[發明專利]超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條及其制備方法

有效

• 申請號: 201110342720.2
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN102352469A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 麻晗;王雷;李平
• 申請（專利權）人: 江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/50
• 分類號: C22C38/50;C22C38/54;C21C5/52;C21C7/04;C22C33/06;B22D11/16;C21D8/06;C21D11/00
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所 11264
• 代理人: 孫東風

技術領域

本發明特別涉及一種超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條，適用于生產超高強度預應力鋼絞線、鍍鋅鋼絞線以及鍍鋅鋼絲系列產品，屬于鋼鐵冶金技術領域。

背景技術

高碳鋼線材主要用于生產預應力鋼絞線、鍍鋅鋼絲、鋼芯鋁絞線、鋼絲繩、彈簧鋼絲、琴鋼絲等產品，在鋼絲生產過程中需要對高碳鋼盤條進行多道次拉拔，減面率達64～96％，因此，對原始盤條的強度、面縮率、伸長率、表面質量、純凈度等均有很高的要求。目前國內市場的預應力鋼絞線以1860MPa級產品為主，所用材料主要是日標JIS?G3506-2004中的SWRH82B，規格以11～13mm為主，盤條強度為1150～1200MPa。高強度、大規格是近期該領域的重要發展方向。與市場主流的1860MPa級預應力鋼絞線相比，2100MPa級鋼絞線不僅具有更大的承載能力，還可以減少材料用量13％，簡化預應力結構，減少施工成本，具有顯著的經濟和社會效益。

提高原始盤條強度是獲得超高強度鋼絞線的最佳途徑，可以避免增大減面率引起的塑性損失。而提高盤條強度主要有兩種途徑：強冷與微合金化。強冷可細分為離線熱處理和在線強冷。離線熱處理的代表工藝是鉛浴淬火，將奧氏體化加熱后的盤條直接放入550℃左右的熔融鉛液中，使盤條快速冷卻至相變溫度，并發生等溫相變，所得盤條具有組織均勻、珠光體片曾細小、強度高、塑性好等優點，但由于嚴重的環境污染問題，目前已很少用于盤條的熱處理。在線熱處理的代表技術是新日鐵公司開發的在線鹽浴淬火工藝，在線材生產過程中，將吐絲后的盤條直接導入550～600℃的熔融鹽熔液中實現等溫相變，獲得了很好的效果，有效提高了盤條的均勻性和綜合性能；最近，鞍鋼開發出了在線水浴冷卻設備，并初步應用于線材生產，該技術使用水溶液作冷卻介質，環保又廉價，有望在更大范圍內得到推廣。

微合金化是應用更廣泛的一種盤條強化方法，主要利用微合金元素的析出強化和固溶強化，達到細化珠光體片層結構、提高強度與塑性的目的，高碳鋼中常用的微合金元素有V、Al、Cr、Si、Ti等。析出強化時，合金元素與鋼中的碳氮結合，形成納米級的碳氮化物，起到釘扎晶界、細化奧氏體晶粒的作用；固溶強化時，合金元素融入鐵素體或滲碳體中，造成晶格畸變，增大了位錯運動的阻力，使滑移難以進行，從而提高鋼材強度。現有高碳鋼盤條的微合金元素主要采用V、Al和Cr，對于小方坯連鑄，Al容易引起水口結瘤，影響正常生產，電爐冶煉過程中增氮比較嚴重。

發明內容

本發明提供了一種超高強度釩鈦復合微合金化高碳鋼盤條，其特征在于，該盤條包含的組分及其重量比為：

基本成分：C：0.84～0.90％，Si：0.70～1.20％，Mn：0.60～0.80％，P≤0.020％，S≤0.020％，V：0.05～0.09％，Ti：0.01～0.05％，Cr：0.15～0.35％，Cu：0.04～0.20％，Ni：0.01～0.05％，O＜20ppm，N：40～70ppm；

可選擇成分：Al：0.01～0.05％，Ca：3～20ppm，B：5～20ppm以及Mg＜5ppm中的任意一種或兩種以上的組合；

以及余量的鐵和雜質。

以下具體說明各元素的作用及原理：

釩鈦復合微合金化是本發明的重要特征，在高碳鋼中，V是重要的微合金化元素，能夠推遲珠光體轉變，降低相變溫度，而且V在奧氏體中的固溶度適中，強化效果明顯。但V很容易和鋼中的自由氮結合，形成VN，削弱V的作用。加入適量的Ti可以固定自由N，形成細小的TiN顆粒，細化組織結構，提高產品性能。此外，(Ti，V)C顆粒優先在奧氏體晶界上析出，消耗了部分晶界能，能夠有效減少晶界滲碳體的析出，防止形成網狀滲碳體。

C是鋼材中最基本的強化元素，C含量每增加0.01％，盤條強度約增加10MPa，但過量的C會促進中心偏析處先共析滲碳體的析出，嚴重時會形成網狀滲碳體，降低盤條的塑性，造成拉拔斷絲。因此，本發明中C含量的范圍選為0.84～0.90％。

Si是鐵素體強化元素，能夠通過固溶強化提高鐵素體的強度，Si也是重要的脫氧劑，有助于降低鋼中的氧含量，減少夾雜物。此外，Si在鐵素體/滲碳體界面的富集有助于防止滲碳體在熱鍍鋅和穩定化處理過程中發生分解，提高加工過程中的熱穩定性。但過多的Si會引起脫碳，促使滲碳體石墨化，降低表面質量和盤條塑性。因此，Si含量范圍選為0.70～1.20％。