含残钒60、65钢盘条的生产实践

王洪利,李义长,王西江

(攀钢集团成都钢钒有限公司,四川成都 610303)

含残钒60、65钢盘条的生产实践

王洪利,李义长,王西江

(攀钢集团成都钢钒有限公司,四川成都 610303)

为了拓宽原料选择范围,降低60、65钢盘条的冶炼成本,将60、65钢中的残余钒含量放宽至小于或等于0.04%。通过优化残余元素钒含量较高的钢的加热工艺、控轧控冷工艺来保证成品盘条的力学性能和高倍质量。结果表明：将60、65钢中残余元素钒含量上限放宽至0.040%,通过工艺优化,成品盘条具有良好的力学性能和金相组织,满足内控设计要求和用户使用要求。

残余元素;钒;盘条

1 引言

60、65钢盘条是金属制品行业的主要原料之一,通过拉丝后广泛用于加工各种钢丝、钢绞线、钢丝绳,如床垫用弹簧、高速公路护栏、电缆线中心钢丝、挂光纤或电缆的承重钢丝、光纤芯丝等。

冶炼60、65钢盘条的原料主要采用铁水加废钢。有些废钢中含有钒元素,一些地区出产的铁矿石中本身含有较高的残余元素钒,若冶炼将所含钒基本除净(V≤0.015%),会大大增加成本。目前国内生产的60、65钢盘条都是采用不含钒的矿石、不含钒废钢,这就给生产60、65钢盘条的原料选择带来了较大的局限性。

因此研究含残钒60、65钢盘条的生产工艺,拓宽生产60、65钢盘条的原料选择范围,降低冶炼成本,对60、65钢盘条的长远发展具有直接的指导意义。

2 研究内容与生产方案

适当放宽60、65钢中残余钒元素含量,运用高线机组的设备优势,通过优化轧制前的加热制度,采用控轧控冷技术,改善金相组织,保证60、65钢盘条的力学性能。

2.1 生产工艺路线

60、65钢盘条生产主要工艺流程:高炉铁水→(KR脱硫)→转炉炼钢→LF炉外精炼→保护连铸+电磁搅拌+液位自动控制+三段水冷→钢坯检验→(修磨)→加热炉上料辊道上料→钢坯入炉→步进炉加热→出炉辊道钢坯出炉→高压水除鳞→粗轧六架轧制→1#飞剪切头(事故碎断)→中轧六架轧制→2#飞剪切头、尾(事故碎断)→中轧两架轧制→预精轧四架轧制(包括立活套)→1#、2#水冷箱冷却→3#飞剪切头(事故碎断)→水平活套→BGV轧制→3#、4#水冷箱冷却→TMB1+TMB2轧制→5#水冷箱冷却→(夹送辊)→吐丝机→散卷冷却→集卷收集→挂卷→PF钩式运机运输→检查质量、取样、剪除头尾→压紧打捆→称重挂标牌→卸卷→入库→成品运出。

2.2 60、65钢化学成分设计

国内绝大部分钢厂是将60、65钢的残余钒元素含量控制在0.015%以下,而攀成钢的60、65钢的残余钒元素含量控制在0.040%以下。放宽残钒元素控制范围,一方面拓宽了冶炼(铁水)原料选择范围,另一方面也降低了冶炼难度,由此降低了冶炼成本,具体化学成分设计见表1所示。

2.3 加热炉加热工艺优化控制

钢在加热炉的加热制度见表2。针对钢中残钒含量较高的情况,将均热段保持在适当高的温度区域,使得钢在奥氏体阶段,钢中残余钒元素能充分溶于奥氏体中。

2.4 控制轧制关键点

将轧制温度控制在再结晶温度以上的较低温度区域,使钢在较低的温度范围内完成轧制,避免钢的晶粒度粗大而影响其力学性能,关键工序温度见表3。

2.5 轧后冷速控制

根据钢中残余钒含量的多少,分别设计不同的风冷参数。控制盘条在珠光体相变前的冷速为12～15℃/s。当残钒含量V≤0.020%时,珠光体相变温度控制在570～710℃,相变后冷速为3～5℃/s;当残钒含量在0.021%～0.040%时,珠光体相变温度控制在580～720℃,相变后冷速为2～4℃/s,避免盘条产生异常金相组织。

表1 60、65钢的化学成分设计

表2 各加热段加热制度

表3 关键工序60、65钢的温度

3 试验结果及分析

3.1 化学成分

生产60、65钢的实际化学成分见表4,整体成分控制符合设计要求。

3.2 力学性能

经过加热制度优化、控轧控冷工艺优化,用残钒含量较高的60、65钢轧制的盘条,其力学性能满足设计要求,具体指标见表5。

3.3 高倍质量

对生产的60、65钢盘条进行高倍组织检验,结果见表6,金相组织照片见图1、图2。

由表6及图1、图2看出:较高残钒含量的60、65钢盘条的高倍质量也达到了内控要求,满足用户使用要求。

3.4 分析讨论

60、65钢中的残余元素钒在较低加热温度或高温加热区保温时间较短的情况下,较高含量的钒就会以化合物的形式存在,不能固溶于奥氏体,对钢的性能产生危害。

根据大量经验所得,钒的化合物在奥氏体中的固溶量与温度、元素含量有关式[1]:

式中:[V]—钢中的钒含量,wt%;

[C]—钢中的碳含量,wt%;

[N]—钢中的氮含量,wt%;

A、B—V、C在奥氏体中的固溶度积公式中的常数;

X、Y—V、N在奥氏体中的固溶度积公式中的常数;

T—钢的温度,℃;

γ—奥化体。

表4 φ6.5 mm 60、65钢盘条化学成分

表5 φ6.5 mm 60、65钢盘条力学性能

表6 φ6.5 mm 60、65钢盘条高倍检验结果

图1 60钢盘条金相组织图

图2 65钢盘条金相组织图

由式(1)、式(2)得出,对于60、65钢,残钒含量越高,钒的化合物在奥氏体中的全固溶温度越高。所以,对于残钒含量控制范围较宽的60、65钢,适当调高钢在加热炉内均热段的温度,使得钢在奥氏体阶段,钢中残余钒元素能充分溶于奥氏体中,避免对钢的性能产生不良影响,也为后续析出强化做准备。

残余元素钒具有抑制珠光体转变的倾向,推迟贝氏体转变,升高珠光体转变温度范围,降低贝氏体转变温度范围[2]。所以对于残余钒含量控制范围更宽的60、65钢,当钒含量较高(0.021%～0.040%)时,适当提高珠光体相变区温度、降低冷却速度,使得珠光体在最佳温度区间充分相变,避免出现贝氏体等异常组织,消除钒含量偏高对成品盘条金相组织的不良影响。

从结果来看,实际生产的φ6.5 mm 60、65钢盘条,无论是强度、塑性,还是高倍质量都达到了内控设计要求,满足用户使用要求。

4 结论

(1)放宽60、65钢盘条中的残钒含量有利于拓宽其原料选择范围,降低生产成本。

(2)通过优化加热制度、控制轧制工艺,根据不同的残钒含量设计不同的控制冷却参数,生产出的60、65钢盘条的力学性能和高倍质量均达到了内控要求,满足下游用户使用要求。

[1] 雍岐龙.钢铁材料中的第二相[M].北京:冶金工业出版社,2006:146-170.

[2] 吴承建,陈国良,强文江.金属材料学,[M].北京:冶金工业出版社,2005:15-16.

Production of Wire Cords of Grades 60 and 65 with Residual Element Vanadium

WANG Hong-li,LI Yi-chang,WANG Xi-jiang
(Pangang Group Chengdu Steel&Vanadium Co.,Ltd.,Chengdu 610303,Sichuan,China)

In order to have more choices of raw material and low smelting cost of wire cords of grades 60 and 65,residual element vanadium in those wire cords have been allowed content up to no more than 0.04%.For material with high residual element vanadium content,to make certain good mechanical properties and metallurgical quality of the finished wire cords,optimized heating progress and controlled rolling and cooling technology are adopted.The results show that in the condition of residual element vanadium content up to no more than 0.04%within steels of grades 60 and 65,the finished wire cords have good mechanical properties and metallographic structures and meet the internal control designing requirements and the user requirements by means of process optimization.

residual element,vanadium,wire cords

TG335.6

A

王洪利,工程师,主要从事金属材料产品开发和工艺优化研究。

1001-5108(2016)06-0035-03