C×D高速线材的开发与生产

雍治文，王超海
（安阳钢铁股份有限公司，河南 安阳 455004）

摘　要：介绍了以C7D为代表的低碳钢高速线材的化学成分、表面质量、力学性能等技术特点以及生产C7D时冶炼、连铸、轧制的技术要点。分析了产品质量情况，对存在的表面红锈、抗拉强度不均以及线材的弯曲裂纹提出了改进措施：冶炼过程中加强成分控制，连铸过程中严格控制拉速，轧制过程中保证冷却水干净、水压稳定。
关键词：低碳钢；高速线材；闭环控温；力学性能；合格率
中图分类号：TG335.6⁺3　　 文献标识码：A　　 文章编号：1004-4620（2005）01-0016-02

Development and Production of C×D High-speed Wire

YONG Zhi-wen，WANG Chao-hai
（Anyang Iron and Steel Co.，Ltd., Anyang 455004, China）

Abstract： Introduces the technology characteristic of C7D low carbon steel high-speed wire,including chemistry composition, surface quality, mechanical property, and the technologies of smelting, continuous casting and rolling when producing C7D. The product qualities are analyzed and some measures are put forward to resolve the existing surface red rust, intensity strengthen odds and bend crack of wire rod, such as controlling strictly chemistry composition in smelting and drawing speed in continuous casting, and ensuring cooling water clean and pressure stabilization in rolling.
Key words: low-carbon steel; high-speed wire; closed-loop control temperature; mechanical property; percent of pass

1 前 言

　　近年来，安阳钢铁集团公司（简称安钢）经过扩建、改建，工艺装备水平有了明显提高。2001年试车成功高速线材无扭控冷控轧生产线，拥有4架预精轧机组（PFM）、8架精轧机组（NTM）、4架减定径机组（RSM）以及相配的闭环冷却控温系统，为生产各个钢种提供了有利的条件，能够满足用户对产品性能的需求。
　　2002年开发出C×D等系列低碳钢产品（其中×为平均碳含量，C、D分别为碳、制丝的第一个英文字母），具有广阔的市场前景和较高的经济效益，进一步优化了安钢的产品结构，满足市场对制丝用低碳钢热轧盘条的需求。

2 C7D高速线材特点

　　C7D高速线材系列主要用于制丝以及各种螺母、螺栓等标准件。要求线材通条性能好、尺寸稳定，对表面质量要求严格。主要特点：
　　（1）化学成分：C0.05%～0.09%，Si0.04%～0.12%，Mn0.3%～0. 60%，P≤0.035%,S≤0.035%。
　　（2）力学性能：抗拉强度σ_b不大于390MPa，延伸率δ₁₀不小于30%，冷弯180°，d=0。
　　（3）表面质量：线材截面不得有缩孔、夹杂，表面不能有裂纹、折叠、耳子、划伤、结疤等缺陷。
　　（4）盘条重量及允许偏差按GB/T14981—1994执行。
　　（5）外形尺寸在公差范围之内。
　　（6）交货状态为热轧状态。

3 C7D高速线材的主要工艺要点

　　采用120mm×120mm连铸坯，通过30架轧机进行C7D系列高速线材的控轧控冷生产。以Φ8mm为例，其主要工艺过程如下。
3.1 冶炼
　　按C7D的化学成分要求控制熔炼成分。此外，规定新炉前20炉、补炉前3炉及新修包不得冶炼本钢种；要求冶炼终点控制一次倒炉，出钢温度1640～1680℃；采用硅锰合金合金化，终脱氧加入硅铝钙钡合金。钢包清洁无冷钢，进行吹氩处理 。
3.2 连铸
　　连铸时新中间包使用前应烘烤到红热；中间包钢水温度在1530～1550℃，拉速2.2～2.4m/min。要求拉速稳定。
3.3 轧制工艺
3.3.1 加热   采用步进梁式加热炉，加热应均匀，加热段控制在（980±10）℃，均热段温度控制在（1060±20）℃。保证钢坯开轧温度在（980±20）℃。
3.3.2 轧制   钢坯经过粗中轧14架、预精轧4架、精轧4架、减定径4架，共26次延伸变形，成品机架轧制速度为85.7m/s，成品尺寸精度达到B级以上，各机架严格按轧制程序表控制。
生产中对轧槽表面、导位、导辊、下弯管等红钢接触的地方进行严格检查和清理，避免钢坯表面产生划伤、折叠等缺陷。
3.3.3 轧件的控制冷却   在轧制过程中，轧件在高速区主要进入水箱冷却。安钢高线车间分别设置在预精轧后一组水箱，精轧后两组水箱，减定径机后两组水箱，水箱内水的水压和流量控制保证成品表面及性能符合规定。轧制C7D时，精轧入口温度控制在（910±10）℃，减定径机入口温度（890±10）℃，吐丝温度（915±10）℃。
　　线材进入斯太尔摩风冷线上后（斯太尔摩风冷线共分10段），采用延迟冷却方式（保温罩全关）。斯太尔摩风冷线各段的辊道速度和风机的开启量如表1所示。

　　表1  C7D冷却工艺表（延迟冷却） m/min

4 成品质量

　　从2002年开发成功后，C7D系列产品合格率在98%以上。在生产过程中，由于轧槽表面、导位、导辊等磨损没有及时更换，造成极少量成品表面划伤、折叠等废品，降低了产品合格率。
4.1 化学成分
　　经过对成品取样化验，C7D高线的化学成分为：C 0.06%～0.09%；Si 0.06%～0.11%；Mn 0.35%～0.55%；P≤0.025%; S≤0.020%。完全控制在规定范围之内。
4.2 工艺及力学性能
　　对1万tΦ8mmC7D的盘条随机取样，进行力学性能检验，平均力学性能见表2。盘条的力学性能满足要求。

　　表2  C7D平均力学性能

4.3 线材外形质量
　　成品表面光洁、尺寸良好，由于安钢投用4架减定径机组后，成品尺寸控制在±0.15mm之间。现场严格控制了表面划伤、结疤、折叠等缺陷。
4.4 重量偏差
　　重量偏差的测量采用单根称重及发货时整车称重，测量结果：Φ8mm单根重量偏差为-0.33%～-0.28%，整车称重为-1.81%～-3.0%。
　　该钢种化学成分设定合理，工艺路线及主要工序工艺操作要点可行，充分发挥了安钢高线的设备优势，保证了产品质量的稳定。通过不断实践和改进，安钢高速线材C7D系列规格已大批量生产，以性能稳定、表面质量好赢得了用户信赖。

5 存在问题及改进措施

　　（1）试轧时成品表面通条存在红锈，影响外观，但经取样试验，机械性能在要求范围之内。通过提高吐丝温度，达到温度控制上限，红锈明显减少，提高温度后产品性能在要求范围之内。
　　（2）通过高速线材轧机控轧控冷生产的C7D线材，有时出现同一炉号不同试样之间抗拉强度存在差别，有时可达到20MPa。主要原因：首先，线材通条化学成分不均，同一炉号不同试样的化学成分存在一定差别，部分差别较大，造成线材内部组织不均匀；其次在冷却过程中，水量、水压不稳定；第三，在风冷线上，线材搭接处与其他部分存在性能差别。针对上述不足，在冶炼过程中加强成分控制，保证连铸钢坯成分均匀，在连铸过程中严格控制拉速，在轧制过程中保证冷却水干净和水量水压稳定。
　　（3）整炉的抗拉强度大于390MPa。在生产过程中，一段时间内，Φ8mm的抗拉强度在390～420MPa之间，不符合要求。经过试样及钢坯采样分析，发现钢坯的含碳量均在C7D要求的最上限，后经过控制冶炼过程，该现象消除。
　　（4）线材弯曲裂纹。冷弯过程中曾出现试样弯曲处裂纹较深，经低倍试样分析表明，线材存在夹杂物、气泡；残余应力集中，主要在冷却过程中，线材外表面和内表面存在组织应力。尽管在斯太尔摩线风冷上有所缓解，但仍有部分未消除，造成冷弯裂纹。经时效处理后弯曲裂纹现象消除。

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