本发明属于钢丝线材技术领域，尤其涉及一种swrh82b高碳钢线材及其制备方法。
背景技术：
swrh82b高碳钢主要用于制造高强度低松弛预应力钢丝和钢绞线，广泛运用于水泥制品、桥梁、高层建筑、高速公路、核电站等领域，通常通过拉拔使其产生变形，生产过程中应变量大，为了避免拉拔过程中发生脆断，所以对连铸坯原始成分的均匀性及钢水的纯净度，组织均匀性和非金属夹杂物数量有很高的要求。
200方swrh82b高碳钢连铸坯通常供线材轧制
技术实现要素：
为解决现有swrh82b高碳钢线材生产工艺中三氧化二铝夹杂物数量高、钢水纯净度低、成分均匀性差的问题，本发明提供了一种swrh82b高碳钢线材及其制备方法。
本发明的技术方案：
一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，包括初炼工艺→lf精炼工艺→连铸工艺→加热轧制工艺→控冷工艺，初炼过程中：
采用转炉或电炉进行冶炼，出钢c含量不低于0.15wt％，出钢温度为1620～1640℃，出钢前加入易熔渣，出钢过程中加入硅钙钡、碳粉、石灰，按钢种化学成分加入合金保证到位成分控制在±0.2％之间；
lf精炼过程中：
精炼位全程使用碳粉和碳化硅粉脱氧，精炼位一次送电，加入石灰、萤石、扩散脱氧剂碳化硅、碳粉；二次送电加扩散脱氧剂碳化硅和碳粉，终渣碱度控制在2.0～3.0之间；控制白渣时间不低于20min，控制软吹时间不低于15min，保证渣面微动；精炼过热度为20～28℃；
连铸过程中：保证恒温、恒速拉坯，配合结晶器搅拌、末端电磁搅拌工艺进行；
加热轧制过程中：加热炉控制残氧≤3％，总加热时间控制为150～200min。
进一步的，所述初炼过程中铁水温度不低于1200℃，使用4孔拉瓦氧枪，吹氧时间控制在15min以内，冶炼时间控制在30～35min。
进一步的，所述初炼过程中易熔渣添加时间为出钢前，添加量根据出钢量100t计算，每吨钢水加入量为1kg；硅钙钡添加时间为出钢20t时，其添加量为每吨钢水6kg；碳粉添加时间为出钢20t时，其添根据出钢c含量进行补加碳粉，按成分下限-2控制；石灰的添加时间为出钢40t时，其添加量为每吨钢水6kg。
进一步的，所述lf精炼过程中精炼位一次送电，加入石灰1～3kg/t、萤石0～1kg/t，扩散脱氧剂碳化硅0.7～0.8kg/t、碳粉0.3～0.5kg/t；二次送电加扩散脱氧剂碳化硅0.4～0.5kg/t、碳粉0.2～0.3kg/t。
进一步的，所述lf精炼过程中，当s≤0.020％时，分批加入低碱度复合渣4～5kg/t，并使用碳化硅0.2kg/t进行脱氧。
进一步的，所述连铸过程中采用200mm×200mm方坯，液相线温度为1465℃，过热度控制为20～25℃，拉速为1.40m/min，比水量为0.55kg/t，二冷水制度动态总水量为13.96m3/h，结晶器水量为130m3/h，电磁搅拌参数为m-ems：150a/2hz；f-ems：350a/18hz，轻压下参数使用2/5/5/3，总压下量为15mm。
进一步的，所述加热轧制过程中加热段时间控制为75～100min，加热段温度为1100±20℃；均热段时间控制为60～100min，均热段温度为1120±20℃。
进一步的，所述加热轧制过程中高压水除磷工艺水压力不小于14mpa，进精轧机组温度为900±20℃，吐丝温度为880±20℃。
进一步的，所述控冷工艺中保温罩全开，风机1-4组开50～80％，5-8组开30～50％，其余关辊道速度首段辊速：1.1m/s。
一种本发明swrh82b高碳钢线材的制备方法所制备的swrh82b高碳钢线材，其化学成分按重量百分含量包括：c：0.82％、si：0.25％、mn：0.78％、p≤0.015％、s≤0.015％、cr：0.26％，其余为fe及不可避免杂质。
本发明的有益效果：
本发明提供的swrh82b高碳钢线材的制备方法全程无铝脱氧，可最大限度控制三氧化二率夹杂物，与现有的swrh82b生产工艺相比，使钢水纯净度更高，获得的钢水及铸坯满足纯净度和成分均匀性的要求，即钢中氧含量≤15pppm，氮含量≤45ppm，ca≤8ppm，钢中夹杂物：a类≤1.5级，b、c、d≤1.0级，塑性夹杂物占比≥60％。
本发明高效的冶炼生产增加连浇炉数，吨钢降低成本4元，同时铸坯低倍偏析指数可控制1.05以内，线材网碳可控制在2级以内；马氏体≤1.5级，能够满足拉拔使用，保证拉拔不断裂。
附图说明
图1为本发明制备的swrh82b高碳钢线材的高倍检验晶界间的渗碳体照片；
图2为本发明制备的连铸坯的横向试样低倍照片；
图3为本发明制备的连铸坯的纵向试样低倍照片；
图4为横向低倍试样偏析检验取样示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本发明实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本实施例提供了一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，包括初炼工艺→lf精炼工艺→连铸工艺→加热轧制工艺→控冷工艺，其中初炼过程中：
采用转炉或电炉进行冶炼，出钢c含量不低于0.15wt％，出钢温度为1620～1640℃，出钢前加入易熔渣，出钢过程中加入硅钙钡、碳粉、石灰，按钢种化学成分加入合金保证到位成分控制在±0.2％之间；
lf精炼过程中：
精炼位全程使用碳粉和碳化硅粉脱氧，精炼位一次送电，加入石灰、萤石、扩散脱氧剂碳化硅、碳粉；二次送电加扩散脱氧剂碳化硅和碳粉，终渣碱度控制在2.0～3.0之间；控制白渣时间不低于20min，控制软吹时间不低于15min，保证渣面微动；精炼过热度为20～28℃；
连铸过程中：保证恒温、恒速拉坯，配合结晶器搅拌、末端电磁搅拌工艺进行；
恒温恒速：拉速和温度是控制铸坯质量的重要因素，通过过热度和拉速的控制降低铸坯成分偏析，同时稳定末端凝固位置，配合轻压下使铸坯质量达到预期的效果。
冷却制度：由于凝固过程自然选分结晶的结果，铸坯凝固过程中会造成成分的偏析，所以合理控制冷却是解决铸坯偏析的一个重要手段。若二冷强度不够，铸坯回温大，柱状晶在生长过程中体积膨胀不断扩张易造成铸坯鼓肚及凹陷，产生角裂缺陷。若二冷强度太大，铸坯在凝固过程中柱状晶发达，影响铸坯内部组织及成分的均匀性甚至是穿晶。所以要保证冷却强度足够，冷却水量分配合理。
电磁搅拌技术：电磁搅拌作为目前改善铸坯偏析指数的重要技术，一方面抑制柱状晶发展、促进成分均匀与夹杂物上浮细化的热力学和动力学条件，进而控制铸坯凝固组织改善铸坯质量。另一方面增加钢液流动，提高了凝固相间的热传递，有利于降低过热度，减小凝固前沿的温度梯度，抑制了柱状晶的定向增大。
轻压下技术：通过对连铸坯凝固末端位置附近施加压下，产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量，促进液芯中心位置富集的杂质元素的钢液沿拉坯方向反方向流动，使杂质元素在钢液中重新分配。从而改善铸坯的中心疏松、缩孔、偏析等缺陷，提高成分的均匀性。
加热轧制过程中：加热炉控制残氧≤3％，总加热时间控制为150～200min。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例初炼过程中：
冶炼钢铁料采用铁水和废钢，其中铁水占85wt％、废钢占15wt％。采用转炉或电炉进行生产，铁水温度控制在1200℃以上。
为了实现炉机匹配能够高效率的生产出合格的铸坯，初炼炉必须合理的控制冶炼时间，防止钢水过氧化，控制钢中氧含量。使用4孔拉瓦氧枪，吹氧时间控制在15min以内，冶炼时间控制在30～35min，有效控制吹炼时间，可保证连铸正常拉坯。
钢水c含量达到0.15wt％以上，钢水温度达到1620～1640℃时出钢。
出钢前向大包底部加入易熔渣1kg/t，出钢20t时同时加入硅钙钡60kg/t和根据出钢c成分按成品下限-2进行添加，出钢40t时加入石灰6kg/t，待渣料加入后按钢种化学成分加入合金，保证合金到位成分控制在±0.2％之间，最大限度提高金属收得率。
初炼过程保证渣料充分化好不结壳，为精炼位创造有利条件。
实施例3
本实施例与实施例1或2的区别在于，本实施例lf精炼过程中：
为了保证精炼位能够快速冶炼出合格的钢水供连铸进行浇注，精炼过程全部使用周转包进行生产，生产过程汇总快速升温、快速成渣，合理控制过热度20～28℃。
到位钢水经过测温取样，判定到位成分，精炼位一次送电，加入石灰1～3kg/t、萤石0～1kg/t，扩散脱氧剂碳化硅0.7～0.8kg/t、碳粉0.3～0.5kg/t；二次送电加扩散脱氧剂碳化硅0.4～0.5kg/t、碳粉0.2～0.3kg/t。
精炼位全程使用碳粉和碳化硅粉脱氧，造酸性渣系，终渣碱度控制在2.0～3.0之间。当s≤0.020％时，分批加入低碱度复合渣4～5kg/t，并使用碳化硅0.2kg/t进行脱氧。由于本实施例全程无铝脱氧，可最大限度控制三氧化二率夹杂物，防止线材拉断。
当炉渣达到精炼渣系的条件，即sio218～25％、cao45～55％、al2o36～10％、mgo≤8％，(feo mno)≤8％时开始控制白渣精炼时间，白渣时间不低于20min，控制软吹时间不低于15min，保证渣面微动；精炼位注意发泡效果，避免lf增氮。
实施例4
本实施例与实施例1-3的区别在于，本实施例连铸过程中：
连铸过程中保证恒温、恒速拉坯，高拉速配合大水量。采用低过热度浇注，结晶器搅拌、末端电磁搅拌工艺、设置7架拉矫机均具有轻压下功能，通过数值模拟计算结果确定合理的压下区间、压下量，控制连铸坯成分的均匀性，低倍组织完全满足线材生产。
采用200mm×200mm方坯，液相线温度为1465℃，过热度控制为20～25℃，拉速为1.40m/min，比水量为0.55kg/t，二冷水制度动态总水量为13.96m3/h，结晶器水量为130m3/h，电磁搅拌参数为m-ems：150a/2hz；f-ems：350a/18hz，轻压参数2/5/5/3总压下量15mm。
实施例5
本实施例与实施例1-4的区别在于，本实施例加热轧制过程中：
加热炉控制残氧≤3％，可控制组皮表面脱碳层。
加热段时间控制为75～100min，加热段温度为1100±20℃，均热段时间控制为60～100min，均热段温度为1120±20℃，总加热时间控制为150～200min；
高压水除磷过程中：保证水嘴通畅，氧化铁皮清除干净，水压力不小于14mpa。
预水冷过程中进精轧机组温度为900±20℃。
吐丝过程中吐丝温度为880±20℃。
控冷工艺中：
swrh82b线材组织应以索氏体为主，不得有贝氏体或者马氏体组织。吐丝后应使线材快速冷却至相变温度。保温罩全开，风机1-4组开50～80％，5-8组开30～50％，其余关辊道速度首段辊速：1.1m/s。线材轧制根据季节温度，合理控制风机冷却速度，抑制渗碳体的析出，防止渗碳体4级。
实施例6
本实施例提供了一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，包括初炼工艺→lf精炼工艺→连铸工艺→加热轧制工艺→控冷工艺。
本实施例中swrh82b高碳钢线材的化学成分按重量百分含量包括：c：0.82％、si：0.25％、mn：0.78％、p≤0.015％、s≤0.015％、cr：0.26％，其余为fe及不可避免杂质。
本实施例的具体制备方法如下：
初炼过程中：
按出钢量100t计算，冶炼钢铁料采用总重量为110～120t的铁水和废钢，其中铁水占85wt％、废钢占15wt％。采用转炉或电炉进行生产，铁水温度控制在1200℃以上。
为了实现炉机匹配能够高效率的生产出合格的铸坯，初炼炉必须合理的控制冶炼时间，防止钢水过氧化，控制钢中氧含量。使用4孔拉瓦氧枪，吹氧时间控制在15min以内，冶炼时间控制在30～35min，有效控制吹炼时间，可保证连铸正常拉坯。
钢水c含量达到0.15wt％以上，钢水温度达到1620～1640℃时出钢。
出钢前向大包底部加入易熔渣100kg，出钢20t时同时加入硅钙钡60kg和根据出钢多少按成分下限-2控制，出钢40t时加入石灰600kg，待渣料加入后按钢种化学成分加入合金，保证合金到位成分控制在±0.2％之间，最大限度提高金属收得率。
初炼过程保证渣料充分化好不结壳，为精炼位创造有利条件。
lf精炼过程中：
为了保证精炼位能够快速冶炼出合格的钢水供连铸进行浇注，精炼过程全部使用周转包进行生产，生产过程汇总快速升温、快速成渣，合理控制过热度20～28℃。
到位钢水经过测温取样，判定到位成分，精炼位一次送电，加入石灰200kg、萤石100kg，扩散脱氧剂碳化硅70kg、碳粉30kg；二次送电加扩散脱氧剂碳化硅50kg、碳粉30kg。
精炼位全程使用碳粉和碳化硅粉脱氧，造酸性渣系，终渣碱度控制在2.0～3.0之间。当s≤0.020％时，分批加入低碱度复合渣400kg，并使用碳化硅20kg进行脱氧。由于本实施例全程无铝脱氧，可最大限度控制三氧化二率夹杂物，防止线材拉断。
当炉渣达到精炼渣系的条件，即sio218～25％、cao45～55％、al2o36～10％、mgo≤8％，(feo mno)≤8％时开始控制白渣精炼时间，白渣时间保持25min以上，控制软吹时间为15min，保证渣面微动；精炼位注意发泡效果，避免lf增氮。
连铸过程中：
连铸过程中保证恒温、恒速拉坯，高拉速配合大水量。采用低过热度浇注，结晶器搅拌、末端电磁搅拌工艺、设置7架拉矫机均具有轻压下功能，通过数值模拟计算结果确定合理的压下区间、压下量，控制连铸坯成分的均匀性，低倍组织完全满足线材生产。
采用200mm×200mm方坯，液相线温度为1465℃，过热度控制为20～25℃，拉速为1.40m/min，比水量为0.55kg/t，二冷水制度动态总水量为13.96m3/h，结晶器水量为130m3/h，电磁搅拌参数为m-ems：150a/2hz；f-ems：350a/18hz。
图2为本实施例制备的连铸坯的横向试样低倍照片；图3为本实施例制备的连铸坯的纵向试样低倍照片。连铸坯中心疏松1级，角裂≤0.5级、纵向试样无集中缩孔和v型偏析。
连铸坯成分均匀性：如图4所示，采用“米”字钻点方法间隔2cm/点。使用
加热轧制过程中：
加热炉控制残氧≤3％，可控制组皮表面脱碳层。
加热段时间控制为80min，加热段温度为1100±20℃，均热段时间控制为70min，均热段温度为1120±20℃，总加热时间控制为150min；
高压水除磷过程中：保证水嘴通畅，氧化铁皮清除干净，水压力不小于14mpa。
预水冷过程中进精轧机组温度为900±20℃。
吐丝过程中吐丝温度为880±20℃。
控冷工艺中：
swrh82b线材组织应以索氏体为主，不得有贝氏体或者马氏体组织。吐丝后应使线材快速冷却至相变温度。保温罩全开，风机1-4组开50～80％，5-8组开30～50％，其余关辊道速度首段辊速：1.1m/s。线材轧制根据季节温度，合理控制风机冷却速度，抑制渗碳体的析出，防止渗碳体4级。
图1为本发明制备的swrh82b高碳钢线材的高倍检验晶界间的渗碳体照片，图中pa1、pb1、pa2、pb2、pa3、pb3、pa4和pb4数值表示线材的晶界渗碳体级别为0级。
本发明制备的线材的网状碳化物级别为2级，马氏体≤1.5级，能够满足拉拔使用，保证线材拉拔不断裂。对线材进行性能检验，其抗拉强度≥1140mpa、断面收缩率≥25％、脱碳层≤1.0％d。
1.一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，包括初炼工艺→lf精炼工艺→连铸工艺→加热轧制工艺→控冷工艺，其特征在于，
初炼过程中：
采用转炉或电炉进行冶炼，出钢c含量不低于0.15wt％，出钢温度为1620～1640℃，出钢前加入易熔渣，出钢过程中加入硅钙钡、碳粉、石灰，按钢种化学成分加入合金保证到位成分控制在±0.2％之间；
lf精炼过程中：
精炼位全程使用碳粉和碳化硅粉脱氧，精炼位一次送电，加入石灰、萤石、扩散脱氧剂碳化硅、碳粉；二次送电加扩散脱氧剂碳化硅和碳粉，终渣碱度控制在2.0～3.0之间；控制白渣时间不低于20min，控制软吹时间不低于15min，保证渣面微动；精炼过热度为20～28℃；
连铸过程中：保证恒温、恒速拉坯，配合结晶器搅拌、末端电磁搅拌工艺进行；
加热轧制过程中：加热炉控制残氧≤3％，总加热时间控制为150～200min。
2.根据权利要求1所述一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，其特征在于，所述初炼过程中铁水温度不低于1200℃，使用4孔拉瓦氧枪，吹氧时间控制在15min以内，冶炼时间控制在30～35min。
3.根据权利要求1或2所述一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，其特征在于，所述初炼过程中易熔渣添加时间为出钢前，添加量根据出钢量100t计算，每吨钢水加入量为1kg；硅钙钡添加时间为出钢20t时，其添加量为每吨钢水6kg；碳粉添加时间为出钢20t时，其添根据出钢c含量进行补加碳粉，按成分下限-2控制；石灰的添加时间为出钢40t时，其添加量为每吨钢水6kg。
4.根据权利要求3所述一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，其特征在于，所述lf精炼过程中精炼位一次送电，加入石灰1～3kg/t、萤石0～1kg/t，扩散脱氧剂碳化硅0.7～0.8kg/t、碳粉0.3～0.5kg/t；二次送电加扩散脱氧剂碳化硅0.4～0.5kg/t、碳粉0.2～0.3kg/t。
5.根据权利要求4所述一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，其特征在于，所述lf精炼过程中，当s≤0.020％时，分批加入低碱度复合渣4～5kg/t，并使用碳化硅0.2kg/t进行脱氧。
6.根据权利要求5所述一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，其特征在于，所述连铸过程中采用200mm×200mm方坯，液相线温度为1465℃，过热度控制为20～25℃，拉速为1.40m/min，比水量为0.55kg/t，二冷水制度动态总水量为13.96m3/h，结晶器水量为130m3/h，电磁搅拌参数为m-ems：150a/2hz；f-ems：350a/18hz，轻压下参数使用2/5/5/3，总压下量为15mm。
7.根据权利要求6所述一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，其特征在于，所述加热轧制过程中加热段时间控制为75～100min，加热段温度为1100±20℃；均热段时间控制为60～100min，均热段温度为1120±20℃。
8.根据权利要求7所述一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，其特征在于，所述加热轧制过程中高压水除磷工艺水压力不小于14mpa，进精轧机组温度为900±20℃，吐丝温度为880±20℃。
9.根据权利要求8所述一种swrh82b高碳钢线材的制备方法，其特征在于，所述控冷工艺中保温罩全开，风机1-4组开50～80％，5-8组开30～50％，其余关辊道速度首段辊速：1.1m/s。
10.一种权利要求1-9任一所述swrh82b高碳钢线材的制备方法所制备的swrh82b高碳钢线材，其特征在于，化学成分按重量百分含量包括：c：0.82％、si：0.25％、mn：0.78％、p≤0.015％、s≤0.015％、cr：0.26％，其余为fe及不可避免杂质。
技术总结