含殘釩60、65鋼盤條的生產實踐

王洪利,李義長,王西江

(攀鋼集團成都鋼釩有限公司,四川成都 610303)

含殘釩60、65鋼盤條的生產實踐

王洪利,李義長,王西江

(攀鋼集團成都鋼釩有限公司,四川成都 610303)

為了拓寬原料選擇范圍,降低60、65鋼盤條的冶煉成本,將60、65鋼中的殘余釩含量放寬至小于或等于0.04%。通過優化殘余元素釩含量較高的鋼的加熱工藝、控軋控冷工藝來保證成品盤條的力學性能和高倍質量。結果表明：將60、65鋼中殘余元素釩含量上限放寬至0.040%,通過工藝優化,成品盤條具有良好的力學性能和金相組織,滿足內控設計要求和用戶使用要求。

殘余元素;釩;盤條

1 引言

60、65鋼盤條是金屬制品行業的主要原料之一,通過拉絲后廣泛用于加工各種鋼絲、鋼絞線、鋼絲繩,如床墊用彈簧、高速公路護欄、電纜線中心鋼絲、掛光纖或電纜的承重鋼絲、光纖芯絲等。

冶煉60、65鋼盤條的原料主要采用鐵水加廢鋼。有些廢鋼中含有釩元素,一些地區出產的鐵礦石中本身含有較高的殘余元素釩,若冶煉將所含釩基本除凈(V≤0.015%),會大大增加成本。目前國內生產的60、65鋼盤條都是采用不含釩的礦石、不含釩廢鋼,這就給生產60、65鋼盤條的原料選擇帶來了較大的局限性。

因此研究含殘釩60、65鋼盤條的生產工藝,拓寬生產60、65鋼盤條的原料選擇范圍,降低冶煉成本,對60、65鋼盤條的長遠發展具有直接的指導意義。

2 研究內容與生產方案

適當放寬60、65鋼中殘余釩元素含量,運用高線機組的設備優勢,通過優化軋制前的加熱制度,采用控軋控冷技術,改善金相組織,保證60、65鋼盤條的力學性能。

2.1 生產工藝路線

60、65鋼盤條生產主要工藝流程:高爐鐵水→(KR脫硫)→轉爐煉鋼→LF爐外精煉→保護連鑄+電磁攪拌+液位自動控制+三段水冷→鋼坯檢驗→(修磨)→加熱爐上料輥道上料→鋼坯入爐→步進爐加熱→出爐輥道鋼坯出爐→高壓水除鱗→粗軋六架軋制→1#飛剪切頭(事故碎斷)→中軋六架軋制→2#飛剪切頭、尾(事故碎斷)→中軋兩架軋制→預精軋四架軋制(包括立活套)→1#、2#水冷箱冷卻→3#飛剪切頭(事故碎斷)→水平活套→BGV軋制→3#、4#水冷箱冷卻→TMB1+TMB2軋制→5#水冷箱冷卻→(夾送輥)→吐絲機→散卷冷卻→集卷收集→掛卷→PF鉤式運機運輸→檢查質量、取樣、剪除頭尾→壓緊打捆→稱重掛標牌→卸卷→入庫→成品運出。

2.2 60、65鋼化學成分設計

國內絕大部分鋼廠是將60、65鋼的殘余釩元素含量控制在0.015%以下,而攀成鋼的60、65鋼的殘余釩元素含量控制在0.040%以下。放寬殘釩元素控制范圍,一方面拓寬了冶煉(鐵水)原料選擇范圍,另一方面也降低了冶煉難度,由此降低了冶煉成本,具體化學成分設計見表1所示。

2.3 加熱爐加熱工藝優化控制

鋼在加熱爐的加熱制度見表2。針對鋼中殘釩含量較高的情況,將均熱段保持在適當高的溫度區域,使得鋼在奧氏體階段,鋼中殘余釩元素能充分溶于奧氏體中。

2.4 控制軋制關鍵點

將軋制溫度控制在再結晶溫度以上的較低溫度區域,使鋼在較低的溫度范圍內完成軋制,避免鋼的晶粒度粗大而影響其力學性能,關鍵工序溫度見表3。

2.5 軋后冷速控制

根據鋼中殘余釩含量的多少,分別設計不同的風冷參數。控制盤條在珠光體相變前的冷速為12～15℃/s。當殘釩含量V≤0.020%時,珠光體相變溫度控制在570～710℃,相變后冷速為3～5℃/s;當殘釩含量在0.021%～0.040%時,珠光體相變溫度控制在580～720℃,相變后冷速為2～4℃/s,避免盤條產生異常金相組織。

表1 60、65鋼的化學成分設計

表2 各加熱段加熱制度

表3 關鍵工序60、65鋼的溫度

3 試驗結果及分析

3.1 化學成分

生產60、65鋼的實際化學成分見表4,整體成分控制符合設計要求。

3.2 力學性能

經過加熱制度優化、控軋控冷工藝優化,用殘釩含量較高的60、65鋼軋制的盤條,其力學性能滿足設計要求,具體指標見表5。

3.3 高倍質量

對生產的60、65鋼盤條進行高倍組織檢驗,結果見表6,金相組織照片見圖1、圖2。

由表6及圖1、圖2看出:較高殘釩含量的60、65鋼盤條的高倍質量也達到了內控要求,滿足用戶使用要求。

3.4 分析討論

60、65鋼中的殘余元素釩在較低加熱溫度或高溫加熱區保溫時間較短的情況下,較高含量的釩就會以化合物的形式存在,不能固溶于奧氏體,對鋼的性能產生危害。

根據大量經驗所得,釩的化合物在奧氏體中的固溶量與溫度、元素含量有關式[1]:

式中:[V]—鋼中的釩含量,wt%;

[C]—鋼中的碳含量,wt%;

[N]—鋼中的氮含量,wt%;

A、B—V、C在奧氏體中的固溶度積公式中的常數;

X、Y—V、N在奧氏體中的固溶度積公式中的常數;

T—鋼的溫度,℃;

γ—奧化體。

表4 φ6.5 mm 60、65鋼盤條化學成分

表5 φ6.5 mm 60、65鋼盤條力學性能

表6 φ6.5 mm 60、65鋼盤條高倍檢驗結果

圖1 60鋼盤條金相組織圖

圖2 65鋼盤條金相組織圖

由式(1)、式(2)得出,對于60、65鋼,殘釩含量越高,釩的化合物在奧氏體中的全固溶溫度越高。所以,對于殘釩含量控制范圍較寬的60、65鋼,適當調高鋼在加熱爐內均熱段的溫度,使得鋼在奧氏體階段,鋼中殘余釩元素能充分溶于奧氏體中,避免對鋼的性能產生不良影響,也為后續析出強化做準備。

殘余元素釩具有抑制珠光體轉變的傾向,推遲貝氏體轉變,升高珠光體轉變溫度范圍,降低貝氏體轉變溫度范圍[2]。所以對于殘余釩含量控制范圍更寬的60、65鋼,當釩含量較高(0.021%～0.040%)時,適當提高珠光體相變區溫度、降低冷卻速度,使得珠光體在最佳溫度區間充分相變,避免出現貝氏體等異常組織,消除釩含量偏高對成品盤條金相組織的不良影響。

從結果來看,實際生產的φ6.5 mm 60、65鋼盤條,無論是強度、塑性,還是高倍質量都達到了內控設計要求,滿足用戶使用要求。

4 結論

(1)放寬60、65鋼盤條中的殘釩含量有利于拓寬其原料選擇范圍,降低生產成本。

(2)通過優化加熱制度、控制軋制工藝,根據不同的殘釩含量設計不同的控制冷卻參數,生產出的60、65鋼盤條的力學性能和高倍質量均達到了內控要求,滿足下游用戶使用要求。

[1] 雍岐龍.鋼鐵材料中的第二相[M].北京:冶金工業出版社,2006:146-170.

[2] 吳承建,陳國良,強文江.金屬材料學,[M].北京:冶金工業出版社,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,工程師,主要從事金屬材料產品開發和工藝優化研究。

1001-5108(2016)06-0035-03