一种抗拉强度
≥
4000mpa钢帘线用钢及生产方法
技术领域
1.本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢及生产方法。
背景技术：
2.钢帘线主要用作各种轮胎及其它橡胶制品的骨架材料，其需求量与轮胎结构品种的产量密切相关，近年来在经济刺激政策、工程机械、汽车工业、高速公路等有利因素的推动下，我国轮胎工业取得了快速发展，我国钢帘线的消费量不断增加，同时也推动钢帘线用盘条行业的快速发展。中国成为全球第一大汽车市场同时，帘线行业也得到突飞猛进发展，产量基本占全球一半以上市场。十几年前70级帘线还依靠进口，现在80级高强帘线也全部实现国产化（除切割钢丝外），先进企业向高端、超高强发展（竞争少，毛利高）。目前虽然汽车新车销量严重下滑，但由于汽车保有量大且不断增加，轮胎处于更新换代期，尤其是工程用轮胎消化量大，钢帘线市场还在增长。
3.随着节能环保和国家汽车轻量化的发展战略，轮胎也要求用更轻的产品替代，因此要求帘线强度也越来越高，帘线强度已从开始的nt级2800mpa，向高强(ht)、超高强(st)和极高强(ut)方向发展，现在已达到4000mpa以上。近两年，超高强帘线需求已快速增加到15000～20000吨/月，目前，发达国家st钢丝帘线的用量也已超过20%，这也是国内少数有实力钢厂极力开发方向。
4.公开号为cn107794332a的发明专利提出一种90级超高强度帘线钢的冶炼方法，包括转炉冶炼、lf精炼、连铸保护浇注等工序操作要点。此专利是针对90级帘线钢的各工序成分控制、渣料控制、保护浇注连铸等提出了冶炼方法，但对中心碳偏析关键控制点要求并未涉及，也没有涉及轧制和组织控制。
5.公开号为cn111485052a的发明专利提出一种97级超高强度帘线钢的冶炼方法，采用“转炉吹炼-lf精炼-连铸浇注”的工艺流程生产97级超高强帘线钢，实现97级帘线钢的一火材低成本生产工艺。此专利主要提出配碳成分的稳定控制，渣系和夹杂物控制，对成品夹杂物尺寸和半成品偏析有检验，但对连铸坯中心碳偏析和关键的轧材的组织控制、力学性能等没有涉及。
技术实现要素：
6.本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢，其化学成分及重量百分比为：c：0.89～1.10wt%、si：0.10～0.30wt%、mn：0.20～0.60wt%、p≤0.015wt%、s≤0.010wt%、cr：0.01～0.40wt%、ni：0.01～0.20wt%、cu：0.005～0.30wt%、al≤0.0020wt%、ti≤0.0016wt%、n≤0.0070wt%，其余为fe及不可避免的杂质。
7.本发明进一步限定的技术方案是：前所述的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢，c：0.90～1.00wt%、si：0.15～0.30wt%、mn：0.20～0.60wt%、p≤0.015wt%、s≤0.010wt%、cr：0.01～0.40wt%、ni：0.01～
0.10wt%、cu：0.005～0.30wt%、al≤0.0010wt%、ti≤0.0008wt%、n≤0.0050wt%，其余为fe及不可避免的杂质。
8.本发明的另一目的在于提供一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢生产方法，连铸：采用250mm
×
300mm～320mm
×
480mm矩形坯，连铸机生产时拉速为0.50～0.90m/min，钢水的过热度控制在15～35℃，比水量0.10～0.60l/kg，轻压下压下量为10～30mm，并采用结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌；高速线材轧制：线材厂加热炉均热温度控制在1120～1250℃，总在炉时间≥2h；经除鳞，粗、中、精和减定径轧制，采用斯泰尔摩冷却，盘条吐丝温度为890～920℃，珠光体相变开始温度控制在550～630℃；相变前冷速达到10～50℃/s；相变期间冷速-5～10℃/s。
9.前所述的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢生产方法，金相组织索氏体含量90%以上，无马氏体、贝氏体等异常组织，中心偏析不超1级，晶界渗碳体控制1级以内。
10.前所述的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢生产方法，盘条的规格为φ5.0～φ6.5mm。
11.前所述的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢生产方法，具体包括：(1)铁水预处理：电炉或转炉初炼用铁水须经脱硫预处理，将硫含量降低至重量百分比0.005%以下，对铁水进行扒渣处理；(2)转炉/电炉冶炼：转炉吹炼过程采用一次造渣控制钢水中p元素含量，电炉做好泡沫渣和流换渣操作，终点p元素含量≤0.010%，s元素含量≤0.010%；(3)精炼：转炉出钢后经lf炉-rh炉进行精炼，其中lf炉精炼采用硅、锰脱氧，严禁采用铝或含铝脱氧剂脱氧，降低钢水中的平衡氧含量；通过预熔渣，或者石灰和石英砂进行造渣和调渣，控制渣体的碱度r在0.6～1.2；(4)连铸；(5)坯料修磨：将连铸坯或开坯料进行抛丸、探伤，根据连铸坯表面状况进行修磨；(6)高速线材轧制。
12.前所述的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢生产方法，连铸坯可直接高线轧制，也可开坯成140
×
140mm2～180
×
180mm2方坯，再经高线轧制。
13.本发明的有益效果是：（1）本发明连铸坯中心碳偏析系数（c
中心
/c
平均
）≤1.06，平均值≤1.03；（2）本发明索氏体含量90%以上，无马氏体、贝氏体等异常组织，中心偏析不超1级，晶界渗碳体控制1级以内；（3）本发明盘条抗拉强度平均值≥1230mpa，面缩率≥30%，盘条具有优良的直拉和捻股性能；（4）本发明通过以上成分以及工艺控制，使盘条以索氏体组织为主，避免影响拉拔使用网状渗碳体的形成，最终成品钢帘线抗拉强度4000mpa以上，满足了节能环保和汽车轻量化轮胎钢帘线强度不断提高的要求。
具体实施方式
14.实施例1本实施例提供的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢，化学成分重量百分比为：c：
0.95%、si：0.19%、mn：0.30%、p：0.010wt%、s：0.008wt%、cr：0.19%、ni：0.03wt%、cu：0.05wt%、al：0.0009wt%、ti：0.0006wt%、n：0.0032wt%，余铁和少量残余杂质元素。
15.具体包括下述步骤：(1)铁水kr预处理：转炉初炼用铁水须经kr脱硫预处理，将硫含量降低至重量百分比0.002%，对铁水进行扒渣处理；(2)转炉冶炼：转炉吹炼过程采用一次造渣控制钢水中p元素含量，终点p元素含量0.005%，s元素含量0.0078%；(3)精炼：转炉出钢后经lf炉精炼，其中lf炉精炼采用硅、锰脱氧，严禁采用铝或含铝脱氧剂脱氧，降低钢水中的平衡氧含量；通过预熔渣进行造渣和调渣，控制渣体的碱度r在0.9；(4)连铸：采用250mm
×
300mm矩形坯连铸机生产时拉速为0.88m/min、钢水的过热度控制在25℃，比水量0.20l/kg、轻压下压下量为10mm，并采用结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌，连铸坯开坯成150
×
150mm2方坯，再经高线轧制；(5)坯料修磨：将开坯料进行抛丸、探伤，并进行修磨处理；(6)高速线材轧制：线材厂初轧坯加热炉均热温度控制在1180℃，总在炉时间150min；经除鳞，粗、中、精轧和减定径轧制，采用斯泰尔摩冷却，盘条吐丝温度为910℃，珠光体相变开始温度控制在600℃；相变前冷速达到30℃/s；相变期间冷速5℃/s。
16.实施例2本实施例提供的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢，化学成分重量百分比为：c：0.99%、si：0.20%、mn：0.25%、p：0.008wt%、s：0.006wt%、cr：0.20%、ni：0.03wt%、cu：0.20wt%、al：0.0012wt%、ti：0.0005wt%、n：0.0040wt%，余铁和少量残余杂质元素。
17.具体包括下述步骤：(1)铁水预处理：电炉初炼用铁水经脱硫预处理，将硫含量降低至重量百分比0.003%，对铁水进行扒渣处理；(2)电炉冶炼：电炉做好泡沫渣和流换渣操作，终点p元素含量0.006%，s元素含量0.006%；(3)精炼：转炉出钢后经lf炉进行精炼，其中lf炉精炼采用硅、锰脱氧，严禁采用铝或含铝脱氧剂脱氧，降低钢水中的平衡氧含量；通过石灰和石英砂进行造渣和调渣，控制渣体的碱度r在1.0；(4)连铸：采用320mm
×
480mm矩形坯连铸机生产时拉速为0.50m/min、钢水的过热度控制在30℃，比水量0.30l/kg、轻压下压下量为12mm，并采用结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌，连铸坯可开坯成150
×
150mm2方坯，再经高线轧制；(5)坯料修磨：将初轧坯进行抛丸、探伤，并进行修磨处理；(6)高速线材轧制：线材厂初轧坯加热炉均热温度控制在1190℃，总在炉时间160min；经除鳞，粗、中、精轧和减定径轧制，采用斯泰尔摩冷却，盘条吐丝温度为900℃，珠光体相变开始温度控制在610℃；相变前冷速达到35℃/s；相变期间冷速3℃/s。
18.表1盘条的规格、组织和力学性能
实施例规格平均抗拉强度断面收缩率金相组织索氏体化率中心偏析级别1φ5.5mm1250mpa35％无马氏体、贝氏体等异常组织92%0.52φ5.5mm1240mpa36％无马氏体、贝氏体等异常组织95%0.5
表2 成品钢丝规格和力学性能实施例规格抗拉强度1φ0.22mm4020mpa2φ0.22mm4010mpa盘条以索氏体组织为主，避免影响拉拔使用网状渗碳体的形成，最终成品钢帘线抗拉强度4000mpa以上，满足了节能环保和汽车轻量化轮胎钢帘线强度不断提高的要求。吨钢毛利500元/吨以上，经济效益显著。
19.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
≥
4000mpa钢帘线用钢及生产方法
技术领域
1.本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢及生产方法。
背景技术：
2.钢帘线主要用作各种轮胎及其它橡胶制品的骨架材料，其需求量与轮胎结构品种的产量密切相关，近年来在经济刺激政策、工程机械、汽车工业、高速公路等有利因素的推动下，我国轮胎工业取得了快速发展，我国钢帘线的消费量不断增加，同时也推动钢帘线用盘条行业的快速发展。中国成为全球第一大汽车市场同时，帘线行业也得到突飞猛进发展，产量基本占全球一半以上市场。十几年前70级帘线还依靠进口，现在80级高强帘线也全部实现国产化（除切割钢丝外），先进企业向高端、超高强发展（竞争少，毛利高）。目前虽然汽车新车销量严重下滑，但由于汽车保有量大且不断增加，轮胎处于更新换代期，尤其是工程用轮胎消化量大，钢帘线市场还在增长。
3.随着节能环保和国家汽车轻量化的发展战略，轮胎也要求用更轻的产品替代，因此要求帘线强度也越来越高，帘线强度已从开始的nt级2800mpa，向高强(ht)、超高强(st)和极高强(ut)方向发展，现在已达到4000mpa以上。近两年，超高强帘线需求已快速增加到15000～20000吨/月，目前，发达国家st钢丝帘线的用量也已超过20%，这也是国内少数有实力钢厂极力开发方向。
4.公开号为cn107794332a的发明专利提出一种90级超高强度帘线钢的冶炼方法，包括转炉冶炼、lf精炼、连铸保护浇注等工序操作要点。此专利是针对90级帘线钢的各工序成分控制、渣料控制、保护浇注连铸等提出了冶炼方法，但对中心碳偏析关键控制点要求并未涉及，也没有涉及轧制和组织控制。
5.公开号为cn111485052a的发明专利提出一种97级超高强度帘线钢的冶炼方法，采用“转炉吹炼-lf精炼-连铸浇注”的工艺流程生产97级超高强帘线钢，实现97级帘线钢的一火材低成本生产工艺。此专利主要提出配碳成分的稳定控制，渣系和夹杂物控制，对成品夹杂物尺寸和半成品偏析有检验，但对连铸坯中心碳偏析和关键的轧材的组织控制、力学性能等没有涉及。
技术实现要素：
6.本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢，其化学成分及重量百分比为：c：0.89～1.10wt%、si：0.10～0.30wt%、mn：0.20～0.60wt%、p≤0.015wt%、s≤0.010wt%、cr：0.01～0.40wt%、ni：0.01～0.20wt%、cu：0.005～0.30wt%、al≤0.0020wt%、ti≤0.0016wt%、n≤0.0070wt%，其余为fe及不可避免的杂质。
7.本发明进一步限定的技术方案是：前所述的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢，c：0.90～1.00wt%、si：0.15～0.30wt%、mn：0.20～0.60wt%、p≤0.015wt%、s≤0.010wt%、cr：0.01～0.40wt%、ni：0.01～
0.10wt%、cu：0.005～0.30wt%、al≤0.0010wt%、ti≤0.0008wt%、n≤0.0050wt%，其余为fe及不可避免的杂质。
8.本发明的另一目的在于提供一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢生产方法，连铸：采用250mm
×
300mm～320mm
×
480mm矩形坯，连铸机生产时拉速为0.50～0.90m/min，钢水的过热度控制在15～35℃，比水量0.10～0.60l/kg，轻压下压下量为10～30mm，并采用结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌；高速线材轧制：线材厂加热炉均热温度控制在1120～1250℃，总在炉时间≥2h；经除鳞，粗、中、精和减定径轧制，采用斯泰尔摩冷却，盘条吐丝温度为890～920℃，珠光体相变开始温度控制在550～630℃；相变前冷速达到10～50℃/s；相变期间冷速-5～10℃/s。
9.前所述的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢生产方法，金相组织索氏体含量90%以上，无马氏体、贝氏体等异常组织，中心偏析不超1级，晶界渗碳体控制1级以内。
10.前所述的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢生产方法，盘条的规格为φ5.0～φ6.5mm。
11.前所述的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢生产方法，具体包括：(1)铁水预处理：电炉或转炉初炼用铁水须经脱硫预处理，将硫含量降低至重量百分比0.005%以下，对铁水进行扒渣处理；(2)转炉/电炉冶炼：转炉吹炼过程采用一次造渣控制钢水中p元素含量，电炉做好泡沫渣和流换渣操作，终点p元素含量≤0.010%，s元素含量≤0.010%；(3)精炼：转炉出钢后经lf炉-rh炉进行精炼，其中lf炉精炼采用硅、锰脱氧，严禁采用铝或含铝脱氧剂脱氧，降低钢水中的平衡氧含量；通过预熔渣，或者石灰和石英砂进行造渣和调渣，控制渣体的碱度r在0.6～1.2；(4)连铸；(5)坯料修磨：将连铸坯或开坯料进行抛丸、探伤，根据连铸坯表面状况进行修磨；(6)高速线材轧制。
12.前所述的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢生产方法，连铸坯可直接高线轧制，也可开坯成140
×
140mm2～180
×
180mm2方坯，再经高线轧制。
13.本发明的有益效果是：（1）本发明连铸坯中心碳偏析系数（c
中心
/c
平均
）≤1.06，平均值≤1.03；（2）本发明索氏体含量90%以上，无马氏体、贝氏体等异常组织，中心偏析不超1级，晶界渗碳体控制1级以内；（3）本发明盘条抗拉强度平均值≥1230mpa，面缩率≥30%，盘条具有优良的直拉和捻股性能；（4）本发明通过以上成分以及工艺控制，使盘条以索氏体组织为主，避免影响拉拔使用网状渗碳体的形成，最终成品钢帘线抗拉强度4000mpa以上，满足了节能环保和汽车轻量化轮胎钢帘线强度不断提高的要求。
具体实施方式
14.实施例1本实施例提供的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢，化学成分重量百分比为：c：
0.95%、si：0.19%、mn：0.30%、p：0.010wt%、s：0.008wt%、cr：0.19%、ni：0.03wt%、cu：0.05wt%、al：0.0009wt%、ti：0.0006wt%、n：0.0032wt%，余铁和少量残余杂质元素。
15.具体包括下述步骤：(1)铁水kr预处理：转炉初炼用铁水须经kr脱硫预处理，将硫含量降低至重量百分比0.002%，对铁水进行扒渣处理；(2)转炉冶炼：转炉吹炼过程采用一次造渣控制钢水中p元素含量，终点p元素含量0.005%，s元素含量0.0078%；(3)精炼：转炉出钢后经lf炉精炼，其中lf炉精炼采用硅、锰脱氧，严禁采用铝或含铝脱氧剂脱氧，降低钢水中的平衡氧含量；通过预熔渣进行造渣和调渣，控制渣体的碱度r在0.9；(4)连铸：采用250mm
×
300mm矩形坯连铸机生产时拉速为0.88m/min、钢水的过热度控制在25℃，比水量0.20l/kg、轻压下压下量为10mm，并采用结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌，连铸坯开坯成150
×
150mm2方坯，再经高线轧制；(5)坯料修磨：将开坯料进行抛丸、探伤，并进行修磨处理；(6)高速线材轧制：线材厂初轧坯加热炉均热温度控制在1180℃，总在炉时间150min；经除鳞，粗、中、精轧和减定径轧制，采用斯泰尔摩冷却，盘条吐丝温度为910℃，珠光体相变开始温度控制在600℃；相变前冷速达到30℃/s；相变期间冷速5℃/s。
16.实施例2本实施例提供的一种抗拉强度≥4000mpa钢帘线用钢，化学成分重量百分比为：c：0.99%、si：0.20%、mn：0.25%、p：0.008wt%、s：0.006wt%、cr：0.20%、ni：0.03wt%、cu：0.20wt%、al：0.0012wt%、ti：0.0005wt%、n：0.0040wt%，余铁和少量残余杂质元素。
17.具体包括下述步骤：(1)铁水预处理：电炉初炼用铁水经脱硫预处理，将硫含量降低至重量百分比0.003%，对铁水进行扒渣处理；(2)电炉冶炼：电炉做好泡沫渣和流换渣操作，终点p元素含量0.006%，s元素含量0.006%；(3)精炼：转炉出钢后经lf炉进行精炼，其中lf炉精炼采用硅、锰脱氧，严禁采用铝或含铝脱氧剂脱氧，降低钢水中的平衡氧含量；通过石灰和石英砂进行造渣和调渣，控制渣体的碱度r在1.0；(4)连铸：采用320mm
×
480mm矩形坯连铸机生产时拉速为0.50m/min、钢水的过热度控制在30℃，比水量0.30l/kg、轻压下压下量为12mm，并采用结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌，连铸坯可开坯成150
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150mm2方坯，再经高线轧制；(5)坯料修磨：将初轧坯进行抛丸、探伤，并进行修磨处理；(6)高速线材轧制：线材厂初轧坯加热炉均热温度控制在1190℃，总在炉时间160min；经除鳞，粗、中、精轧和减定径轧制，采用斯泰尔摩冷却，盘条吐丝温度为900℃，珠光体相变开始温度控制在610℃；相变前冷速达到35℃/s；相变期间冷速3℃/s。
18.表1盘条的规格、组织和力学性能
实施例规格平均抗拉强度断面收缩率金相组织索氏体化率中心偏析级别1φ5.5mm1250mpa35％无马氏体、贝氏体等异常组织92%0.52φ5.5mm1240mpa36％无马氏体、贝氏体等异常组织95%0.5
表2 成品钢丝规格和力学性能实施例规格抗拉强度1φ0.22mm4020mpa2φ0.22mm4010mpa盘条以索氏体组织为主，避免影响拉拔使用网状渗碳体的形成，最终成品钢帘线抗拉强度4000mpa以上，满足了节能环保和汽车轻量化轮胎钢帘线强度不断提高的要求。吨钢毛利500元/吨以上，经济效益显著。
19.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
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