[發明專利]一種提高光伏產業切割絲用鋼抗拉強度與潔凈度的方法

在審

• 申請號: 201810658042.2
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN108950359A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 孫萌;姜周華;李陽;陳常勇;李花兵;姚聰林;王琦;張磊;白璐
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C21C7/072;C21C7/10;C22C38/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/18
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發明屬于鋼鐵冶金技術領域，公開了一種提高光伏產業切割絲用鋼抗拉強度與潔凈度的方法，冶煉過程中向鋼中加入高純度RE。本發明可以應用在光伏產業用切割鋼絲生產的合金化環節，通過加入高純度RE，控制鋼中La含量為原料總量的質量分數0.01％～0.03％，鋼中Ce含量為原料總量的質量分數0.01％～0.03％，可以顯著降低鋼中全氧含量與S含量，減小夾雜物平均直徑，實現鋼中珠光體片層間距的細化，在保證塑性的同時有效提升鋼的抗拉強度。

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金技術領域，涉及一種提高光伏產業用切割絲用鋼強度與潔凈度的方法。

背景技術

晶體硅是光伏產業的重要原材料，廣泛應用于太陽能電池等光伏產品。目前以切割鋼絲為主要切割工具的多線切割是加工晶體硅的主要工藝。切割絲用鋼主要用于制造切割鋼絲盤條，經鉛浴處理、多道次拉拔后制成切割鋼絲。C104Cr是切割絲用鋼的一種典型牌號，其特點是具有較高的碳含量，碳含量為同級別切割鋼絲最高。切割鋼絲的強度和潔凈度是評價切割鋼絲質量的重要指標，隨著切割鋼絲成品直徑的減小，切割鋼絲市場對切割絲用鋼強度和潔凈度要求逐年攀升，目前國內市場主流的切割鋼絲規格為Φ0.55～0.07mm，成品抗拉強度達到4500MPa。隨著切割鋼絲拉拔工序日漸成熟，提高切割絲用鋼的強度與潔凈度是一種改善成品的潔凈度與強度的可行辦法。

索氏體是切割鋼絲的主要顯微組織，實驗室研究發現切割絲用鋼的抗拉強度主要由鋼中索氏體片層間距決定，并且通過細化索氏體片層間距來實現抗拉強度的顯著提升是可行的。這一現象是以20世紀50年代霍爾(Hall)和佩奇(Petch)提出的對描述鋼力學性能和晶粒尺寸之間的Hall-Petch關系為理論基礎，如式(1)所示。

σ_j＝σ₀+k_jS^-m (1)

σ_j——應力值，μm；

k_j——材料系數；

S——珠光體片層間距，μm。

切割鋼絲加工和使用過程中的一個主要問題就是斷絲，鋼絲的斷絲率與切割絲用鋼的潔凈度密切相關。通常情況下，鋼中氧化物夾雜物的數量與鋼中氧含量對應，有害雜質元素硫的偏析以及硫化物的數量與鋼中硫含量對應，所以如何降低鋼中氧硫含量是亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明提供了一種可以有效細化切割絲用鋼珠光體片層間距和凈化鋼液，來提高其抗拉強度和潔凈度的方法。本發明通過發揮稀土對鋼液的深度凈化作用使鋼中氧、硫含量降低，并降低鋼中夾雜物的平均直徑，實現鋼中夾雜物細小化，最終使切割絲用鋼潔凈度得到提高。

本發明的技術方案為：一種提高光伏產業切割絲用鋼抗拉強度與潔凈度的方法，所述方法按照目標鋼種成分，準備冶煉所需原料包括純鐵、C、Cr、Mn、Si；原料還包括高純度稀土合金RE，稀土合金RE包括La、Ce兩種金屬，稀土合金RE含量為原料總量的質量分數0.02％～0.06％；在真空感應爐中按照以下步驟進行冶煉：

(1)裝料：坩堝中加入純鐵、Cr、C；料倉按順序裝料：Si、C、Mn、RE；

坩堝中的C與料倉中的C質量比是4:1；

(2)啟動真空泵；

(3)給電升溫，真空度≤5Pa；

(4)開始熔化，爐內通入氬氣；

(5)熔清后，加入料倉中的Si；

(6)5min～7min后加入料倉中的C；

(7)啟動真空泵，不斷降低真空度，直到1Pa以內，停泵；

(8)再次通入氬氣；