al丸、si、mn、c粉，出钢2/3前加完；
4)吹氩：底吹3～5min，氩气压力为0.5～0.6mpa，氩气流量为7.0～10.0nm3/min，到站吹氩1min后，测温、取样，加铝进行终脱氧，再吹氩3min后转至lf炉；
5)lh炉处理：全程吹氩，对钢水测温、化完渣时取样进行全分析，根据渣况适当加入石灰、莹石等调整熔渣，渣碱度目标值控制在1.5～3.5，处理时间＞20min,软吹3min后转至连铸；
6)连铸：中包温度控制目标为：钢液液相线温度+25±5℃；
7)方坯加热：加热段温度：1050～1150℃，均热段温度：1200℃，断面温差≤30℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛，在炉时间：180min；
8)高线轧制：采用高压水除鳞，粗轧开轧温度为1080℃，精轧机入口温度为925℃，减定径机入口温度为920℃，盘条直径为8.5mm；
9)斯太尔摩控冷：吐丝温度为：890℃，斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为：入口速度为0.70m/s，最大速度为0.90m/s；风机及保温盖处理方案：1号、2号风机开70％，7号～倒数第二号开70％，其余全开，保温盖全开；盘条的平均冷速在10℃/s，600℃后集卷冷却到室温。
实施例2：
一种超高强电梯钢丝绳用钢，其化学成分按重量比为：c：0.65％、si：0.25％、mn：0.55％、p：0.015％、s：0.008％，其余为fe和杂质元素。其工艺包括下列步骤：
1)铁水脱硫：入厂铁水中各元素质量百分比为：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入炉铁水硫的质量百分比s≤0.001％；
2)转炉冶炼：终点碳控制目标≥0.10％，挡渣出钢，渣层厚度≤50mm，终渣碱度3.0～4.0，出钢温度控制在1620～1660℃，出钢时间≥3min；
3)脱氧及合金化：出钢水1/3时开始加入合金，加入合金顺序：al丸、si、mn、c粉，出钢2/3前加完；
4)吹氩：底吹3～5min，氩气压力为0.5～0.6mpa，氩气流量为7.0～10.0nm3/min，到站吹氩1min后，测温、取样，加铝进行终脱氧，再吹氩3min后转至lf炉；
5)lh炉处理：全程吹氩，对钢水测温、化完渣时取样进行全分析，根据渣况适当加入石灰、莹石等调整熔渣，渣碱度目标值控制在1.5～3.5，处理时间＞20min,软吹3min后转至连铸；
6)连铸：中包温度控制目标为：钢液液相线温度+25±5℃；
7)方坯加热：加热段温度：1050～1150℃，均热段温度：1170±50℃，断面温差≤30℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛，在炉时间：170min；
8)高线轧制：采用高压水除鳞，粗轧开轧温度为1060℃，精轧机入口温度为920℃，减定径机入口温度为915℃，盘条直径为7.5mm；
9)斯太尔摩控冷：吐丝温度为：885℃，斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为：入口速度为0.65m/s，最大速度为0.85m/s；风机及保温盖处理方案：1号、2号风机开70％，7号～倒数第二号开70％，其余全开，保温盖全开；盘条的平均冷速在9℃/s，600℃后集卷冷却到室温。
实施例3
一种超高强电梯钢丝绳用钢，其化学成分按重量比为：c：0.67％、si：0.20％、mn：0.50％、p：0.010％、s：0.007％，其余为fe和杂质元素。其工艺包括下列步骤：
1)铁水脱硫：入厂铁水中各元素质量百分比为：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入炉铁水硫的质量百分比s≤0.001％；
2)转炉冶炼：终点碳控制目标≥0.10％，挡渣出钢，渣层厚度≤50mm，终渣碱度3.0～4.0，出钢温度控制在1620～1660℃，出钢时间≥3min；
3)脱氧及合金化：出钢水1/3时开始加入合金，加入合金顺序：al丸、si、mn、c粉，出钢2/3前加完；
4)吹氩：底吹3～5min，氩气压力为0.5～0.6mpa，氩气流量为7.0～10.0nm3/min，到站吹氩1min后，测温、取样，加铝进行终脱氧，再吹氩3min后转至lf炉；
5)lh炉处理：全程吹氩，对钢水测温、化完渣时取样进行全分析，根据渣况适当加入石灰、莹石等调整熔渣，渣碱度目标值控制在1.5～3.5，处理时间＞20min,软吹3min后转至连铸；
6)连铸：中包温度控制目标为：钢液液相线温度+25±5℃；
7)方坯加热：加热段温度：1050～1150℃，均热段温度：1150℃，断面温差≤30℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛，在炉时间：150min；
8)高线轧制：采用高压水除鳞，粗轧开轧温度为1050℃，精轧机入口温度为910℃，减定径机入口温度为910℃，盘条直径为7mm；
9)斯太尔摩控冷：吐丝温度为：880℃，斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为：入口速度为0.60m/s，最大速度为0.80m/s；风机及保温盖处理方案：1号、2号风机开70％，7号～倒数第二号开70％，其余全开，保温盖全开；盘条的平均冷速在8.5℃/s，600℃后集卷冷却到室温。
实施例4
一种超高强电梯钢丝绳用钢，其化学成分按重量比为：c：0.68％、si：0.15％、mn：0.40％、p：0.008％、s：0.006％，其余为fe和杂质元素。其工艺包括下列步骤：
1)铁水脱硫：入厂铁水中各元素质量百分比为：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入炉铁水硫的质量百分比s≤0.001％；
2)转炉冶炼：终点碳控制目标≥0.10％，挡渣出钢，渣层厚度≤50mm，终渣碱度3.0～4.0，出钢温度控制在1620～1660℃，出钢时间≥3min；
3)脱氧及合金化：出钢水1/3时开始加入合金，加入合金顺序：al丸、si、mn、c粉，出钢2/3前加完；
4)吹氩：底吹3～5min，氩气压力为0.5～0.6mpa，氩气流量为7.0～10.0nm3/min，到站吹氩1min后，测温、取样，加铝进行终脱氧，再吹氩3min后转至lf炉；
5)lh炉处理：全程吹氩，对钢水测温、化完渣时取样进行全分析，根据渣况适当加入石灰、莹石等调整熔渣，渣碱度目标值控制在1.5～3.5，处理时间＞20min,软吹3min后转至连铸；
6)连铸：中包温度控制目标为：钢液液相线温度+25±5℃；
7)方坯加热：加热段温度：1050～1150℃，均热段温度：1130℃，断面温差≤30℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛，在炉时间：130min；
8)高线轧制：采用高压水除鳞，粗轧开轧温度为1040℃，精轧机入口温度为900℃，减定径机入口温度为905℃，盘条直径为6.5mm；
9)斯太尔摩控冷：吐丝温度为：875℃，斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为：入口速度为0.50m/s，最大速度为0.75m/s；风机及保温盖处理方案：1号、2号风机开60％，7号～倒数第二号开60％，其余全开，保温盖全开；盘条的平均冷速在8℃/s，600℃后集卷冷却到室温。
实施例5
一种超高强电梯钢丝绳用钢，其化学成分按重量比为：c：0.69％、si：0.10％、mn：0.30％、p：0.007％、s：0.005％，其余为fe和杂质元素。其工艺包括下列步骤：
1)铁水脱硫：入厂铁水中各元素质量百分比为：s≤0.025％，mn≤0.30％，cu≤0.060％，si≤0.80％，控制入炉铁水硫的质量百分比s≤0.001％；
2)转炉冶炼：终点碳控制目标≥0.10％，挡渣出钢，渣层厚度≤50mm，终渣碱度3.0～4.0，出钢温度控制在1620～1660℃，出钢时间≥3min；
3)脱氧及合金化：出钢水1/3时开始加入合金，加入合金顺序：al丸、si、mn、c粉，出钢2/3前加完；
4)吹氩：底吹3～5min，氩气压力为0.5～0.6mpa，氩气流量为7.0～10.0nm3/min，到站吹氩1min后，测温、取样，加铝进行终脱氧，再吹氩3min后转至lf炉；
5)lh炉处理：全程吹氩，对钢水测温、化完渣时取样进行全分析，根据渣况适当加入石灰、莹石等调整熔渣，渣碱度目标值控制在1.5～3.5，处理时间＞20min,软吹3min后转至连铸；
6)连铸：中包温度控制目标为：钢液液相线温度+25±5℃；
7)方坯加热：加热段温度：1050～1150℃，均热段温度：1120℃，断面温差≤30℃，炉压保持微正压，炉内气氛保持弱还原性气氛，在炉时间：120min；
8)高线轧制：采用高压水除鳞，粗轧开轧温度为1020℃，精轧机入口温度为895℃，减定径机入口温度为900℃，盘条直径为5.5mm；
9)斯太尔摩控冷：吐丝温度为：870℃，斯太尔摩控冷线辊道速度设定方案为：入口速度为0.40m/s，最大速度为0.70m/s；风机及保温盖处理方案：1号、2号风机开60％，7号～倒数第二号开60％，其余全开，保温盖全开；盘条的平均冷速在8℃/s，600℃后集卷冷却到室温。
以实施例1～5制得的一种超高强电梯钢丝绳用钢性能。见表1。
表1实施例1～5制得的超高强电梯钢丝绳用钢的性能