本发明属于电缆用钢技术领域,具体提供一种半硬态电缆钢及生产方法。
背景技术:
半硬态电缆钢,主要用于矿山爆破线、或不能用辅助加强线的场合,用户对半硬态电缆钢的要求是:冷加工后经回火其抗拉强度在550~750mpa,且其导电率也要高,在16.2%以上,拉拔性能也要好。这些要求相互之间有一定影响,例如导电率与强度之间就会相互影响,当强度高时,导电率偏低,当导电率高,强度偏低,因此该钢的开发难度较大。
以前半硬态电缆钢生产者都用swrm6盘条来代替作为生产半硬态电缆钢的原料,其组分及重量百分比:c:0.01~0.10%,si:0.03~0.0810%,mn:0.20~0.55%,p≤0.020%,s≤0.015%,但swrm6盘条的含碳、硅、锰含量较高导致拉拔过程中易硬化,且导电率低,只有13%,拉拔性能差。为了达到要求只能通过增加退火温度及多镀铜来软化钢丝和提高导电率。另外,现有半硬态电缆钢的生产方法用的是lf炉炼钢,并不能有效的脱碳。
技术实现要素:
为解决上述问题,本发明目的是提供一种兼顾一定的导电率和强度,且拉拔性能好的电缆用钢及其生产方法。
为实现上述目的,本发明提供一种半硬态电缆钢及生产方法,具体方案如下:
一种半硬态电缆钢的化学成分的质量百分比为:c≤0.02%、si:≤0.02%、mn:0.05~0.1%、p≤0.020%、s≤0.015%、als:0.005~0.01%,其余为fe和不可避免的杂质,且上述元素满足cu+ni+cr+mo≤0.030%,mn/s≥10。
优选的,als的质量百分比为0.007%。
一种半硬态电缆钢的生产方法,包括以下步骤:
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:终点碳控制目标为0.06%,氧的质量百分比控制在0040~0.070%,挡渣出钢,渣层厚度≤50mm,终渣碱度3.0~4.0,出钢温度控制在1680~1700℃;
3)吹氩:渣面抛洒al丸0.1~0.5kg/吨钢,电石0.1~0.3kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(tfe)降低到10%以下,氩站软吹0.5~3min;
4)rh炉处理:处理时间为15~30min,rh处理过程中吹氩流量为700l/min,钢水温度≥1600℃时取样做全分析,炉内真空压力<100pa;喂al丸进行终脱氧,使钢中的自由氧控制在15ppm以下,循环时间>10min;然后加石灰和萤石进行深脱硫,保证锰硫比大于10;
5)连铸:中包温度控制目标为:钢液液相线温度+20~35℃,铸坯拉速为:0.5~1.0m/min;
6)方坯加热:加热段温度:1050~1150℃,均热段温度:1150±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:120±30min。
7)高压水除鳞:水龙头全开,水压正常;
8)高线轧制:粗轧开轧温度:1050±30℃,精轧机入口温度:910±15℃,减定径机入口温度:900±10℃。
9)斯太尔摩控冷:吐丝温度为:890±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0.10~0.30m/s,最大速度为0.30~0.50m/s;ф9~12mm规格的钢,入口速度为0.10~0.30m/s,最大速度为0.35~0.55m/s;12.5~17mm规格的钢,入口速度为0.20~0.30m/s,最大速度为0.40~0.60m/s。
10)缓冷工艺,风机及保温盖:最后一台风机全开,其余关闭。保温盖全打开,使盘条的平均冷速在1.0~2.0℃/s,600℃后集卷冷却到室温。
本发明成分范围设定的理由为:
c:c在钢中起固溶强化的作用,可以与钢中的mo等碳化物形成元素形成mc细小颗粒,起到析出强化和细化晶粒的作用,提高钢材的强度。但c含量过高会降低钢材的韧性和焊接性能,且从导电性能的角度看,碳的含量不能过高,因此本发明将c控制在0.02%的范围内。
si:si在钢中起固溶强化作用,同时具有脱氧作用。si含量过低,固溶强化效果不明显;但si含量过高也会对表面质量产生不利影响,且从导电性能的角度看,si的含量不能过高,因此,本发明将si控制在0.02%的范围内。
mn:mn在钢中起固溶强化的作用,同时具有良好的脱氧作用。mn能够清除钢中的feo,降低钢的脆性,也可以和s形成mns,消除s的有害作用,改善钢的加工性能。本发明将mn控制在0.05~0.1%的范围内,且mn/s≥10。
al:al一般用于脱氧,降低钢的全氧含量,但al由于细化晶粒的作用与会其它元素形成细小的难熔化合物,对盘条的导电率不利。因此,本发明将al控制在0.005~0.01%的范围内,优选为0.007%。
p和s:p和s均为钢中的杂质元素,p会在钢种析出fe3p,增加钢的冷脆性,同时p易在结晶过程中产生偏析,影响产品的韧性;s易与fe形成fes,fes熔点低,在900℃加热时熔解形成裂纹,增加钢的热脆性。因此,本发明中p和s的含量越低越好,控制范围为p≤0.02%,s≤0.015%。
cu、ni、cr、mo对于钢的强度贡献不大,含量增加相反会影响导电率降低,因此,本发明将cu、ni、cr、mo的含量控制在:cu+ni+cr+mo≤0.030%。
本发明的有益效果是:1)采用铁水脱硫、转炉冶炼控制转炉出钢碳的含量,rh炉处理进一步脱碳、脱硅,降低铝的细化晶粒的用,从而解决swrm6盘条存在的易硬化、且导电率低、拉拔性能差的问题;2)提供一种半硬态的电缆用钢,回火后的用户产品的抗拉强度达到560mpa以上;3)通过机械除鳞,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。
实施例1:
一种半硬态电缆钢的化学成分的质量百分比为:c:0.001%、si:0.02%、mn:0.10%、p:0.020%、s:0.010%、als:0.01%,其余为fe和不可避免的杂质,且上述元素满足cu+ni+cr+mo≤0.030%。其生产方法包括下列步骤:
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:终点碳控制目标为0.06%,氧的质量百分比控制在0040~0.070%,挡渣出钢,渣层厚度≤50mm,终渣碱度3.0~4.0,出钢温度控制在1680~1700℃;
3)吹氩:渣面抛洒al丸0.1~0.5kg/吨钢,电石0.1~0.3kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(tfe)降低到10%以下,氩站软吹0.5~3min;
4)rh炉处理:处理时间为15~30min,rh处理过程中吹氩流量为700l/min,钢水温度≥1600℃时取样做全分析,炉内真空压力<100pa;喂al丸进行终脱氧,使钢中的自由氧控制在15ppm以下,循环时间>10min;然后加石灰和萤石进行深脱硫,保证锰硫比大于10;
5)连铸:中包温度控制目标为:钢液液相线温度+20~35℃,铸坯拉速为:0.5~1.0m/min;
6)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:150min。
7)高压水除鳞:水龙头全开,水压正常;
8)高线轧制:粗轧开轧温度:1080℃,精轧机入口温度:925℃,减定径机入口温度:910℃,盘条直径8.5mm;
9)斯太尔摩控冷:吐丝温度为:900℃,斯太尔摩控冷线入口速度为0.30m/s,最大速度为0.50m/s;
10)缓冷工艺,风机及保温盖:最后一台风机全开,其余关闭。保温盖全打开,使盘条的平均冷速在1.5~2.0℃/s,600℃后集卷冷却到室温。
实施例2:
一种半硬态电缆钢的化学成分的质量百分比为:c:0.003%、si:0.015%、mn:0.08%、p:0.015%、s:0.007%、als:0.009%,其余为fe和不可避免的杂质,且上述元素满足cu+ni+cr+mo≤0.030%。其生产方法包括下列步骤:
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:终点碳控制目标为0.06%,氧的质量百分比控制在0040~0.070%,挡渣出钢,渣层厚度≤50mm,终渣碱度3.0~4.0,出钢温度控制在1680~1700℃;
3)吹氩:渣面抛洒al丸0.1~0.5kg/吨钢,电石0.1~0.3kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(tfe)降低到10%以下,氩站软吹0.5~3min;
4)rh炉处理:处理时间为15~30min,rh处理过程中吹氩流量为700l/min,钢水温度≥1600℃时取样做全分析,炉内真空压力<100pa;喂al丸进行终脱氧,使钢中的自由氧控制在15ppm以下,循环时间>10min;然后加石灰和萤石进行深脱硫,保证锰硫比大于10;
5)连铸:中包温度控制目标为:钢液液相线温度+20~35℃,铸坯拉速为:0.5~1.0m/min;
6)方坯加热:加热段温度:1050~1150℃,均热段温度:1190℃,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;
7)高压水除鳞:水龙头全开,水压正常;
8)高线轧制:粗轧开轧温度:1070℃,精轧机入口温度:920℃,减定径机入口温度:905℃,盘条直径7.5mm;
9)斯太尔摩控冷:吐丝温度为:895℃,斯太尔摩控冷线入口速度为0.25m/s,最大速度为0.45m/s;
10)缓冷工艺,风机及保温盖:最后一台风机全开,其余关闭。保温盖全打开,使盘条的平均冷速在1.5~2.0℃/s,600℃后集卷冷却到室温。
实施例3
一种半硬态电缆钢的化学成分的质量百分比为:c:0.005%、si:0.01%、mn:0.07%、p:0.013%、s:0.006%、als:0.008%,其余为fe和不可避免的杂质,且上述元素满足cu+ni+cr+mo≤0.030%。其生产方法包括下列步骤:
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:终点碳控制目标为0.06%,氧的质量百分比控制在0040~0.070%,挡渣出钢,渣层厚度≤50mm,终渣碱度3.0~4.0,出钢温度控制在1680~1700℃;
3)吹氩:渣面抛洒al丸0.1~0.5kg/吨钢,电石0.1~0.3kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(tfe)降低到10%以下,氩站软吹0.5~3min;
4)rh炉处理:处理时间为15~30min,rh处理过程中吹氩流量为700l/min,钢水温度≥1600℃时取样做全分析,炉内真空压力<100pa;喂al丸进行终脱氧,使钢中的自由氧控制在15ppm以下,循环时间>10min;然后加石灰和萤石进行深脱硫,保证锰硫比大于10;
5)连铸:中包温度控制目标为:钢液液相线温度+20~35℃,铸坯拉速为:0.5~1.0m/min;
6)方坯加热:加热段温度:1050~1150℃,均热段温度:1180℃,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;
7)高压水除鳞:水龙头全开,水压正常;
8)高线轧制:粗轧开轧温度:1050℃,精轧机入口温度:910℃,减定径机入口温度:900℃,盘条直径6.5mm;
9)斯太尔摩控冷:吐丝温度为:890℃,斯太尔摩控冷线入口速度为0.20m/s,最大速度为0.40m/s;
10)缓冷工艺,风机及保温盖:最后一台风机全开,其余关闭。保温盖全打开,使盘条的平均冷速在1.0~1.5℃/s,600℃后集卷冷却到室温。
实施例4
一种半硬态电缆钢的化学成分的质量百分比为:c:0.01%、si:0.005%、mn:0.06%、p:0.010%、s:0.005%、als:0.006%,其余为fe和不可避免的杂质,且上述元素满足cu+ni+cr+mo≤0.030%。其生产方法包括下列步骤:
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:终点碳控制目标为0.06%,氧的质量百分比控制在0040~0.070%,挡渣出钢,渣层厚度≤50mm,终渣碱度3.0~4.0,出钢温度控制在1680~1700℃;
3)吹氩:渣面抛洒al丸0.1~0.5kg/吨钢,电石0.1~0.3kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(tfe)降低到10%以下,氩站软吹0.5~3min;
4)rh炉处理:处理时间为15~30min,rh处理过程中吹氩流量为700l/min,钢水温度≥1600℃时取样做全分析,炉内真空压力<100pa;喂al丸进行终脱氧,使钢中的自由氧控制在15ppm以下,循环时间>10min;然后加石灰和萤石进行深脱硫,保证锰硫比大于10;
5)连铸:中包温度控制目标为:钢液液相线温度+20~35℃,铸坯拉速为:0.5~1.0m/min;
6)方坯加热:加热段温度:1050~1150℃,均热段温度:1160℃,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:110min;
7)高压水除鳞:水龙头全开,水压正常;
8)高线轧制:粗轧开轧温度:1030℃,精轧机入口温度:900℃,减定径机入口温度:895℃,盘条直径6.0mm;
9)斯太尔摩控冷:吐丝温度为:885℃,斯太尔摩控冷线入口速度为0.20m/s,最大速度为0.35m/s;
10)缓冷工艺,风机及保温盖:最后一台风机全开,其余关闭。保温盖全打开,使盘条的平均冷速在1.0~1.5℃/s,600℃后集卷冷却到室温。
实施例5
一种半硬态电缆钢的化学成分的质量百分比为:c:0.02%、si:0.003%、mn:0.05%、p:0.008%、s:0.004%、als:0.005%,其余为fe和不可避免的杂质,且上述元素满足cu+ni+cr+mo≤0.030%。其生产方法包括下列步骤:
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:终点碳控制目标为0.06%,氧的质量百分比控制在0040~0.070%,挡渣出钢,渣层厚度≤50mm,终渣碱度3.0~4.0,出钢温度控制在1680~1700℃;
3)吹氩:渣面抛洒al丸0.1~0.5kg/吨钢,电石0.1~0.3kg/吨钢,将渣中氧化铁总量(tfe)降低到10%以下,氩站软吹0.5~3min;
4)rh炉处理:处理时间为15~30min,rh处理过程中吹氩流量为700l/min,钢水温度≥1600℃时取样做全分析,炉内真空压力<100pa;喂al丸进行终脱氧,使钢中的自由氧控制在15ppm以下,循环时间>10min;然后加石灰和萤石进行深脱硫,保证锰硫比大于10;
5)连铸:中包温度控制目标为:钢液液相线温度+20~35℃,铸坯拉速为:0.5~1.0m/min;
6)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:90min;
7)高压水除鳞:水龙头全开,水压正常;
8)高线轧制:粗轧开轧温度:1020℃,精轧机入口温度895℃,减定径机入口温度:890℃;
9)斯太尔摩控冷:吐丝温度为:880℃,斯太尔摩控冷线入口速度为0.20m/s,最大速度为0.30m/s;
10)缓冷工艺,风机及保温盖:最后一台风机全开,其余关闭。保温盖全打开,使盘条的平均冷速在1.0~1.5℃/s,600℃后集卷冷却到室温。
以实施例1~5制得的半硬态电缆用钢性能。见表1。
表1实施例制得的半硬态电缆用钢性能