一种具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条及制备方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，具体涉及一种具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条及制备方法。热轧盘条采用高温加热方式，加热炉均热段温度1190‑1250℃；高温精轧+高温吐丝，控制预精轧和精轧温度920‑980℃，吐丝温度控制940‑1000℃；采用相变前“超快冷≥30℃/s”+相变过程等温+相变后空冷的冷却路径进行控冷。该方法制备的盘条，获得近似伪共析的索氏体S+珠光体P+少量未成网铁素体F显微组织，抗拉强度高至800MPa～850MPa，面缩提升至≥63％，F铁素体含量降低至≤8％，晶粒度6.0‑6.5级，盘条的强塑性显著提升，实现优异的深拉拔加工性能，提高下游用户生产效率及钢丝力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条及制备方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条及制备方法。
技术介绍
优质中碳碳素钢热轧盘条经下游用户深拉拔加工，广泛用于钢丝制品及钢丝绳。为实现提高效率、节约能源、绿色环保的发展要求，拉拔过程不经中间热处理，直接多道次拉拔至钢丝成品，总减面率高达95％以上。因此，对热轧盘条的显微组织及强塑性指标要求苛刻，需要具有优异的深拉拔加工性能。中碳碳素钢，以45钢为代表，传统热轧态显微组织为铁素体F+珠光体P组织，其中铁素体呈块状或网状分布，由于铁素体F与珠光体P的性质差异大，在深拉拔加工过程中，由于两种组织的变形不协调性，逐步在相界面处形成微裂纹导致拉拔断丝率高，影响客户加工效率及成品钢丝质量。基于中碳碳素钢盘条的显微组织及深拉拔加工性能生产和研究现状，能够生产出一种深拉拔加工性能优、成分简单、工艺简单的热轧盘条，且满足下游低成本、高效率、免热处理的中碳碳素钢盘条是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条，按质量百分比其化学元素组成为：C：0.40～0.50％，Mn：0.50～0.80％，Si：0.17～0.37％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr：≤0.20％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.20％，Al：≤0.0050％，N：≤0.0050％，O：≤0.0035％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本专利技术免退火合金钢中碳钢热轧盘条的化学成分组成说明：C：0.40～0.50％，C是经济有效的强化元素，通过固溶强化和析出强化可明显提高钢的强度，随着C含量的增加，拉拔的加工硬化量、强度增大。C含量越低，渗碳体含量越少，越难获得伪共析组织，铁素体呈块状或网状分布，不利于拉拔加工。由此将其下限规定为0.40％(优选为0.43％以上，更优选为0.45％以上)。Mn：0.50～0.80％，Mn作为脱氧作用，锰固溶强化元素，可提高钢的淬透性，有利于获得伪共析组织，为了发挥锰的作用，下限设定为0.50％，(优选为0.60％以上，更优选为0.65％以上)，若锰含量过高，则易发生中心偏析，对拉拔性能不利，因此锰含量上限规定为0.80％。Si：0.17～0.37％，Si是本钢中的脱氧元素，并以固溶强化形式存在于珠光体组织中的铁素体相，拉拔时加工硬化降低材料的延展性。当Si含量低，脱氧效果和强度提高效果不充分，因此下限为0.17％，Si的含量过高，不利于拉拔性能，由此将其上限规定为0.37％(优选为0.30％以下，更优选为0.25％以下)。Al：≤0.0050％，Al作为脱氧有效元素，易生产高Al2O3、尖晶石类不变形夹杂物，导致钢丝深拉拔过程中断丝，因此本专利技术产品采用Si脱氧；且Al与N结合形成AlN粒子可阻碍奥氏体晶粒粗化及在轧制或冷却过程中析出降低奥氏体的稳定性，促进先共析铁素体F析出，不利于伪共析组织获得。由此本专利技术规定其上限为0.0050％(优选为0.0040％以下，更优选为0.0030％以下)。N：≤0.0050％，固溶N使得拉丝性能劣化，具有应变时效倾向，因未添加Ti、Al合金元素，使得固溶N含量在0.0050％以下，(优选为0.0045％以下，更优选为0.0040％以下)。O：≤0.0035％，氧在钢中以氧化物夹杂物形式存在，钢中的氧化物夹杂物尺寸、数量，劣化钢丝的拉拔加工性能，因此规定使其上限为0.0035％。P：≤0.025％，磷会使钢的韧性、拉拔性能恶化，因此为防止拉拔过程断丝的发生，同时考虑经济性，将磷的上限设定为0.025％。S：≤0.020％，是不可避免的杂质，易形成MnS系夹杂等缺陷，而使拉拔加工性能劣化，同时考虑经济性，将硫的上限设定为0.020％。本专利技术还提供了一种具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条的制备方法，制备方法包括加热工艺、控轧和控冷工序。具体工艺过程：钢坯加热—粗轧6架—中轧6架—预精轧4架—3台水箱冷却—精轧10架—4个水箱冷却—吐丝—斯太尔摩风机控冷—集卷—打包。本专利技术所述加热工序：采用高温加热，加热段温度1100-1200℃，均热段温度1190-1250℃，按照中限控制，加热时间100-180min，内外温度均匀，残氧量≤4％。加热温度高的设定充分考虑合金元素的固溶和奥氏体组织的均匀化，减轻偏析，同时粗化轧制前的奥氏体晶粒。本专利技术所述轧制工序，采用高温预精轧(4架)+精轧(10架)，温度控制在动态再结晶温度以上，920-980℃之间，精轧前后采用水箱控冷。采用高温吐丝，温度控制在940-1000℃，无第二相质点析出，促使轧后晶粒易粗化，奥氏体稳定性提升，增加相变孕育期，有助于抑制先共析铁素体析出。本专利技术冷却工序，采用相变前“超快冷≥30℃/s+相变过程“等温”+相变后空冷的冷却路径设计进行控制。采用20万M3/h对应3m风冷辊道的大风量进行强冷，降温速率≥30℃/s，推迟过冷奥氏体相变，冷却至620±20℃开始索氏体转变，并通过调节风机风量保证相变区间相变潜热与有效冷却带走的热量相当，促进盘条“等温”转变，避免冷却强度过大，形成低温脆性组织，盘条温度≤560℃相变完成后风机关闭，斯太尔摩辊道上空冷，保温罩全打开。控冷工序调节辊道速率、佳灵装置控制盘条的搭接点与中间点温差≤20℃。本专利技术所述盘条的规格5.5-6.5mm。本专利技术所得中碳钢盘条的金相组织中，获得近似伪共析的索氏体S+珠光体P+少量未成网铁素体F金相组织，其抗拉强度800MPa～850MPa，面缩≥63％，F铁素体含量≤8％，实际晶粒度6.0-6.5级，热轧盘条的强塑性较传统工艺显著提升，无需经中间热处理，直接多道次拉拔减面率可达到95％以上，断丝率低。通过控轧控冷工艺的创新设计，获得特殊的组织性能，满足特殊的使用要求，省略过程热处理工序，绿色节能环保，成品钢丝可获得更高的强度。附图说明图1为对比实施例1盘条显微组织图；图2为对比实施例2盘条显微组织图；图3为对比实施例3盘条显微组织图；图4为对比实施例4盘条显微组织图；图5为实施例1盘条显微组织图；图6为实施例2盘条显微组织图；图7为本专利技术对比实施例2钢盘条风冷曲线；图8为本专利技术实施例2钢盘条风冷曲线。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述，但不限于此。本专利技术各实施例和对照例的工艺参数、盘条显微组织及抗拉强度的具体数据如下表1。表1对比实施例11)化学成分线材化学成分组成及质量百分含量为：C：0.45％，Mn：0.70，Si：0.19％，P：0.012％，S：0.006％，Cr：0.04％，Ni：0.03％，Cu：0.02％，Al：0.0033％，N：0.0045％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：高温加热，高温精轧+高温吐丝，采用相变前“超快冷≥30℃/s”+相变过程等温+相变后空冷的冷却路径进行控冷。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：高温加热，高温精轧+高温吐丝，采用相变前“超快冷≥30℃/s”+相变过程等温+相变后空冷的冷却路径进行控冷。


2.根据权利要求1所述的具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条的制备方法，其特征在于，所述高温加热加热段温度1100-1200℃，均热段温度1190-1250℃，按照中限控制，加热时间100-180min，内外温度均匀，残氧量≤4％。


3.根据权利要求1所述的具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条的制备方法，其特征在于，所述高温精轧+高温吐丝采用高温预精轧4架+精轧10架，温度控制在动态再结晶温度以上，920-980℃之间，精轧前后采用水箱控冷；采用高温吐丝，温度控制在940-1000℃。


4.根据权利要求1所述的具有优异深拉拔加工性能的中碳钢热轧盘条的制备方法，其特征在于，采用相变前“超快冷≥30℃/s”+相变过程“等温”+相变后空冷为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：严冉冉，左锦中，韩治国，朱如峰，殷琦，周苑，刘鹤，赵阳，杨科大，徐旋旋，彭磊，万兴永，
申请(专利权)人：中天钢铁集团有限公司，常州中天特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32